JP2005070708A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 副走査方向における光ビームの走査位置を簡単に、しかも高精度に調整して誤差のない光走査を行うことができる光走査装置および該装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 偏向素子６５では、内側可動板６５６が、互いに直交する第１軸ＡＸ1および第２軸ＡＸ2回りに、しかも独立して揺動駆動する。ミラー駆動部は、内側可動板６５６を第１軸ＡＸ1回りに揺動させることで光ビームを偏向して主走査方向Ｘに走査させている。一方、内側可動板６５６を第２軸ＡＸ2回りに揺動させることで、被走査面上での走査光ビームの副走査方向Ｙにおける位置を調整可能となっている。したがって、被走査面での光ビームの走査位置が副走査方向にずれたときでも、該ずれを補正することにより常に高い精度で光ビームを走査させることができる。
【選択図】 図６

Description

この発明は、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に用いられる光走査装置、特に偏向手段に光ビームを複数回入射させて偏向角を増大させる光走査装置および該装置を装備する画像形成装置に関するものである。

従来、レーザビームプリンタ、複写機やファクシミリ装置などの画像形成装置に用いられる光走査装置では、偏向角を増大させるために偏向素子で光ビームを複数回偏向させる構成が採用されることがあった（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に記載の光走査装置では、偏向面を少なくとも２面以上持つ偏向素子を用いて、第１偏向面で偏向された光ビームをアフォーカル伝達光学系を介して第１偏向面とは異なる第２偏向面に導き、二度目の偏向を行うことによって、光ビームの偏向角を増大させている。例えば、偏向素子（偏向手段）として両主面の各々に偏向面を設けたガルバノミラーが設けられて、伝達光学系は複数の伝達レンズと複数の反射ミラーとを組み合わせてアフォーカル光学系を構成されている。より具体的には、次の条件、つまり、(1)第１伝達レンズの前側焦点がガルバノミラーの一方主面（第１偏向面）とほぼ一致するという条件、(2)第２伝達レンズの後側焦点がガルバノミラーの他方主面（第２偏向面）とほぼ一致するという条件、(3)第１伝達レンズの後側焦点が第２伝達レンズの前側焦点とほぼ一致するという条件、が満足されるように第１および第２伝達レンズが配置されている。また、第１偏向面で偏向された光ビームが第１および第２伝達レンズを介して第２偏向面に入射されるように、光ビームの光路上に４枚の反射ミラーが配置されている。そして、偏向素子から射出される光ビームを走査レンズ（結像手段）を介して被走査面上に導いている。このとき、走査レンズには、光ビームが被走査面を等速度で走査するようにｆ−Θレンズが用いられている。この場合、ガルバノミラーのかわりにポリゴンミラーを用いることも可能である。このように偏向素子への光ビームの複数回入射によって、光ビームの偏向角度の増大と走査速度の向上を図っている。

特開昭５３−９７４４８公報（第１図）

ところで、ポリゴンミラーやガルバノミラーなどの偏向素子の形状誤差を完全に除去することはできない。例えば、ポリゴンミラーは複数の変更ミラー面を有しており、各偏向ミラー面で光ビームを反射しているが、この偏向ミラー面がポリゴンミラーの回転中心に対して傾斜していると、いわゆる面倒れが発生する。その結果、被走査面での光ビームの走査位置が副走査方向において基準走査位置からずれてしまい、画像品質の劣化が生じてしまう。特許文献１に記載の発明では偏向素子の形状誤差について十分な配慮がなされておらず、画像品質の改善が望まれる。なお、この基準走査位置は光ビームを走査させる位置であり、予め設計上設定されている。

ここで面倒れを補正するためには、従来より周知のように偏向素子の前後に副走査方向にのみパワーを有する一対のシリンドリカルレンズを配置することが有効な対策となる。すなわち、このように構成することで、副走査方向において偏向ミラー面と被走査面とが光学的に共役な関係となり、偏向ミラー面の傾きがあったとしても被走査面での結像位置は変化しなくなる。

しかしながら、シリンドリカルレンズの追加により部品点数が多くなり、装置コストが増大する。また、光学部品の増大により光走査光学系の大型化は避けられず、このことが画像形成装置のコンパクト化にとって大きな障害の一つとなっている。また、光学調整が複雑となるという問題もある。

また、上記した面倒れ補正を施したとしても、部品誤差や組み立て誤差などは不可避であり、製品組立後の最終調整段階で光走査光学系を再度組立調整することなく、簡便な対応により副走査方向における光ビームの走査位置を基準走査位置に合致させることが切望されている。

さらに、画像形成装置の動作中においては、温度や湿度などの動作環境が変化したり、振動による光学部品の位置ずれが発生したり、経時変化などによって副走査方向における光ビームの走査位置が基準走査位置からずれてしまうこともある。また、光ビームの波長や伝達レンズの光学特性が変化してしまうこともあり、伝達レンズを複数枚設けた装置は伝達レンズの色収差の影響を受けてしまう。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、副走査方向における光ビームの走査位置を簡単に、しかも高精度に調整して誤差のない光走査を行うことができるとともに、光学部品の数を減らすことによってコンパクトな光走査装置および該装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

