JP5398855B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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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。 The present invention relates to an optical scanning device including a MEMS mirror that deflects scanning laser light and an image forming apparatus including the optical scanning device.
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)ミラーを備えた画像形成装置が知られている(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。
2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus including a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror that reciprocally vibrates is known as a reflection mirror for deflecting a scanning laser beam toward a photosensitive member (see, for example, Patent Document 1). ). In FIG. 3 of
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。
FIG. 2 of
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。この特許文献2に開示された技術では、任意波形発生器で2つの正弦波を発生させた後、その2つの正弦波を加算器で足し合わせ(重畳し)、これを増幅器で増幅させてコイルに印加させている。つまり、2つの正弦波を重畳した電圧でコイルを駆動することによって、ミラーの角速度の変化の波形を三角波や鋸波にし、略等速度でミラーを振動させている。これにより、画像形成装置において、良好な印字を可能にしている。
しかしながら、上記のような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、高価なものであり、特に、上記特許文献2に開示されたような複数の正弦波を重畳した駆動電圧によりMEMSミラーを振動させる構成では、重畳させる正弦波の数に応じた台数の発振器や増幅器が必要になるため、製造コストを高騰させる要因となっていた。
However, the oscillator capable of generating the sine wave and the amplifier capable of accurately amplifying the sine wave are expensive, and in particular, a plurality of sine waves as disclosed in
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、複数の電圧が重畳されることによって駆動する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を安価に提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical scanning device including a MEMS mirror that is driven by superimposing a plurality of voltages, and image formation including the same. It is to provide the device at a low cost.
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基本駆動電圧と、前記基本周期より短い周期である重畳周期で変動する重畳駆動電圧と、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MEMSミラーの偏向角の変化を補償するように前記基本駆動電圧及び前記重畳駆動電圧を補正するべく、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、前記基本駆動電圧を補正するときに用いる電圧値である基本補正電圧値、及び、前記重畳駆動電圧を補正するときに用いる電圧値である重畳補正電圧値を算出する補正値算出部と、前記基本補正電圧値よりも低い電圧値の直流電圧を生成する基本電圧生成部と、前記重畳補正電圧値よりも低い電圧値の直流電圧を生成する重畳電圧生成部と、前記基本電圧生成部で生成された直流電圧を、前記基本補正電圧値と等しい電圧値になるように増幅する基本電圧増幅部と、前記重畳電圧生成部で生成された直流電圧を、前記重畳補正電圧値と等しい電圧値になるように増幅する重畳電圧増幅部と、前記基本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矩形波に整形して、前記基本駆動電圧として前記駆動部に出力する基本波形整形部と、前記重畳電圧増幅部によって増幅された直流電圧の波形を前記重畳周期で変動する矩形波に整形して、前記重畳駆動電圧として前記駆動部に出力する重畳波形整形部と、を備える。 The optical scanning device according to the present invention fluctuates in a MEMS mirror that deflects laser light output from a light source, a basic driving voltage that fluctuates in a predetermined basic period, and a superposition period that is shorter than the basic period. A drive unit that swings the MEMS mirror using a superimposed drive voltage, and light that receives the laser light deflected by the MEMS mirror at a predetermined position and outputs a detection signal indicating that the light has been received. Based on the timing at which the detection signal is output by the light detection unit to correct the basic drive voltage and the superimposed drive voltage so as to compensate for a change in the deflection angle of the detection mirror and the MEMS mirror, A basic correction voltage value, which is a voltage value used when correcting the drive voltage, and a superposition correction voltage value, which is a voltage value used when correcting the superposition drive voltage A correction value calculation unit to calculate, a basic voltage generation unit that generates a DC voltage having a voltage value lower than the basic correction voltage value, and a superimposed voltage generation unit that generates a DC voltage having a voltage value lower than the superimposition correction voltage value A basic voltage amplification unit that amplifies the DC voltage generated by the basic voltage generation unit to a voltage value equal to the basic correction voltage value, and the DC voltage generated by the superimposed voltage generation unit, A superimposed voltage amplification unit that amplifies the voltage to be equal to the superimposed correction voltage value, and a waveform of a DC voltage amplified by the basic voltage amplification unit is shaped into a rectangular wave that fluctuates in the basic period, and the basic drive A basic waveform shaping unit that outputs to the drive unit as a voltage, and a DC voltage waveform amplified by the superimposed voltage amplification unit is shaped into a rectangular wave that fluctuates in the superposition period, and the drive voltage is used as the superimposed drive voltage. Comprising a superposition waveform shaping section for outputting the parts, the.
この構成によれば、基本電圧生成部によって基本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基本電圧増幅部によって基本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、基本波形整形部によって基本周期で矩形波状に変動するように整形され、基本駆動電圧として駆動部に出力される。また、重畳電圧生成部によって重畳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重畳電圧増幅部によって重畳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、重畳波形整形部によって重畳周期で矩形波状に変動するように整形され、重畳駆動電圧として駆動部に出力される。 According to this configuration, a DC voltage having a voltage value lower than the basic correction voltage value is generated by the basic voltage generation unit, and the generated DC voltage is set to a voltage value equal to the basic correction voltage value by the basic voltage amplification unit. Amplified. Then, the waveform of the amplified DC voltage is shaped by the basic waveform shaping unit so as to fluctuate in a rectangular waveform with a basic period, and is output to the drive unit as a basic drive voltage. In addition, a DC voltage having a voltage value lower than the superimposed correction voltage value is generated by the superimposed voltage generation unit, and the generated DC voltage is amplified by the superimposed voltage amplification unit so as to have a voltage value equal to the superimposed correction voltage value. Then, the waveform of the amplified DC voltage is shaped by the superposition waveform shaping unit so as to fluctuate in a rectangular waveform with a superposition period, and is output to the drive unit as a superposition drive voltage.
つまり、基本駆動電圧と重畳駆動電圧とを生成するための構成として、従来技術で採用されていた正弦波を生成可能な高価な発振器に代えて、直流電圧を生成可能な安価な基本電圧生成部及び重畳電圧生成部を採用している。そして、従来技術では、駆動電圧毎に正弦波を正確に増幅可能な高価な増幅器を備えた構成を採用していたが、この構成では、直流電圧を正確に増幅可能な安価な基本電圧増幅部及び重畳電圧増幅部を備えた構成を採用している。その結果、基本駆動電圧と重畳駆動電圧とが重畳されることによって駆動するMEMSミラーを備えた光走査装置を安価に提供することができる。 In other words, as a configuration for generating the basic drive voltage and the superimposed drive voltage, an inexpensive basic voltage generation unit capable of generating a DC voltage instead of an expensive oscillator capable of generating a sine wave used in the prior art. And the superposition voltage generation part is adopted. In the prior art, a configuration including an expensive amplifier capable of accurately amplifying a sine wave for each driving voltage is adopted. However, in this configuration, an inexpensive basic voltage amplification unit capable of accurately amplifying a DC voltage is employed. And the structure provided with the superimposition voltage amplification part is employ | adopted. As a result, an optical scanning device including a MEMS mirror that is driven by superimposing the basic drive voltage and the superimposed drive voltage can be provided at low cost.
また、前記MEMSミラーは、第一トーションバーのねじれ動作によって回動可能な状態で可動フレームに支持され、前記可動フレームは、前記第一トーションバーのねじり軸と同軸のねじり軸を有する第二トーションバーのねじれ動作によって回動可能な状態で、前記可動フレームの外側に設けられた固定フレームに支持され、前記駆動部は、前記基本駆動電圧を用いて前記第二トーションバーをねじれ動作させて前記可動フレームを回動させるとともに、前記重畳駆動電圧を用いて前記第一トーションバーをねじれ動作させて前記MEMSミラーを回動させることによって、前記MEMSミラーを揺動させ、前記補正値算出部は、前記矩形波に整形された基本駆動電圧に含まれる前記重畳周期の周波数成分により生じる前記MEMSミラーの駆動力を相殺するように、前記重畳補正電圧値を算出することが好ましい。 The MEMS mirror is supported by a movable frame so as to be rotatable by a twisting operation of the first torsion bar, and the movable frame has a second torsion shaft having a torsion axis coaxial with the torsion axis of the first torsion bar. It is supported by a fixed frame provided outside the movable frame in a state where it can be rotated by a twisting operation of the bar, and the driving unit twists the second torsion bar using the basic driving voltage to While rotating the movable frame, the MEMS mirror is pivoted by twisting the first torsion bar using the superimposed drive voltage to rotate the MEMS mirror, and the correction value calculating unit The MEMS mirror generated by the frequency component of the superposition period included in the basic drive voltage shaped into the rectangular wave Of so as to cancel the driving force, it is preferable to calculate the superimposition correction voltage value.
