JPH01302316A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
形成装置に関し、特に光ビーム偏向器で偏向されたレー
ザービームによって感光体への書込みを行う画像形成装
置に関する。

（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、レーザービームな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多用され
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６図に示すようなミラ
ー振動子３１０が使用される。

第６図において、ミラー振動子３１０は、はぼ長方形状
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、異方性エツチングが可能
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、フォトリゾグラフィーとエツチン
グ技術が応用され、これによって微細加工が可能になる
。エツ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、通常銀メツキが施される
。

また、特に光源として半導体レーザーを使用する場合、
反射ミラー３１２にはその反射率を上げるために、金、
銅、又はアルミ等のメツキ処理が施される。さらに、反
射ミラー３１２の表面の僅や、酸化を防ぐため、メツキ
処理後の表面にＳｉＯ又は５ｉ０２等の保護膜をコーテ
ィングすることもできる。

第５図は、偏向器３００をレーザー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。

半導体レーザー３Ｉから出射されたレーザービームはコ
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
ービームが所定方向に所定の速度でもって偏向される。

偏向されたレーザー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感光体ドラ
ム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３】２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はレーザービームな感光体ドラム１１
の表面に正しく結像させるためと、レーザービームが感
光体ドラム１１上を等速走査て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 で表される正弦波動作となる。

このため、レーザー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、感光体ドラム１１上におけるレーザービ
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、レーザービームな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。

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３１０１ｉ：ａｔ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。

感光体ドラム１１における主走査方向（第５図矢印ａ）
の走査は、上述のごとくミラー振動子３１０によって行
われ、感光体ドラム１１への書込みは、半導体レーザー
３１から出射されるレーザービームな画像信号に応じて
１ドツトずつ変調したドツト信号によって行われる。こ
のドツト信号は、感光体ドラム１１の大きさで表現する
ならば、例えば２４ドツ）／ｍｍ程度に細分化された画
像情報を持っており、細分化の時間的な基準信号として
画像記録クロック信号が使用される。

画像記録クロック信号は、非常に正確な時間信号であり
必要があり、さもなくば感光体トラム１１に書込まれる
画像信号に歪が生ずる。そこで従来は、第４図に示すよ
うに水晶発振器４の出力を分周回路５て分周した信号が
、画像記録クロックが使用されている。

（３）発明が解決しようとする課題 画像記録クロック信号を発生する水晶発振器４（第４図
）の周波数と、ミラー振動子３１０の駆動周波数「とは
、常に一対一に対応していなければならない。この対応
関係が無くなると、感光体トラム１１に書き込まれた画
像の縦横比がくずれ、走査方向に伸び縮みしてしまうか
らである。

例えば周囲の環境条件の変動によって、ミラー振動子３
１０の固有振動数（振幅は一定）が大きくなったときに
、画像記録クロック信号を発生する水晶発振器４（第４
図）の周波数が一定値を維持しているとすると、感光体
ドラム１１に書き込まれた画像は走査方向に伸びた画像
となってしま逆にミラー振動子３１０の固有振動数が小
さくなったときに、水晶発振器４の周波数が一定値を維
持しているとすると、感光体ドラム１１に書き込まれた
画像は走査方向に縮んだ画像となってしまう。

従来は、水晶発振器４とミラー振動子３１０の駆動信号
を発生する正弦波発振器（図示せず）とは、個別に設け
られている。しかしながら、ミラー振動子３１０の固有
振動数には製造工程で生ずるバラツキがあり、両者間の
周波数に対応関係が無Ｘなることがあり、感光体ドラム
１１に書き込まれた画像は、走査方向に伸び縮みしてし
まうという問題点がある。

（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、感光体に書込まれる画像の走
査方向の長さが一定とな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、光ビームで感光体を走査す
ることで画像信号を感光体に書き込むようにした画像形
成装置において、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と、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、
自励発振回路の発掘周波数を逓倍する逓倍回路を設け、
逓倍回路の出力を基準にして画像信号を感光体に書き込
む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、本発明による画像形成装置の一実施例を示す
ブロック図である。図中、第４図〜第６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図を説明する前に、第１図に示す自励発振回路３５
０を第２図と共に説明する。

第２図において、自励発振回路３５０は、オペアンプ３
５１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３５２で所定の値に振幅ル１限された出力信
号Ｓｏ’が、抵抗器Ｒ１を介してオペアンプ３５１の一
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の子端
子に供給される。

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５Ｏ１Ｓｏ’の電圧をそれぞれＶｏ、Ｖｉ
とすると、Ｖｏ　＝　（（ＲＩＲＣ−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の十端子に接続さ
れているので、この逆起電力はオペアンプ３５１の十端
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Ｓｏｈ’得られる。これ
がさらに振幅制御回路３５２で据輻調愁された後、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、駆動コイル３１１の連続的な扇
動が１！統される。振動周波数はミラー振動子３１０の
もつ固有振動数となる。また、振幅検出回路３５３の存
在で、出力信号Ｓｏの撮輻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３！１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。

このような自動発振回路３５０によれば、ミラー振動子
３１０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ようにした場合でも、ミラー振動子
３１０に対する駆動信号の周波数は常に固有振動数その
ものである。

