JP4285558B2 - 光走査装置、印刷装置及び振動ミラーの振幅調整方法 - Google Patents
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Description
本発明によれば、振動ミラーの電極に印加する駆動信号のデューティ比及び信号振幅のうち少なくともいずれか一方を変更することで、振動ミラーの振幅を調整する構成である。従って、増幅率を利用して振動ミラーの振幅を調整する場合に比べて振動ミラーの振幅の微調整が可能になる。
また、例えば、振動ミラーの振幅の微調整にはデューティ比及び信号振幅のうち少なくともいずれか一方の変更による第1調整動作を行い、粗調整にはバイアス電圧の変更による第2調整動作を行うことができる。
更に、振動ミラーの振幅と目標値との差が比較的に大きい場合には、バイアス電圧の変更による第2調整動作によって粗調整を行い、上記差が比較的に小さい場合には、デューティ比及び信号振幅のうち少なくともいずれか一方の変更による第1調整動作によって微調整を行うことで、上記差に応じた適切な調整を行うことができる。
ハイレベル時間がローレベル時間よりも長い波形(高デューティ)の駆動信号の方が、ハイレベル時間がローレベル時間よりも短い波形(低デューティ)の駆動信号よりも、デューティ比の単位変化量に対する駆動信号の変動量が小さい。従って、高デューティの駆動信号に対して、そのデューティ比を変更する構成とすることで、駆動信号が低デューティである場合によりも、振動ミラーの振幅を更に微小に調整できる。
印刷部が印刷を行っている最中は、例えば光走査装置の起動時直後に比べて振動ミラーの振幅が目標値に付近に安定しているものの、印刷品質に影響がないように振動ミラーの振幅を高精度で調整する必要がある。従って、デューティ比及び信号振幅のうち少なくともいずれか一方の変更による第1調整動作によって振動ミラーの振幅を調整することが好ましい。
(レーザプリンタの全体構成)
図1は、レーザプリンタ(印刷装置の一例)1の要部側断面図である。レーザプリンタ1は、本体フレーム2内に、用紙3(印刷媒体の一例)を給紙するためのフィーダ部4や、そのフィーダ部4により給紙された用紙3に画像を形成するための印刷部5などを備えている。
フィーダ部4は、給紙トレイ6と、用紙押圧板7と、給紙ローラ8および分離パッド9と、紙粉取りローラ10,11と、レジストレーションローラ12とを備えている。分離パッド9はばね13によって給紙ローラ8に押圧されている。なお、以下、図1で紙面右側をレーザプリンタ1の前側、図1で紙面左側をレーザプリンタ1の後側として説明する。
印刷部5は、スキャナ部16、プロセスカートリッジ17および定着部18を備えている。
図3は、振動ミラー19の全体図である。振動ミラー19は、ミラー振動子60と、1対の電極(以下、「可動電極61,固定電極62」という。)とを備えて構成されている。ミラー振動子60は、フレーム部64内に、円形状のミラー部63が配置され、このミラー部63から突出した1対の支持軸部65がフレーム部64に連結された構造になっている。なお、ミラー振動子60は例えば1枚の半導体基板(例えばシリコンウエハ)に、エッチングや成膜などのマイクロマシニング技術による加工を施して形成される。
図5は、振動ミラー制御に関する部分のブロック図である。駆動回路70には、主として、クロック発生器71、電圧増幅器73及びバイアス増幅器75が設けられている。クロック発生器71は、例えばデジタル回路によって構成されており、ここから出力されるクロック信号S2(例えば0〜5V)のデューティ比Dがデューティ制御回路72によって変更できるように構成されている。
例えば駆動回路70から同一レベルの駆動信号S1を可動電極61に与えたとしても、振動ミラー19の振幅W(振動角度範囲)が変動することがある。この理由は、レーザプリンタ1の目標性能からレーザ光の走査速度が決められ、それに伴い振動ミラー19の駆動周波数が決定される。そして、その駆動周波数と振動ミラーの共振周波数が一致するようにミラー振動子60が製造されるが、その製造ばらつきによって振動ミラー19ごとに共振周波数が異なることがある。また、周囲温度が変われば共振周波数は変動する。このために、振動ミラー19の振幅Wが変動してしまうことがある。振動ミラー19の振幅Wが変動すると、感光ドラム27上におけるレーザ光Lの走査幅(走査範囲)が変わってしまう。そこで、CPU77は、上記BDセンサ22でのレーザ光Lの検出時間間隔を、予め定めた基準時間(振動ミラー19の振幅Wが目標値に一致しているときの検出時間間隔)と比較するフィードバック制御により、振動ミラー19の振幅Wを一定に維持するように調整する。このとき、CPU77及びBDセンサ22は検出手段として機能する。
a.駆動信号S1のデューティ比D(クロック信号S2のデューティ比)
b.駆動信号S1のバイアス電圧Bi(バイアス増幅器75の出力信号S4の電圧レベル)
c.駆動信号S1の信号振幅A(電圧増幅器73の出力信号S3の振幅)