この構成によれば、駆動部によって、基本駆動電圧を用いて可動フレームが回動されるとともに、重畳駆動電圧を用いてMEMSミラーが回動されることによって、MEMSミラーが揺動される。このため、重畳周期で変動する重畳補正電圧値に等しい矩形波を用いて第一トーションバーをねじれ動作させる場合に、第二トーションバーをねじれ動作させて可動フレームを駆動させている、矩形波に整形された基本駆動電圧に含まれる重畳周期の周波数成分によって、精度良く第一トーションバーをねじれ動作させることができない虞がある。 According to this configuration, the movable frame is rotated by the drive unit using the basic drive voltage, and the MEMS mirror is swung by rotating the MEMS mirror using the superimposed drive voltage. For this reason, when the first torsion bar is twisted using a rectangular wave equal to the superposition correction voltage value that fluctuates in the superposition period, the second torsion bar is twisted and the movable frame is driven. There is a possibility that the first torsion bar cannot be twisted with high accuracy due to the frequency component of the superposition period included in the shaped basic drive voltage.
しかし、この構成によれば、補正値算出部によって、矩形波に整形された基本駆動電圧に含まれる重畳周期と周期が等しい高調波成分により生じるMEMSミラーの駆動力を相殺するように、重畳補正電圧値が算出されるので、精度良く第一トーションバーをねじれ動作させることができる。 However, according to this configuration, the superimposition correction is performed by the correction value calculation unit so as to cancel out the driving force of the MEMS mirror caused by the harmonic component having the same period as the superposition period included in the basic drive voltage shaped into the rectangular wave. Since the voltage value is calculated, the first torsion bar can be twisted with high accuracy.
また、前記駆動部は、前記基本駆動電圧に応じて前記可動フレーム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と、前記重複駆動電圧に応じて前記MEMSミラーを前記第一駆動部と同一方向に駆動させる第三駆動部と、前記重複駆動電圧に応じて前記MEMSミラーを前記第二駆動部と同一方向に駆動させる第四駆動部と、を含み、前記基本波形整形部は、前記基本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と前記第二駆動部に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基本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し、前記重畳波形整形部は、前記重畳電圧増幅部によって増幅された前記直流電圧を前記重畳周期の半分の周期毎に前記第三駆動部と前記第四駆動部に交互に出力することによって、前記第三駆動部と前記第四駆動部に出力される前記重畳駆動電圧の波形を、それぞれ前記重畳周期で変動する矩形波に整形することが好ましい。 The driving unit drives the movable frame in opposite directions according to the basic driving voltage, and the first driving of the MEMS mirror according to the overlapping driving voltage. A third driving unit that drives in the same direction as the second driving unit, and a fourth driving unit that drives the MEMS mirror in the same direction as the second driving unit according to the overlapping driving voltage, the basic waveform shaping unit The direct current voltage amplified by the basic voltage amplification unit is alternately output to the first drive unit and the second drive unit every half of the basic period, thereby the first drive unit and the first drive unit. The waveform of the basic drive voltage output to the two drive units is shaped into a rectangular wave that fluctuates in the basic cycle, and the superimposed waveform shaping unit converts the DC voltage amplified by the superimposed voltage amplification unit into the superposition cycle. By alternately outputting to the third drive unit and the fourth drive unit every half cycle, the waveform of the superimposed drive voltage output to the third drive unit and the fourth drive unit is respectively superimposed on the superimposed drive voltage. It is preferable to shape it into a rectangular wave that varies with the period.
この構成によれば、基本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な構成で、第一駆動部と第二駆動部に出力される基本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、重畳電圧増幅部で増幅された直流電圧の出力先を重畳周期の半分の周期毎に第三駆動部と第四駆動部とに交互に出力させる簡素な構成で、第三駆動部と第四駆動部に出力される重畳駆動電圧の波形を重畳周期で変動する矩形波に整形することができる。 According to this configuration, the first drive unit and the second drive unit alternately output the output destination of the DC voltage amplified by the basic voltage amplification unit every half of the basic cycle. The waveform of the basic drive voltage output to the drive unit and the second drive unit can be shaped into a rectangular wave that varies with the basic period. In addition, the third drive unit and the fourth drive unit are simply configured to output the output destination of the DC voltage amplified by the superimposition voltage amplification unit alternately to the third drive unit and the fourth drive unit every half of the superposition period. The waveform of the superimposed drive voltage output to the four drive units can be shaped into a rectangular wave that fluctuates with a superposition cycle.
また、前記基本波形整形部は、前記基本電圧増幅部と前記駆動部との間に設けられ、前記基本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基本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基本スイッチング素子の切り替えを行う基本スイッチング制御部と、からなることが好ましい。 The basic waveform shaping unit is provided between the basic voltage amplifying unit and the driving unit, and outputs the direct-current voltage amplified by the basic voltage amplifying unit to the first driving unit and the second driving unit. It is preferable to include a basic switching element that switches between the driving unit and a basic switching control unit that switches the basic switching element every half of the basic period.
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、基本波形整形部を安価に構成することができる。 According to this configuration, the basic waveform shaping unit can be configured at low cost by using an inexpensive switching element that switches the drive voltage supply path in at least two directions.
また、前記重畳波形整形部は、前記重畳電圧増幅部と前記駆動部との間に設けられ、前記重畳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三駆動部と前記第四駆動部との間で切り替える重畳スイッチング素子と、前記重畳周期の半分の周期毎に前記重畳スイッチング素子の切り替えを行う重畳スイッチング制御部と、からなることが好ましい。 The superimposed waveform shaping unit is provided between the superimposed voltage amplification unit and the driving unit, and outputs the direct-current voltage amplified by the superimposed voltage amplification unit to the third driving unit and the fourth driving unit. It is preferable to include a superimposing switching element that switches between the driving unit and a superimposing switching control unit that switches the superimposing switching element every half of the superimposing period.
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、重畳波形整形部を安価に構成することができる。 According to this configuration, the superimposed waveform shaping unit can be configured at low cost by using an inexpensive switching element that switches the drive voltage supply path in at least two directions.
また、前記補正値算出部は、前記基本周期のうち、前記基本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基本補正デューティー比を更に算出し、前記基本波形整形部は、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基本補正デューティー比に対応する期間、前記基本駆動電圧をハイレベルにすることが好ましい。 The correction value calculating unit further calculates a basic correction duty ratio indicating a ratio of a period during which the DC voltage amplified by the basic voltage amplifying unit is output to the driving unit in the basic period, and the basic waveform The shaping unit preferably sets the basic drive voltage to a high level during the period corresponding to the basic correction duty ratio calculated by the correction value calculation unit in the basic period.
この構成によれば、基本補正電圧値を用いるだけでなく、更に基本補正デューティー比を用いて基本駆動電圧を補正することができる。 According to this configuration, not only the basic correction voltage value but also the basic drive voltage can be corrected using the basic correction duty ratio.
また、前記補正値算出部は、前記重畳周期のうち、前記重畳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重畳補正デューティー比を更に算出し、前記重畳波形整形部は、前記重畳周期のうち、前記補正値算出部で算出された前記重畳補正デューティー比に対応する期間、前記重畳駆動電圧をハイレベルにすることが好ましい。 The correction value calculation unit further calculates a superposition correction duty ratio indicating a ratio of a period during which the DC voltage amplified by the superposition voltage amplification unit is output to the drive unit in the superposition period, and the superposition waveform The shaping unit preferably sets the superposition drive voltage to a high level during a period corresponding to the superposition correction duty ratio calculated by the correction value calculation unit in the superposition period.
この構成によれば、重畳補正電圧値を用いるだけでなく、更に重畳補正デューティー比を用いて重畳駆動電圧を補正することができる。 According to this configuration, not only the superimposed correction voltage value but also the superimposed drive voltage can be corrected using the superimposed correction duty ratio.
また、前記基本電圧増幅部は、前記基本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、前記基本電圧生成部は、前記基本補正電圧値を前記基本電圧増幅部で用いる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。 The basic voltage amplifying unit includes an amplifier that amplifies the DC voltage generated by the basic voltage generating unit with a fixed amplification factor, and the basic voltage generating unit converts the basic correction voltage value to the basic voltage. It is preferable to generate a DC voltage having a voltage value obtained by dividing by the previously fixed amplification factor used in the amplification unit.
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
、基本電圧増幅部を安価に構成することができる。
According to this configuration, the basic voltage amplifying unit can be configured at low cost by using an inexpensive amplifier that amplifies the DC voltage with a fixed amplification factor.