その結果、例えば第３図に示すように、曲線Ｌ１とＬ２
との間でミラー振動子３１０の共振特性曲線が相違する
場合でも、ミラー振動子３１０の振れ角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
振幅の変動が除去され、記録画像の歪が改善される。

このように自励発振回路３５０は、ミラー振動子３１０
を常にその固有振動数で駆動しようというのが元来の目
的であるが、本発明による画像形成装置は、この自励発
振回路３５０の出力周波数を画像記録クロック信号とし
て使用するようにしている。

すなわち第１図において、自励発振回路３５０は波形整
形回路６で波形整形された後にＰＬＬ回路１に基準信号
として供給される。ＰＬＬ回路１は、従来公知のＰＬＬ
回路であり、波形整形回路６から供給される周波数ｆＯ
の信号と分周回路８の出力信号との位相比較を行う。比
較結果はローパスフィルター３を介して電圧制御発振器
７に供給され、位相比較結果の誤差に応じて電圧制御発
振器７の発振周波数を制御する。電圧制御発振器７Φ出
力の一部は、分周回路８で１／Ｎ（Ｎは自然数）に分周
された後に位相比較器２に帰還される。位相比較器２で
は、周波数ｆＯの信号と分周回路８で１／Ｎ分周された
信号との比較を行っていることから、電圧制御発振器７
の出力周波数ｆは周波数ｆＯのＮ倍となる。

自動発振回路３５０の固有振動数がｆＯのとき、ミラー
振動子３１０による走査方向（第５図矢印ａ方向）の走
査スピードが■０だったとすると、ＰＬＬ回路１の出力
周波数ｆはＮｆＯである。このとき、感光体ドラム１１
の周面における１ドツトの走査長ｄＯは、 ｄＯ＝ｖＯ／　Ｎ　ｆＯ となる。

上述したように、自励発振回路３５０の働きによって、
ミラー振動子３１０の駆動信号の周波数は常に固有振動
数そのものである。その結果、ミラー振動子３１０の共
振特性曲線が変化した場合でも、ミラー振動子３１０の
振れ角θは一定である。これによってビームの走査振幅
は一定となっている。

このビーム走査振幅が一定の状態で、自励発振回路３５
０の固有振動数がＡｆＯに変動したとすると、ミラー振
動子３１０による走査方向（第５図矢印ａ方向）の走査
スピードはＡｖＯになる。

すなわち、ビーム走査振幅が一定の状態でミラー振動子
３１０の振動数がＡ倍に変動することになるので、走査
方向（第５図矢印ａ方向）の走査スピードもＡ倍になる
。

このとき、波形整形回路６から供給される周波数は１．
ＡｆＯになるので、ＰＬＬ回路１の出力周波数ｆは、Ａ
ＮｆＯになる。感光体ドラム１１の周面における１ドツ
トの走査長ｄＯは、ｄＯ＝ＡｖＯ／　ＡＮｆＯ ＝ｖＯ／ＮｆＯ となって、自励発振回路３５０の固有振動数がＡｆＯに
変動する前の値と同じである。

このように、元来はミラー振動子３１０を常に固有振動
数で駆動する目的で設けられた自励発振回路３５０の出
力周波数を、上述のごとく画像記録クロック信号として
使用するようにしている。

これにより、ミラー振動子３１０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、
感光体ドラム１１の周面における１ドツトの走査長ｄＯ
を常に一定に保つことができ、感光体ドラム１１に書き
込まれた画像は、走査方向に伸び縮みすることはない。

（７）発明の効果 以上で説明したように、本発明は、光ビームで感光体を
走査することで画像信号を感光体に書き込むようにした
画像形成装置において、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と、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周波数を逓倍する逓倍回路
を設け、逓倍回路の出力を基準にして画像信号を感光体
に書き込む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、感光体に書込まれた画像の走査方向の長さ
が一定となるようにすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による画像形成装置の一実施例を示す
ブロック図、 第２図は、第１図に示す自動発振回路３５０を説明する
回路図、 第３図は、第２図に示す回路の動作を説明する特性図、 第４図は、従来の画像形成装置を説明するブロック図、 第５図は、ミラー振動子を用いた走査光学系を示す平面
図、 第６図は、ミラー振動子を示す正面図である。 ｌ　・・・・ＰＬＬ回路 ２・・・・位相比較器 ３・・・・ローパスフィルター ４・・・・水晶発振器 ５・・・・分周回路 ６・・・・波形整形回路 ７・・・・電圧制御発振器 ８・・・・分周回路 １１　・・・・感光体ドラム ３１０　・・・・ミラー振動子 ３１１　　や・・・駆動コイル ３１２　・・・・反射ミラー ３１３　　・・・・リガメント ３１５　＃會ψ・フレーム ３５１　　・・・・オペアンプ ３５２・・・・振幅制御回路 ３５３・・・・振幅検出回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ビームで感光体を走査することで画像信号を前記感光
   体に書き込むようにした画像形成装置において、ミラー
   を回転振動することで前記光ビームを偏向するミラー振
   動子と、該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
   発振周波数を逓倍する逓倍回路を有し、該逓倍回路の出
   力を基準にして前記画像信号を前記感光体に書き込むこ
   とを特徴とする画像形成装置。