d.駆動信号S1の駆動周波数f(クロック信号S2の周波数)
このうち、駆動信号S1の駆動周波数fを変更することは好ましくない。なぜならば、この駆動周波数fを変更すると、感光ドラム27上におけるレーザ光Lの走査速度が変わるため、これに合わせて用紙3の搬送速度を調整する必要があるからである。
ここで、スキャナ部16(駆動回路70)の起動直後は、振動ミラー19が未だ十分に振動しておらず、その振幅Wと目標値との差が比較的に大きい。そこで、CPU77は、S5で図7に示すバイアス調整処理により第2調整動作を実行する。S21で調整値m(1以上の整数)に所定の初期値m'(本実施形態では例えば2)を設定し、S22,23でバイアス制御回路76を介してバイアス電圧Biを増加させる。ここでの増加分は、D/A変換器82の最小変更量Xo(分解能)に応じた値(2m・Xo)である。
バイアス調整処理(第2調整動作)が終了すると、振動ミラー19は十分に振動しており、その振幅Wと目標値との差は比較的に小さくなっている。しかし、この後に実行される印刷部5による印刷の最中では、印刷品質に影響がないように振動ミラー19の振幅Wを高精度で調整する必要がある。そこで、CPU77は、S6で図8に示すデューティ調整処理により第1調整動作を実行する。
20ppmのプリンタの場合、振動ミラー19に要求される振動周波数は約3k[Hz]程度である。一方、上記D/A変換器82の分解能は例えば10[bit]として1024である。従って、デューティ比Dは、バイアス電圧Biに比べて高い分解能で変更することができる。
感光ドラム27上において印刷領域Eを所定範囲だけ確保したい場合、振動ミラー19の振幅Wが狭いと、その分だけ振動ミラー19と感光ドラム27との間の光路長を長くする必要があり、これに伴ってレーザプリンタ1が大型化してしまうおそれがある。従って、振動ミラー19の振幅Wをなるべく広くする必要がある。このため、駆動信号S1による振動ミラー19の駆動周波数(駆動信号S1の駆動周波数fに応じた周波数)を、振動ミラー19の共振周波数(振動ミラー19の構造や材料等によって定める固有の周波数)付近に設定して、共振現象を利用するようにしている。
ここで、デューティ比を下げる調整は、デューティ比を上げる調整に比べて、調整量が粗くなる傾向がある。そこで、本実施形態では、CPU77は、S27において第1検出時間間隔T1を基準時間T0よりも小さい値に調整した上で第2調整動作を終了し、第1調整動作に移行する。つまり、第1調整動作では、デューティ比を上げることになる。従って、より細かいデューティ調整が可能となる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)「光走査装置」には、上記実施形態のようにレーザプリンタ1に備えられるスキャナ部16以外に、例えばレーザ走査型のディスプレイ装置、プロジェクタ及びスキャナ(画像読取装置)などに備えられるものであってもよい。
3...用紙(印刷媒体)
5...印刷部
16...スキャナ部(光走査装置)
19...振動ミラー
22...BDセンサ(検出手段)
27...感光ドラム(感光体)
60...ミラー振動子
61,62...電極
70...駆動回路(駆動手段)
72...デューティ制御回路(調整手段)
76...バイアス制御回路(調整手段)
77...CPU(調整手段、検出手段)
A...信号振幅
Bi...バイアス電圧
D...デューティ比
L...レーザ光(光ビーム)
S1...駆動信号
W...振幅(振動ミラーの振幅)
Claims (3)
- 一対の電極及びミラー振動子を有し、光ビームを偏向する振動ミラーと、
前記一対の電極間に波状の駆動信号を印加し、当該駆動信号に応じた静電力によって前記ミラー振動子を振動させる駆動手段と、
前記駆動信号のデューティ比及び信号振幅のうち少なくともいずれか一方を変更することで前記振動ミラーの振幅を調整する第1調整動作と、前記駆動信号のバイアス電圧を変更することで前記振動ミラーの振幅を調整する第2調整動作とを行う調整手段と、
前記振動ミラーの振幅を検出する検出手段と、を備え、
前記調整手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記振動ミラーの振幅が目標値になるように調整する構成とされ、且つ、前記振動ミラーの振幅と前記目標値との差が所定値以内になるまでは前記第2調整動作を行い、その後は前記第1調整動作を行う、光走査装置。 - 請求項1に記載の光走査装置であって、
前記駆動信号は、ハイレベル時間がローレベル時間よりも長い波形である。 - 請求項1または請求項2に記載の光走査装置と、前記光走査装置によって露光される感光体を有し、その感光体に形成された画像を印刷媒体に転写する印刷部とを備える印刷装置であって、
前記光走査装置の調整手段は、前記印刷部が前記印刷媒体への印刷を行っている間は、前記第2調整動作は行わずに前記第1調整動作を行う。
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