また、前記重畳電圧増幅部は、前記重畳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、前記重畳電圧生成部は、前記重畳補正電圧値を前記重畳電圧増幅部で用いる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。 The superposed voltage amplifying unit includes an amplifier that amplifies the DC voltage generated by the superposed voltage generating unit with a fixed amplification factor, and the superposed voltage generating unit converts the superposed correction voltage value to the superposed voltage. It is preferable to generate a DC voltage having a voltage value obtained by dividing by the previously fixed amplification factor used in the amplification unit.
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
、重畳電圧増幅部を安価に構成することができる。
According to this configuration, the superposed voltage amplifying unit can be configured at low cost by using an inexpensive amplifier that amplifies the DC voltage with a fixed amplification factor.
また、前記基本電圧増幅部は、前記基本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、前記基本電圧生成部は、前記基本補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値である初期基本電圧値の直流電圧を生成し、前記基本補正電圧値を前記初期基本電圧値で除算して得られる値を前記基本電圧増幅部で用いる前記可変の増幅率として設定する基本増幅率設定部を更に備えることが好ましい。 The basic voltage amplifier includes an amplifier that amplifies the DC voltage generated by the basic voltage generator with a variable amplification factor. The basic voltage generator is fixed in advance lower than the basic correction voltage value. A value obtained by dividing the basic correction voltage value by the initial basic voltage value is set as the variable amplification factor used in the basic voltage amplification unit. It is preferable to further include a basic gain setting unit.
この構成によれば、基本電圧生成部によって、基本補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値である初期基本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基本電圧生成部を構成する場合に比して、簡素で安価な基本電圧生成部にすることができる。 According to this configuration, the basic voltage generation unit generates a DC voltage having an initial basic voltage value that is a voltage value fixed in advance lower than the basic correction voltage value. That is, it is possible to make the basic voltage generator simple and inexpensive as compared with the case where the basic voltage generator is configured to generate DC voltages having various voltage values.
また、前記重畳電圧増幅部は、前記重畳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、前記重畳電圧生成部は、前記重畳補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値である初期重畳電圧値の直流電圧を生成し、前記重畳補正電圧値を前記初期重畳電圧値で除算して得られる値を前記重畳電圧増幅部で用いる前記可変の増幅率として設定する重畳増幅率設定部を更に備えることが好ましい。 The superposed voltage amplifying unit includes an amplifier that amplifies the DC voltage generated by the superposed voltage generating unit with a variable amplification factor, and the superposed voltage generating unit is fixed in advance lower than the superposed correction voltage value. A value obtained by dividing the superposition correction voltage value by the initial superposition voltage value is set as the variable amplification factor used in the superposition voltage amplification unit. It is preferable to further include a superposition gain setting unit.
この構成によれば、重畳電圧生成部によって、重畳補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値である初期重畳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重畳電圧生成部を構成する場合に比して、簡素で安価な重畳電圧生成部にすることができる。 According to this configuration, the superimposed voltage generation unit generates a DC voltage having an initial superimposed voltage value that is a voltage value fixed in advance lower than the superimposed correction voltage value. That is, compared to the case where the superimposed voltage generation unit is configured to generate DC voltages having various voltage values, the superimposed voltage generation unit can be simple and inexpensive.
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。 An image forming apparatus according to the present invention includes: the optical scanning device; and an image forming unit that forms an image corresponding to the latent image on a sheet using a latent image formed on a photosensitive member by the optical scanning device. Is provided.
本発明によれば、複数の電圧が重畳されることによって駆動するMEMSミラーを備えた光走査装置及び画像形成装置を安価に提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical scanning device and image forming apparatus provided with the MEMS mirror which drives by superimposing a several voltage can be provided at low cost.
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。図1に示すように、複合機(画像形成装置)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。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a multifunction peripheral (image forming apparatus) to which an optical scanning device according to the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the multifunction peripheral (image forming apparatus) 1 has a plurality of functions such as a copy, a printer, and a scanner. The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The sheet on which the toner image is transferred is sent to the fixing
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。
The
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。
The operation
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。
A
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。
The function switching key 413 includes a copy key, a transmission key, and the like, and is a key for switching between a copy function, a transmission function, and the like. When the copy key is operated, an initial copy screen is displayed on the
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。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the
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。
The
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。
The network I /
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。
The
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。
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement relationship of optical components that constitute the
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。
A
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。
A
露光部115は、更に、BD(Beam Detect)レンズ41a,41b及びBDセンサー(光検出部)43a,43b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41a,41bで集光されてBDセンサー43a,43bで受光される。BDセンサー43a,43bは、それぞれ、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43a,43b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、の同期をとるため等に利用される。
The
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(a)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り、図5(b)は、図4に示す光偏向部10をB−B線に沿って切断した断面図である。
The
光偏向部10は、ミラー部11、可動フレーム16、固定フレーム13、トーションバー15a,15b,15c、及びミラー駆動部(駆動部)17a,17b,17c,17d,17e,17f,17g,17hを備える。
The
ミラー部11は、矩形板状のMEMSミラーである。このミラー部11は、トーションバー(第一トーションバー)15aに固定され、光偏向部10の中心部に配置されている。光ビームLBはミラー部11に入射され、ミラー部11で反射偏向される。
The
可動フレーム16の形状は矩形である。可動フレーム16は、一対の辺部16a,16bと、一対の辺部16a,16bと直交する方向に延びる一対の辺部16c,16dと、一対の辺部16c,16dにより支持される梁16e,16fとにより構成される。
The shape of the
トーションバー15aは、ミラー部11の長辺の中心部を通るようにして、ミラー部11の短辺方向に延びている。トーションバー15aの一端は、梁16eにより支持され、トーションバー15aの他端は、梁16fにより支持されている。
The
梁16e上には、トーションバー15aより辺部16c側にミラー駆動部17eが形成され、トーションバー15aより辺部16d側にミラー駆動部17fが形成されている。梁16f上には、トーションバー15aより辺部16c側にミラー駆動部17gが形成され、トーションバー15aより辺部16d側にミラー駆動部17hが形成されている。
On the
固定フレーム13の形状は矩形である。固定フレーム13は、可動フレーム16の外側に固定され、一対の辺部13a,13bと、一対の辺部13a,13bと直交する方向に延びる一対の辺部13c,13dと、一対の辺部13c,13dにより支持される梁13e,13fとにより構成されている。
The shape of the fixed
トーションバー(第二トーションバー)15b,15cは、トーションバー15aと同じ軸上に延び、つまり、トーションバー15b,15cを延ばした先がミラー部11の長辺の中心部を通るように、ミラー部11の短辺方向に延びている。トーションバー15bの一端は、梁13eにより支持され、トーションバー15bの他端は、可動フレーム16の辺部16aを支持している。トーションバー15cの一端は、梁13fにより支持され、トーションバー15cの他端は、可動フレーム16の辺部16bを支持している。つまり、トーションバー15b,15cによって、可動フレーム16が支持されている。
The torsion bars (second torsion bars) 15b and 15c extend on the same axis as that of the
梁13e上には、トーションバー15b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15bより辺部13d側にミラー駆動部17bが形成されている。梁13f上には、トーションバー15c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15cより辺部13d側にミラー駆動部17dが形成されている。
On the
ミラー駆動部17aは、図5(a)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。尚、符号NLは、固定フレーム13に対する法線を示している。
As shown in FIG. 5A, the
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171と記載する。ミラー駆動部171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。以下、ミラー駆動部171の駆動電圧を基本駆動電圧と記載する。
Hereinafter, the
ミラー駆動部17eは、図5(b)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17f,17g,17hはミラー駆動部17eと同じ構成を有する。尚、符号NLは、固定フレーム13に対する法線を示している。
As illustrated in FIG. 5B, the
以下、ミラー駆動部17e,17f,17g,17hを区別する必要がなければ、ミラー駆動部172と記載する。ミラー駆動部172には、基本駆動電圧の変動周期である上記の基本周期よりも短い周期である、予め定められた一定の重畳周期で変動する交流電圧が駆動電圧として印加される。以下、ミラー駆動部172の駆動電圧を重畳駆動電圧と記載する。
Hereinafter, the
図6(a)は、図5(a)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171に基本駆動電圧を印加した状態を示す図である。梁13e,13fが撓んでおり、これによりトーションバー15b,15cがねじれ、トーションバー15b,15cと一緒に可動フレーム16が傾く。
FIG. 6A shows the same cross section as FIG. 5A, in which the PZT
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15b,15cが右方向にねじれる動作を第1の動作とする。一方、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15b,15cが左方向にねじれる動作を第2の動作とする。
The operation in which the torsion bars 15b and 15c are twisted rightward as the PZT
第1の動作と第2の動作とが交互に繰り返されるように、ミラー駆動部17a,17cに印加する基本駆動電圧の位相と、ミラー駆動部17b,17dに印加する基本駆動電圧の位相を反転させ、梁13e,13fを撓ませる。これによって、トーションバー15b,15cを軸にして可動フレーム16が回動する。
The phase of the basic drive voltage applied to the
図6(b)は、図5(b)と同じ断面において、ミラー駆動部17e,17g(第三駆動部)のPZT薄膜25が伸び、かつミラー駆動部17f,17h(第四駆動部)のPZT薄膜25が縮むように、ミラー駆動部172に重畳駆動電圧を印加した状態を示す図である。梁16e,16fが撓んでおり、これによりトーションバー15aがねじれ、トーションバー15aと一緒にミラー部11が傾く。
6B, in the same cross section as FIG. 5B, the PZT
ミラー駆動部17e,17gのPZT薄膜25が伸び、かつミラー駆動部17f,17hのPZT薄膜25が縮むことによって、トーションバー15aが右方向にねじれる動作を第3の動作とする。一方、ミラー駆動部17e,17gのPZT薄膜25が縮み、かつミラー駆動部17f,17hのPZT薄膜25が伸びることによって、トーションバー15aが左方向にねじれる動作を第4の動作とする。
The operation in which the PZT
第3の動作と第4の動作とが交互に繰り返されるように、ミラー駆動部17e,17gに印加する重畳駆動電圧の位相と、ミラー駆動部17f,17hに印加する重畳駆動電圧の位相を反転させ、梁16e,16fを撓ませる。これによって、トーションバー15aを軸にしてミラー部11が回動する。
The phase of the superimposed drive voltage applied to the
次に、可動フレーム16及びミラー部11の法線NLに対する偏向角θの変動について、図7を用いて説明する。図7は、可動フレーム16及びミラー部11の偏向角θの時間変化を示す図である。図7において、グラフG1は、ミラー駆動部171を駆動したときに可動フレーム16が回動することによる、法線NLに対する可動フレーム16の偏向角θの時間変化を示している。当該時間変化は、振幅がA1で、角振動数がωの正弦波(θ1(t)=A1sinωt)の波形を示している。以下、当該振幅がA1で角振動数がωの正弦波を基本正弦波θ1と記載する。ここで、角振動数ωと、当該正弦波の1周期T(周波数f)との間には、ω=2π/T(=2πf)の関係がある。
Next, the variation of the deflection angle θ with respect to the normal NL of the
また、図7において、グラフG2は、ミラー駆動部171を駆動せずにミラー駆動部172だけを駆動したときに、ミラー部11が回動することによる、法線NLに対するミラー部11の偏向角θの時間変化を示している。つまり、当該時間変化は、ミラー駆動部172を駆動することによって生じる、可動フレーム16に対するミラー部11の偏向角θの相対的な時間変化を示している。当該時間変化は、振幅がA1よりも小さいA3であって、角振動数が基本正弦波θ1の3倍の3ωである、つまり、周波数が基本正弦波θ1の3倍である、正弦波(θ3(t)=A3sin3ωt)で変動することを示している。以下、当該振幅がA3で、角振動数が3ωの正弦波を重畳正弦波θ3と記載する。
Further, in FIG. 7, the graph G 2 is, when driving only the
つまり、ミラー駆動部171及びミラー駆動部172をともに駆動し、基本正弦波θ1と重畳正弦波θ3とを重畳することによって、図7のグラフG0に示すように、ミラー部11の偏向角θを略三角波(θ0(t)=A1sinωt+A3sin3ωt)の波形で時間変化させる。これによって、ミラー部11に入射された光ビームLBは、略等速度で感光体ドラム113に向けて反射、偏向され、感光体ドラム113上に略等速度で静電潜像を形成することができる。以下、当該略三角波を略三角波θ0と記載する。
That is, by driving both the
図8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43a,43b、補正値算出部51、第一DAC(基本電圧生成部)52、第一増幅器(基本電圧増幅部)53、基本波形整形部54、第二DAC(重畳電圧生成部)55、第二増幅器(重畳電圧増幅部)56、及び重畳波形整形部57を備える。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the
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171,172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43a,43bは、それぞれ、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。
The light beam LB output from the
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171に供給する基本駆動電圧を補正するときの電圧値である基本補正電圧値や、ミラー駆動部172に供給する重畳駆動電圧を補正するときの電圧値である重畳補正電圧値等の補正値等を算出する。
The correction
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7を用いて説明する。尚、BDセンサー43aは、ミラー部11の偏向角θがθaのときに、ミラー部11によって反射された光ビームLBが入射される位置に固定され、BDセンサー43bは、ミラー部11の偏向角θがθbのときに、ミラー部11によって反射された光ビームLBが入射される位置に固定されている。
Specifically, a method in which the correction
また、θaとθbには、基本正弦波θ1の振幅A1を利用して、θb=A1√3/2 、|θb|≠|θa|の関係がある。このため、基本正弦波θ1は、1周期Tの4分の1が経過した時点で振幅A1と等しい値を示し、1周期Tの6分の1が経過した時点と1周期Tの3分の1が経過した時点でBDセンサー43bの固定位置に対応するθbと等しい値を示すようになっている。
Further, θa and θb have a relationship of θb = A 1 √3 / 2 and | θb | ≠ | θa | using the amplitude A 1 of the basic sine wave θ 1 . For this reason, the basic sine wave θ 1 shows a value equal to the amplitude A 1 when a quarter of one cycle T has elapsed, and when a sixth of one cycle T has elapsed and three of one cycle T. When one-minute has elapsed, a value equal to θb corresponding to the fixed position of the
BDセンサー43a,43bは、ミラー部11が往復振動(揺動)することによって、1周期Tの間に4度、光ビームLBを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。これによって、補正値算出部51は、4つの信号間隔t1,t12,t2,t21を算出する。尚、ミラー部11の偏向角特性が初期状態にあるときの、この4つの信号間隔は、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。
The
基本正弦波θ1の振幅A1と重畳正弦波θ3の振幅A3とがともに初期状態のまま変化していない場合において、図7においてグラフG0に示す、基本正弦波θ1と重畳正弦波θ3とを重畳した略三角波θ0がθ0(t)=θbのとき、重畳正弦波θ3は0である。つまり、重畳正弦波θ3の振幅A3の大きさが変化したとしても、その変化によって信号間隔t1が変化することはないと考えられる。 In the case where the amplitude A 3 of the fundamental sine wave theta 1 of the amplitude A 1 and superimposed sinusoidal theta 3 is not changed both remain in the initial state, shown in the graph G 0 in FIG. 7, the fundamental sine wave theta 1 and superimposed sinusoidal when the waves theta 3 substantially triangular wave theta 0 obtained by superimposing is θ 0 (t) = θb, superimposed sinusoidal theta 3 is 0. That is, even if the magnitude of the amplitude A 3 of the superimposed sine wave θ 3 changes, it is considered that the signal interval t 1 does not change due to the change.
そこで、補正値算出部51は、信号間隔t1が予めROM等に記憶されているものよりも小さい場合は、BDセンサー43bから出力される検出信号の時間間隔を大きく補正するために、基本正弦波θ1の振幅A1の大きさ(絶対値)を増大させるのに必要な電圧値を基本補正電圧値として算出する。また、補正値算出部51は、信号間隔t1が予めROM等に記憶されているものよりも大きい場合は、BDセンサー43bから出力される検出信号の時間間隔を小さく補正すべく、基本正弦波θ1の振幅A1の大きさを減少させるのに必要な電圧値を基本補正電圧値として算出する。尚、試験運転等の実験値に基づいて、基本正弦波θ1の振幅A1の調整量と基本駆動電圧の電圧値の調整量の関係は、予めROM等に記憶されている。
Therefore, the correction
そして、補正値算出部51は、後述の第一DAC52、第一増幅器53、及び基本波形整形部54を介して、電圧値が算出した基本補正電圧値に等しくなった基本駆動電圧でミラー駆動部171を駆動させ、このときの信号間隔t2が予めROM等に記憶されているものよりも小さい場合は、BDセンサー43aから出力される検出信号の時間間隔を大きく補正するために、重畳正弦波θ3の振幅A3の大きさ(絶対値)を増大させるのに必要な電圧値を重畳補正電圧値として算出する。
Then, the correction
また、補正値算出部51は、電圧値が算出した基本補正電圧値に等しくなった基本駆動電圧でミラー駆動部171を駆動させたときの信号間隔t2が予めROM等に記憶されているものよりも大きい場合は、BDセンサー43aから出力される検出信号の時間間隔を小さく補正するために、重畳正弦波θ3の振幅A3の大きさを減少させるのに必要な電圧値を重畳補正電圧値として算出する。尚、試験運転等の実験値に基づいて、重畳正弦波θ3の振幅A3の調整量と重畳駆動電圧の電圧値の調整量の関係は、予めROM等に記憶されている。
The correction
図8に戻り、補正値算出部51は、算出した基本補正電圧値を後述の第一増幅器53で用いる増幅率で除算した結果の、基本補正電圧値よりも小さい電圧値を示すデジタル信号を第一DAC52に出力する。また、補正値算出部51は、算出した重畳補正電圧値を後述の第二増幅器56で用いる増幅率で除算した結果の、重畳補正電圧値よりも小さい電圧値を示すデジタル信号を第二DAC55に出力する。
Returning to FIG. 8, the correction
第一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、第一増幅器53に出力する。同様に、第二DAC55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V5を生成し、第二増幅器56に出力する。
The
第一増幅器53は、第一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、基本補正電圧値に等しい電圧V2を基本波形整形部54に出力する。同様に、第二増幅器56は、第二DAC55から入力された直流電圧V5を予め定められた増幅率で増幅して、重畳補正電圧値に等しい電圧V6を重畳波形整形部57に出力する。
The
基本波形整形部54は、第一増幅器53で増幅された直流電圧V2を、上記の基本正弦波θ1の周期に等しい周期である基本周期で変動するように整形する。同様に、重畳波形整形部57は、第二増幅器56で増幅された直流電圧V6を、上記の重畳正弦波θ3の周期に等しい周期である、つまり、基本周期の3分の1の周期である重畳周期で変動するように整形する。
The basic
具体的には、基本波形整形部54は、基本スイッチング素子541と、基本スイッチング制御部542と、を備えて構成されている。
Specifically, the basic
基本スイッチング素子541は、第一増幅器53とミラー駆動部171との間に設けられ、第一増幅器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またはミラー駆動部17b,17dに切り替える素子である。基本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基本スイッチング素子541の切り替えを行う。
The
同様に、具体的には、重畳波形整形部57は、重畳スイッチング素子571と、重畳スイッチング制御部572と、を備えて構成されている。
Similarly, specifically, the superimposed
重畳スイッチング素子571は、第二増幅器56とミラー駆動部172との間に設けられ、第二増幅器56によって増幅された直流電圧V6の出力先をミラー駆動部17e,17gまたはミラー駆動部17f,17hに切り替える素子である。重畳スイッチング制御部572は、上記重畳周期の半分の周期毎に重畳スイッチング素子571の切り替えを行う。
The
図9(a)は、第一増幅器53に入力される直流電圧V1の電圧値の変化及び基本波形整形部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可動フレーム16の偏向角の変化を示す図である。
FIG. 9A is a diagram illustrating a change in the voltage value of the DC voltage V1 input to the
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基本補正電圧値に基づいて、時刻t0で、第一増幅器53に入力される直流電圧V1が上昇すると、基本波形整形部54に入力される、第一増幅器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、第一増幅器53の応答性が悪いためである。
As shown in FIG. 9A, when the DC voltage V1 input to the
その後、基本波形整形部54では、基本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毎に基本スイッチング素子541の切り替えが行われ、基本波形整形部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17a,17cとミラー駆動部17b,17dとの間で交互に切り替えて出力される。これにより、基本波形整形部54は、図9(b)及び(c)に示すように、第一増幅器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17a,17cの駆動電圧V3及びミラー駆動部17b,17dの駆動電圧V4として出力する。
Thereafter, in the basic
そして、図10に示すように、可動フレーム16の偏向角は、図9(b)及び図9(c)に示したミラー駆動部17a,17c及びミラー駆動部17b,17dに供給される駆動電圧V3,V4に応じて、時刻t0から基本周期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増大し、基本周期Tで変動するようになる。
As shown in FIG. 10, the deflection angle of the
図11(a)は、第二増幅器56に入力される直流電圧V5の電圧値の変化及び重畳波形整形部57に入力される直流電圧V6の電圧値の変化を示す図である。図11(b)は、ミラー駆動部17e,17gに入力される直流電圧である駆動電圧V7の電圧値の変化を示す図である。図11(c)は、ミラー駆動部17f,17hに入力される直流電圧である駆動電圧V8の電圧値の変化を示す図である。図12は、駆動電圧V7,V8の電圧値の変化に応じた、ミラー部11の偏向角の可動フレーム16に対する相対的な変化を示す図である。
FIG. 11A is a diagram illustrating a change in the voltage value of the DC voltage V <b> 5 input to the
図11(a)に示すように、補正値算出部51によって算出された重畳補正電圧値に基づいて、時刻t0で、第二増幅器56に入力される直流電圧V5が上昇すると、重畳波形整形部57に入力される、第二増幅器56によって増幅された直流電圧V6の波形が滑らかに上昇する。尚、直流電圧V6の波形が滑らかに上昇する理由は、第二増幅器56の応答性が悪いためである。
As shown in FIG. 11A, when the DC voltage V5 input to the
その後、重畳波形整形部57では、重畳スイッチング制御部572によって、図11(b)及び図11(c)に示すように、重畳周期T/3の半分の周期T/6毎に重畳スイッチング素子571の切り替えが行われ、重畳波形整形部57に入力された直流電圧V6が重畳周期T/3の半分の周期T/6毎に、ミラー駆動部17b,17dとミラー駆動部17a,17cとの間で交互に切り替えて出力される。つまり、重畳波形整形部57は、第二増幅器56で増幅された直流電圧V6の波形を重畳周期T/3で変動する矩形波に整形し、ミラー駆動部17e,17gの駆動電圧V7及びミラー駆動部17f,17hの駆動電圧V8として出力する。
Thereafter, in the superimposed
そして、図12に示すように、ミラー部11の可動フレーム16に対して相対的な偏向角は、図11(b)及び図11(c)に示したミラー駆動部17e,17g及びミラー駆動部17f,17hに供給される駆動電圧V7,V8に応じて、時刻t0から重畳周期T/3の半分の周期T/6が経過する頃には最大偏向角の大きさが増大し、重畳周期T/3で変動するようになる。
As shown in FIG. 12, the relative deflection angle of the
上記実施形態の構成によれば、第一DAC52によって基本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は第一増幅器53によって基本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、基本波形整形部54によって基本周期で矩形波状に変動するように整形され、基本周期で変動する交流電圧V3,V4が、基本駆動電圧としてミラー駆動部171に出力される。
According to the configuration of the above embodiment, the
同様に、第二DAC55によって重畳補正電圧値よりも低い電圧値の直流電圧V5が生成され、生成された直流電圧V5は第二増幅器56によって重畳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V6の波形は、重畳波形整形部57によって、基本周期の3分の1の周期に等しい重畳周期で矩形波状に変動するように整形され、この重畳周期で変動する交流電圧V7,V8が、重畳駆動電圧としてミラー駆動部172に出力される。
Similarly, a DC voltage V5 having a voltage value lower than the superimposed correction voltage value is generated by the
つまり、本実施形態では、基本駆動電圧と重畳駆動電圧とを生成するための構成として、従来技術で採用されていた正弦波を生成可能な高価な発振器に代えて、直流電圧を生成可能な安価な第一DAC52及び第二DAC55を採用している。そして、従来技術では、駆動電圧毎に正弦波を正確に増幅可能な高価な増幅器を備えた構成を採用していたが、本実施形態では、直流電圧を予め固定された増幅率で正確に増幅可能な安価な第一増幅器53及び第二増幅器56を備えた構成を採用している。その結果、基本駆動電圧と重畳駆動電圧とが重畳されることによって駆動するMEMSミラーを備えた光走査装置を安価に提供することができる。
That is, in this embodiment, as a configuration for generating the basic drive voltage and the superimposed drive voltage, instead of an expensive oscillator that can generate a sine wave used in the prior art, an inexpensive DC voltage can be generated. The
また、基本波形整形部54は、基本スイッチング素子541と基本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、第一増幅器53で増幅された直流電圧V2の出力先を基本周期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な構成で、ミラー駆動部17a,17cとミラー駆動部17b,17dに出力される基本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。
The basic
また、重畳波形整形部57は、重畳スイッチング素子571と重畳スイッチング制御部572とを備えて構成されている。つまり、第二増幅器56で増幅された直流電圧V6の出力先を重畳周期の半分の周期毎にミラー駆動部17e,17gとミラー駆動部17f,17hとに交互に出力させるという簡素な構成で、ミラー駆動部17e,17gとミラー駆動部17f,17hに出力される重畳駆動電圧の波形を重畳周期で変動する矩形波に整形することができる。
The superimposed
また、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、基本波形整形部54を安価に構成することができる。
In addition, the basic
また、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、重畳波形整形部57を安価に構成することができる。
In addition, the superimposed
尚、上記実施形態において図1乃至図12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。 Note that the configurations and settings shown in FIGS. 1 to 12 in the above embodiment are merely examples, and are not intended to limit the present invention.
例えば、補正値算出部51は、矩形波に整形された基本駆動電圧に含まれる重畳周期の周波数成分により生じるミラー部11の駆動力を相殺するように、重畳補正電圧値を算出するように構成してもよい。
For example, the correction
当該構成について詳述する。図13は、矩形波に整形された基本駆動電圧の時間変化と当該矩形波の基本波と3倍高調波との関係を示す図である。図13のグラフW0に示すように、基本波形整形部54によって、電圧値がV1’であって基本周期Tで変動する矩形波に整形された基本駆動電圧の時間変化v0(t)は、周波数がω/2πの正弦波(sinωt)、周波数が3ω/2πの正弦波(sin3ωt)、周波数が5ω/2πの正弦波(sin5ωt)・・・、のように、周波数が基本正弦波の周波数ω/2πの奇数倍の複数の正弦波を組み合わせて示すことができる。
The configuration will be described in detail. FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the time change of the basic drive voltage shaped into a rectangular wave and the fundamental wave and the third harmonic of the rectangular wave. As shown in the graph W 0 of FIG. 13, the basic
図13には、グラフW0の矩形波を構成する正弦波のうち、特に、周波数が基本正弦波の周波数に等しいω/2πの正弦波(sinωt)である基本波をグラフW1に示し、周波数が基本正弦波の3倍の周波数に等しい3ω/2πの正弦波(sin3ωt)である3倍高調波をグラフW3に示している。このように、基本駆動電圧には、基本正弦波の3倍の周波数の正弦波、つまり、重畳周期の周波数成分が含まれている。 In FIG. 13, among the sine waves constituting the rectangular wave of the graph W 0 , in particular, a fundamental wave that is a sine wave (sin ωt) of ω / 2π whose frequency is equal to the frequency of the fundamental sine wave is shown in the graph W 1 . frequency indicates the third harmonic is a sine wave equal 3 [omega] / 2 [pi to three times the frequency of the fundamental sine wave (sin3ωt) in the graph W 3. As described above, the basic drive voltage includes a sine wave having a frequency three times that of the basic sine wave, that is, a frequency component having a superposition period.
この基本正弦波の3倍の周波数の正弦波は、図7に示す略三角波θ0を構成する重畳正弦波θ3の位相とは逆位相になっている。このため、矩形波に整形された基本駆動電圧によってミラー駆動部171を駆動したときに、この基本駆動電圧の波形の矩形波に含まれる重畳周期の周波数成分による駆動電圧によって、トーションバー15aの駆動を抑止する虞がある。
The sine wave having a frequency three times that of the basic sine wave is in an opposite phase to the phase of the superimposed sine wave θ 3 constituting the substantially triangular wave θ 0 shown in FIG. Therefore, when the
つまり、重畳周期で変動する重畳補正電圧値に等しい矩形波を用いてトーションバー15aをねじれ動作させる場合に、トーションバー15b,15cをねじれ動作させて可動フレーム16を駆動させている、矩形波に整形された基本駆動電圧に含まれる重畳周期の周波数成分によって、精度良くトーションバー15aをねじれ動作させることができない虞がある。
That is, when the
そこで、当該構成では、補正値算出部51は、重畳補正電圧値を算出する場合に、図13の点線部に示す基本正弦波の3倍の周波数の正弦波が示す電圧値の分だけ削除(減算)するようにして、重畳補正電圧値を算出する。
Therefore, in this configuration, when calculating the superimposed correction voltage value, the correction
当該構成によれば、補正値算出部51によって、矩形波に整形された基本駆動電圧に含まれる、重畳周期と周期が等しい高調波成分により生じるミラー部11の駆動力を相殺するように、重畳補正電圧値が算出されるので、精度良くトーションバー15aをねじれ動作させることができる。
According to this configuration, the correction
また、補正値算出部51は、基本周期のうち、第一増幅器53によって増幅された直流電圧V2をミラー駆動部171に出力する期間の割合を示すデューティー比である基本補正デューティー比を、更に算出するように構成してもよい。これに合わせて、基本波形整形部54は、基本周期のうち、補正値算出部51で算出された上記基本補正デューティー比に対応する期間、基本駆動電圧をハイレベルにするように構成してもよい。
Further, the correction
図14は、当該構成における露光部115の構成を示すブロック図である。図14に示すように、補正値算出部51は、上記のように、BDセンサー43a,43bから検出信号が出力されたタイミングを用いて、ミラー部11の偏向角θの変化を補償するために、基本正弦波θ1の振幅A1の大きさを粗め(例えば、変化量の95%を補償する程度)に補正するのに必要な電圧値を基本補正電圧値として算出するとともに、基本正弦波θ1の振幅A1の大きさを残り僅か(例えば、変化量の5%分補償する程度)に補正するための基本補正デューティー比を算出して、基本波形整形部54に出力する。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the
これに合わせて、基本スイッチング素子541は、第一増幅器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L1にも切り替え可能に構成されている。
In accordance with this, the
図15(a)は、補正値算出部51によって算出された基本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15(b)は、補正値算出部51によって算出された基本補正デューティー比に応じた、負荷L1に入力される直流電圧VL1の電圧値の変化を示す図である。図15(c)は、補正値算出部51によって算出された基本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。
FIG. 15A is a diagram showing a change in the voltage value of the drive voltage V3, which is a DC voltage input to the
補正値算出部51によって算出された基本補正デューティー比が例えば40%である場合、基本スイッチング制御部542は、図15(a)に示すように、補正値算出部51によって算出された基本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、第一増幅器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、基本スイッチング素子541を切り替える。
When the basic correction duty ratio calculated by the correction
続いて、基本スイッチング制御部542は、図15(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、第一増幅器53によって増幅された直流電圧V2の出力先を負荷L1にするように、基本スイッチング素子541を切り替える。
Subsequently, as shown in FIG. 15B, the basic
続いて、基本スイッチング制御部542は、図15(c)に示すように、基本周期Tのうちの40%の期間、第一増幅器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、基本スイッチング素子541を切り替える。
Subsequently, as shown in FIG. 15C, the basic
そして、基本スイッチング制御部542は、図15(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、第一増幅器53によって増幅された直流電圧V2の出力先を負荷L1にするように、基本スイッチング素子541を切り替える。
Then, as shown in FIG. 15 (b), the basic
この構成によれば、基本補正電圧値を用いるだけでなく、更に基本補正デューティー比を用いて、ミラー駆動部171に基本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171に供給する駆動電圧を補正することができる。
According to this configuration, not only the basic correction voltage value but also the basic correction duty ratio is used to adjust the period during which the basic drive voltage is applied to the
また、これと同様に、補正値算出部51は、重畳周期のうち、第二増幅器56によって増幅された直流電圧V6をミラー駆動部172に出力する期間の割合を示すデューティー比である重畳補正デューティー比を更に算出するように構成してもよい。これに合わせて、重畳波形整形部57は、重畳周期のうち、補正値算出部51で算出された上記重畳補正デューティー比に対応する期間、重畳駆動電圧をハイレベルにするように構成してもよい。
Similarly, the correction
図16は、当該構成における露光部115の構成を示すブロック図である。図16に示すように、補正値算出部51は、上記のように、BDセンサー43a,43bから検出信号が出力されたタイミングを用いて、ミラー部11の偏向角θの変化を補償するために、重畳正弦波θ3の振幅A3の大きさを粗め(例えば、変化量の95%を補償する程度)に補正するのに必要な電圧値を重畳補正電圧値として算出するとともに、重畳正弦波θ3の振幅A3の大きさを残り僅か(例えば、変化量の5%分補償する程度)に補正するための重畳補正デューティー比を算出して、重畳波形整形部57に出力する。
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of the
これに合わせて、重畳スイッチング素子571は、第二増幅器56によって増幅された直流電圧V6の出力先を、ミラー駆動部17e,17gとミラー駆動部17f,17hに加えて、負荷L2にも切り替え可能に構成されている。
In accordance with this, the
図17(a)は、補正値算出部51によって算出された重畳補正デューティー比に応じた、ミラー駆動部17e,17gに入力される直流電圧である駆動電圧V7の電圧値の変化を示す図である。図17(b)は、補正値算出部51によって算出された重畳補正デューティー比に応じた、負荷L2に入力される直流電圧VL2の電圧値の変化を示す図である。図17(c)は、補正値算出部51によって算出された重畳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V8の電圧値の変化を示す図である。
FIG. 17A is a diagram illustrating a change in the voltage value of the drive voltage V7 that is a DC voltage input to the
補正値算出部51によって算出された重畳補正デューティー比が例えば40%である場合、重畳スイッチング制御部572は、図17(c)に示すように、補正値算出部51によって算出された重畳補正デューティー比40%に応じて、重畳周期T/3のうちの最初の40%の期間は、第二増幅器56によって増幅された直流電圧V6の出力先をミラー駆動部17f,17hにするように、重畳スイッチング素子571を切り替える。
When the superposition correction duty ratio calculated by the correction
続いて、重畳スイッチング制御部572は、図17(b)に示すように、重畳周期T/3の半分の周期T/6が経過するまでの残りの期間である重畳周期T/3の10%の期間、第二増幅器56によって増幅された直流電圧V6の出力先を負荷L2にするように、重畳スイッチング素子571を切り替える。
Subsequently, as illustrated in FIG. 17B, the superimposition
続いて、重畳スイッチング制御部572は、図17(a)に示すように、重畳周期T/3のうちの40%の期間、第二増幅器56によって増幅された直流電圧V6の出力先をミラー駆動部17e,17gにするように、重畳スイッチング素子571を切り替える。
Subsequently, as shown in FIG. 17A, the superposition
そして、重畳スイッチング制御部572は、図17(b)に示すように、重畳周期T/3が経過するまでの残りの期間である重畳周期T/3の10%の期間、第二増幅器56によって増幅された直流電圧V6の出力先を負荷L2にするように、重畳スイッチング素子571を切り替える。
Then, as shown in FIG. 17B, the superimposing
この構成によれば、重畳補正電圧値を用いるだけでなく、更に重畳補正デューティー比を用いて、ミラー駆動部172に重畳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172に供給する駆動電圧を補正することができる。
According to this configuration, not only the superimposition correction voltage value but also the superimposition correction duty ratio is used to adjust the period during which the superimposition driving voltage is applied to the
尚、補正値算出部51は、上記の図14、図15(a)、図15(b)及び図15(c)を用いて説明した構成と、上記の図16、図17(a)、図17(b)及び図17(c)を用いて説明した構成とを組み合わせて、基本補正デューティー比と重畳補正デューティー比とをともに算出するように構成し、これに合わせて、基本波形整形部54は、基本周期Tのうちの基本補正デューティー比に対応する期間、基本駆動電圧をハイレベルにし、重畳波形整形部57は、重畳周期のうちの重畳補正デューティー比に対応する期間、重畳駆動電圧をハイレベルにするように構成してもよい。
The correction
また、上記構成では、第一増幅器53は、第一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、第一増幅器53を、第一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。
In the above configuration, the
これに合わせて、第一DAC52は、補正値算出部51で算出された基本補正電圧値よりも十分に小さい、予め固定された電圧値(初期基本電圧値)の直流電圧を第一増幅器53に出力するように構成する。そして、補正値算出部51によって算出された基本補正電圧値を初期基本電圧値で除算した値を算出し、当該算出した値を第一増幅器53の増幅率として設定する基本増幅率設定部(図略)を、露光部115に更に備えるように構成する。
In accordance with this, the
この構成によれば、第一DAC52によって、基本補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値である初期基本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第一DAC52を構成する場合に比して、簡素で安価な第一DAC52にすることができる。
According to this configuration, the
また、上記構成では、第二増幅器56は、第二DAC55から出力される直流電圧V5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、第二増幅器56を、第二DAC55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。
In the above configuration, the
これに合わせて、第二DAC55は、補正値算出部51で算出された重畳補正電圧値よりも十分に小さい、予め固定された電圧値(初期重畳電圧値)の直流電圧を第二増幅器56に向けて出力するように構成する。そして、補正値算出部51によって算出された重畳補正電圧値を初期重畳電圧値で除算した値を算出し、当該算出した値を第二増幅器56の増幅率として設定する重畳増幅率設定部(図略)を、露光部115に更に備えるように構成する。
In accordance with this, the
この構成によれば、第二DAC55によって、重畳補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値である初期重畳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第二DAC55を構成する場合に比して、簡素で安価な第二DAC55にすることができる。
According to this configuration, the
また、基本正弦波θ1の振幅A1と重畳正弦波θ3の振幅A3とがともに初期状態のまま変化していない場合、図7においてグラフG0に示す略三角波θ0の対称性より、信号間隔t12と信号間隔t21とが等しくなる。したがって、補正値算出部51によって算出された信号間隔t12と信号間隔t21とが異なる場合には、上記の対称性が崩れ、基本正弦波θ1と重畳正弦波θ3に位相差が生じているものと考えられる。
Also, if the amplitude A 3 of the fundamental sine wave theta 1 of the amplitude A 1 and superimposed sinusoidal theta 3 is not changed both remain in the initial state, from the symmetry of the substantially triangular wave theta 0 shown in the graph G 0 7 and the signal interval t 12 and the signal interval t 21 is equal. Therefore, if the signal interval t 12 and the signal interval t 21 calculated by the correction
そこで、補正値算出部51は、算出した信号間隔t12と信号間隔t21とが異なる場合に、算出した信号間隔t12と信号間隔t21とが等しくなるように、重畳正弦波θ3の位相を早くする、または、遅くするときの位相差を実験値に基づいて算出し、当該位相差を基本スイッチング制御部542または重畳スイッチング制御部572に出力するように構成してもよい。これに合わせて、基本スイッチング制御部542は、入力された位相差に従って、基本スイッチング素子541の切り替えタイミングをずらすように構成する。または、重畳スイッチング制御部572は、入力された位相差に従って、重畳スイッチング素子571の切り替えタイミングをずらすように構成する。
Therefore, the correction
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。 In the above embodiment, a multifunction peripheral is described as an example of the image forming apparatus according to the present invention. However, the present invention is not limited to an image forming apparatus such as a printer, a copier, or a fax machine, a scanner, a projector, It can also be applied to an optical scanning device such as a barcode reader.
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
13 固定フレーム
13a,13b,13c,13d 辺部(固定フレーム)
13e,13f 梁(固定フレーム)
15a トーションバー(第一トーションバー)
15b,15c トーションバー(第二トーションバー)
16 可動フレーム
16a,16b,16c,16d 辺部(可動フレーム)
16e,16f 梁(可動フレーム)
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)
17e,17g ミラー駆動部(駆動部第三駆動部)
17f,17h ミラー駆動部(駆動部第四駆動部)
171,172 ミラー駆動部(駆動部)
23 下部電極
25 PZT薄膜
27 上部電極
31 光源
43a,43b BDセンサー(光検出部)
51 補正値算出部
52 第一DAC(基本電圧生成部)
53 第一増幅器(基本電圧増幅部)
54 基本波形整形部
541 基本スイッチング素子
542 基本スイッチング制御部
55 第二DAC(重畳電圧生成部)
56 第二増幅器(重畳電圧増幅部)
57 重畳波形整形部
571 重畳スイッチング素子
572 重畳スイッチング制御部
L1,L2 負荷
LB 光ビーム(レーザー光)
1 MFP (image forming device)
10
113
13e, 13f Beam (fixed frame)
15a Torsion bar (1st torsion bar)
15b, 15c Torsion bar (second torsion bar)
16
16e, 16f Beam (movable frame)
17a, 17c Mirror drive unit (drive unit first drive unit)
17b, 17d Mirror drive unit (drive unit second drive unit)
17e, 17g Mirror drive part (drive part 3rd drive part)
17f, 17h Mirror drive part (drive part 4th drive part)
171 and 172 Mirror drive unit (drive unit)
23
51 Correction
53 First amplifier (basic voltage amplifier)
54 basic
56 Second amplifier (superimposed voltage amplifier)
57 Superimposed
Claims (12)
予め定められた基本周期で変動する基本駆動電圧と、前記基本周期より短い周期である重畳周期で変動する重畳駆動電圧と、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MEMSミラーの偏向角の変化を補償するように前記基本駆動電圧及び前記重畳駆動電圧を補正するべく、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、前記基本駆動電圧を補正するときに用いる電圧値である基本補正電圧値、及び、前記重畳駆動電圧を補正するときに用いる電圧値である重畳補正電圧値を算出する補正値算出部と、
前記基本補正電圧値よりも低い電圧値の直流電圧を生成する基本電圧生成部と、
前記重畳補正電圧値よりも低い電圧値の直流電圧を生成する重畳電圧生成部と、
前記基本電圧生成部で生成された直流電圧を、前記基本補正電圧値と等しい電圧値になるように増幅する基本電圧増幅部と、
前記重畳電圧生成部で生成された直流電圧を、前記重畳補正電圧値と等しい電圧値になるように増幅する重畳電圧増幅部と、
前記基本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矩形波に整形して、前記基本駆動電圧として前記駆動部に出力する基本波形整形部と、
前記重畳電圧増幅部によって増幅された直流電圧の波形を前記重畳周期で変動する矩形波に整形して、前記重畳駆動電圧として前記駆動部に出力する重畳波形整形部と、
を備える光走査装置。 A MEMS mirror for deflecting the laser beam output from the light source;
A drive unit that swings the MEMS mirror using a basic drive voltage that fluctuates in a predetermined basic period, and a superimposed drive voltage that fluctuates in a superposition period that is shorter than the basic period;
A light detector that receives the laser beam deflected by the MEMS mirror at a predetermined position and outputs a detection signal indicating that the laser beam has been received;
The basic drive voltage is corrected based on the timing at which the detection signal is output by the light detection unit to correct the basic drive voltage and the superimposed drive voltage so as to compensate for a change in the deflection angle of the MEMS mirror. A correction value calculation unit that calculates a basic correction voltage value that is a voltage value to be used when performing a superimposition correction voltage value that is a voltage value to be used when correcting the superposition drive voltage;
A basic voltage generator that generates a DC voltage having a voltage value lower than the basic correction voltage value;
A superimposed voltage generating unit that generates a DC voltage having a voltage value lower than the superimposed correction voltage value;
A basic voltage amplification unit that amplifies the direct-current voltage generated by the basic voltage generation unit to a voltage value equal to the basic correction voltage value;
A superimposed voltage amplifying unit that amplifies the DC voltage generated by the superimposed voltage generation unit so as to have a voltage value equal to the superimposed correction voltage value;
A basic waveform shaping unit that shapes the waveform of the DC voltage amplified by the basic voltage amplification unit into a rectangular wave that fluctuates in the basic period and outputs the waveform to the driving unit as the basic driving voltage;
A superimposed waveform shaping unit that shapes the waveform of the DC voltage amplified by the superimposed voltage amplification unit into a rectangular wave that fluctuates in the superposition period, and outputs the waveform to the drive unit as the superimposed drive voltage;
An optical scanning device comprising:
前記可動フレームは、前記第一トーションバーのねじり軸と同軸のねじり軸を有する第二トーションバーのねじれ動作によって回動可能な状態で、前記可動フレームの外側に設けられた固定フレームに支持され、
前記駆動部は、前記基本駆動電圧を用いて前記第二トーションバーをねじれ動作させて前記可動フレームを回動させるとともに、前記重畳駆動電圧を用いて前記第一トーションバーをねじれ動作させて前記MEMSミラーを回動させることによって、前記MEMSミラーを揺動させ、
前記補正値算出部は、前記矩形波に整形された基本駆動電圧に含まれる前記重畳周期の周波数成分により生じる前記MEMSミラーの駆動力を相殺するように、前記重畳補正電圧値を算出する請求項1に記載の光走査装置。 The MEMS mirror is supported by the movable frame in a state where it can be rotated by a twisting operation of the first torsion bar,
The movable frame is supported by a fixed frame provided on the outer side of the movable frame in a state where the movable frame can be rotated by a twisting operation of a second torsion bar having a torsion axis coaxial with the torsion axis of the first torsion bar,
The driving unit twists the second torsion bar using the basic driving voltage to rotate the movable frame, and twists the first torsion bar using the superimposed driving voltage. By rotating the mirror, the MEMS mirror is swung,
The correction value calculation unit calculates the superimposition correction voltage value so as to cancel the driving force of the MEMS mirror generated by the frequency component of the superposition period included in the basic driving voltage shaped into the rectangular wave. 2. An optical scanning device according to 1.
前記基本波形整形部は、前記基本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と前記第二駆動部に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基本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し、
前記重畳波形整形部は、前記重畳電圧増幅部によって増幅された前記直流電圧を前記重畳周期の半分の周期毎に前記第三駆動部と前記第四駆動部に交互に出力することによって、前記第三駆動部と前記第四駆動部に出力される前記重畳駆動電圧の波形を、それぞれ前記重畳周期で変動する矩形波に整形する請求項2に記載の光走査装置。 The driving unit includes a first driving unit and a second driving unit that drive the movable frame in opposite directions according to the basic driving voltage, and the MEMS mirror according to the overlapping driving voltage. A third driving unit that drives in the same direction, and a fourth driving unit that drives the MEMS mirror in the same direction as the second driving unit according to the overlapping driving voltage,
The basic waveform shaping unit alternately outputs the DC voltage amplified by the basic voltage amplification unit to the first driving unit and the second driving unit every half of the basic cycle. Shaping the waveform of the basic drive voltage output to one drive unit and the second drive unit into rectangular waves that vary in the basic period,
The superimposed waveform shaping unit alternately outputs the DC voltage amplified by the superimposed voltage amplification unit to the third drive unit and the fourth drive unit every half of the superposition period. The optical scanning device according to claim 2, wherein the waveform of the superimposed drive voltage output to the three drive unit and the fourth drive unit is shaped into a rectangular wave that fluctuates in the superposition period.
前記基本波形整形部は、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基本補正デューティー比に対応する期間、前記基本駆動電圧をハイレベルにする請求項1から5の何れか一項に記載の光走査装置。 The correction value calculation unit further calculates a basic correction duty ratio indicating a ratio of a period during which the DC voltage amplified by the basic voltage amplification unit is output to the drive unit in the basic period,
The basic waveform shaping unit sets the basic drive voltage to a high level during a period corresponding to the basic correction duty ratio calculated by the correction value calculation unit in the basic period. The optical scanning device according to Item.
前記重畳波形整形部は、前記重畳周期のうち、前記補正値算出部で算出された前記重畳補正デューティー比に対応する期間、前記重畳駆動電圧をハイレベルにする請求項1から6の何れか一項に記載の光走査装置。 The correction value calculation unit further calculates a superposition correction duty ratio indicating a ratio of a period during which the DC voltage amplified by the superposition voltage amplification unit is output to the drive unit in the superposition period,
The superimposition waveform shaping unit sets the superposition drive voltage to a high level during a period corresponding to the superposition correction duty ratio calculated by the correction value calculation unit in the superposition period. The optical scanning device according to Item.
前記基本電圧生成部は、前記基本補正電圧値を前記基本電圧増幅部で用いる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7の何れか一項に記載の光走査装置。 The basic voltage amplifier comprises an amplifier that amplifies the DC voltage generated by the basic voltage generator with a fixed amplification factor,
The said basic voltage production | generation part produces | generates the DC voltage of the voltage value obtained by dividing the said basic correction voltage value by the said fixed amplification factor used in the said basic voltage amplification part. The optical scanning device according to Item.
前記重畳電圧生成部は、前記重畳補正電圧値を前記重畳電圧増幅部で用いる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8の何れか一項に記載の光走査装置。 The superposed voltage amplifying unit is composed of an amplifier that amplifies the DC voltage generated by the superposed voltage generating unit with a fixed amplification factor,
9. The superimposition voltage generation unit generates a DC voltage having a voltage value obtained by dividing the superposition correction voltage value by the fixed amplification factor used in the superposition voltage amplification unit. The optical scanning device according to Item.
前記基本電圧生成部は、前記基本補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値である初期基本電圧値の直流電圧を生成し、
前記基本補正電圧値を前記初期基本電圧値で除算して得られる値を前記基本電圧増幅部で用いる前記可変の増幅率として設定する基本増幅率設定部を更に備える請求項1から7の何れか一項に記載の光走査装置。 The basic voltage amplification unit includes an amplifier that amplifies the DC voltage generated by the basic voltage generation unit with a variable amplification factor,
The basic voltage generation unit generates a direct-current voltage of an initial basic voltage value that is a fixed voltage value lower than the basic correction voltage value,
The basic amplification factor setting unit that further sets a value obtained by dividing the basic correction voltage value by the initial basic voltage value as the variable amplification factor used in the basic voltage amplification unit. The optical scanning device according to one item.
前記重畳電圧生成部は、前記重畳補正電圧値よりも低い予め固定された電圧値である初期重畳電圧値の直流電圧を生成し、
前記重畳補正電圧値を前記初期重畳電圧値で除算して得られる値を前記重畳電圧増幅部で用いる前記可変の増幅率として設定する重畳増幅率設定部を更に備える請求項1から7及び10の何れか一項に記載の光走査装置。 The superposed voltage amplifying unit comprises an amplifier that amplifies the DC voltage generated by the superposed voltage generating unit with a variable amplification factor,
The superimposed voltage generation unit generates a DC voltage of an initial superimposed voltage value that is a voltage value fixed in advance lower than the superimposed correction voltage value,
The superimposed correction voltage value from claim 1, further comprising the initial superimposed voltage value further superimposed amplification factor setting unit for setting a value obtained by dividing the amplification factor of the variable used in the superimposed voltage amplifier at the 7 and 10 The optical scanning device according to any one of the above.
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。 An optical scanning device according to any one of claims 1 to 11,
An image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms an image corresponding to the latent image on a sheet using a latent image formed on a photosensitive member by the optical scanning device.
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