この発明にかかる光走査装置は、上記目的を達成するため、光ビームを反射して該光ビームを偏向する偏向手段と、光ビームを被走査面に結像する結像手段とを有し、前記被走査面上で光ビームを主走査方向に走査する走査光学系と、前記偏向手段により偏向された光ビームを前記偏向手段に導く伝達光学系とを備え、前記偏向手段は、前記主走査方向に対してほぼ直交する副走査方向と平行な主走査偏向軸回りに揺動して光ビームを偏向する第１および第２偏向ミラー面を備え、前記第１偏向ミラー面により前記伝達光学系に向けて偏向した光ビームが、前記伝達光学系により前記第２偏向ミラー面に導かれることによって、前記第２偏向ミラー面で再度偏向して前記被走査面に向けて射出する光ビームの偏向角を前記伝達光学系に入射する光ビームの偏向角よりも大きくするとともに、前記第１および第２偏向ミラー面の少なくとも一方が前記副走査方向と異なる方向と平行な微調整軸回りに揺動して前記被走査面での光ビームの走査位置を前記副走査方向に微調整することを特徴としている。

このように構成された発明では、偏向手段の第１偏向ミラー面により、例えば第１偏向角で偏向された光ビームは伝達光学系によって第２偏向ミラー面に導かれる。この光ビームは第２偏向ミラー面により再度偏向されて第１偏向角よりも大きな第２偏向角で被走査面に向けて射出される。このように第２偏向ミラー面により再度偏向されて被走査面に向けて射出される光ビームの偏向角が伝達光学系に入射する光ビームの偏向角より大きくなるように構成されている。そして、この発明では、被走査面における光ビームの走査位置を補正するために偏向手段は副走査方向と異なる方向と平行な微調整軸を備えている。したがって、被走査面での光ビームの走査位置を副走査方向において、簡単に、しかも高精度に調整することができる。その結果、温度や湿度などの動作環境の変化から光走査装置の光学特性が変化して、被走査面での光ビームの走査位置が副走査方向にずれたときでも、ずれを補正することにより常に高い精度で光ビームを走査させることができる。

また、前記偏向手段としては、例えば次のようなものを採用してもよい。まず第１の態様として、光ビームを反射する偏向ミラー面を一方面に有する内側可動部材と、前記内側可動部材を第１軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、前記外側可動部材を前記第１軸とは異なる前記第２軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、前記内側可動部材を前記第１軸回りに揺動駆動し、また前記外側可動部材を前記第２軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを備え、前記ミラー駆動部は、前記第１軸および第２軸のうちの一方を前記主走査偏向軸として前記偏向ミラー面を揺動させて光ビームを前記主走査方向に走査させる一方、他方を前記微調整軸として前記偏向ミラー面を揺動駆動して前記偏向ミラー面からの光ビームの向きを補正する偏向素子を２個準備し、各偏向ミラー面が互いに反対側を向くように上記２個の偏向素子を配置することで偏向手段を構成してもよい。なお、この偏向手段では、前記２個の偏向ミラー面の一方が前記第１偏向ミラー面であり、他方が前記第２偏向ミラー面として機能する。

また、第２の態様として、光ビームを偏向する偏向ミラー面を両主面に有する内側可動部材と前記内側可動部材を第１軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、前記外側可動部材を前記第１軸とは異なる前記第２軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、前記内側可動部材を前記第１軸回りに揺動駆動し、また前記外側可動部材を前記第２軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを備え、前記ミラー駆動部は、前記第１軸および第２軸のうちの一方を前記主走査偏向軸として前記偏向ミラー面を揺動させて光ビームを前記主走査方向に走査させる一方、他方を前記微調整軸として前記偏向ミラー面を揺動駆動して前記偏向ミラー面からの光ビームの向きを補正し、前記内側可動部材の一方の主面の偏向ミラー面を前記第１偏向ミラー面とする一方、他方の主面の偏向ミラー面を前記第２偏向ミラー面とする偏向手段を採用してもよい。特に、第２の態様にかかる偏向手段では、２つの偏向素子を組み合わせてなる偏向手段に比べて、光学部品の数を減らすことができる。よって、より簡素で小型化された光走査装置を提供することができる。

また、前記可動部材および前記支持部材をシリコン単結晶で構成することができる。例えば、シリコン単結晶の基板を支持部材として用いるとともに、この基板に対してマイクロマシニング技術を適用することで可動部材を形成することができる。このようにシリコン単結晶を用いて偏向手段の可動部材および支持部材を構成すると、可動部材を高精度に製造することができる。また、ステンレス鋼と同程度のバネ特性で可動部材を揺動自在に支持することができ、偏向ミラー面を安定して、しかも高速で揺動することができる。

また、前記ミラー駆動部は、前記偏向ミラー面を共振モードで前記主走査偏向軸回りに揺動駆動するものであってもよい。このように構成することで少ないエネルギーで偏向ミラー面を主走査偏向軸回りに揺動駆動することができる。また、光ビームの主走査周期を安定化することができる。一方、偏向ミラー面を微調整軸回りに揺動位置決めするためには、偏向ミラー面を非共振モードで揺動駆動するのが望ましい。というのも、偏向ミラー面の微調整軸回りの揺動駆動は必要に応じて実行された後、偏向ミラー面の微調整軸回りの揺動を停止させる必要があるからである。したがって、揺動駆動と揺動停止とを精度良く行うためには、非共振モードで揺動駆動させるのが望ましい。

また、偏向ミラー面を揺動駆動させるための駆動力としては、静電吸着力や電磁気力などを用いることができるが、それぞれ以下のような特性を有している。静電吸着力を用いた場合、コイルパターンを形成する必要がなく、偏向素子の小型化が可能となり、偏向走査をより高速化することができる。一方、電磁気力を用いた場合、静電吸着力を発生させる場合に比べて低い駆動電圧で偏向ミラー面を揺動駆動することができ、電圧制御が容易となり、偏向素子の位置制度を高めることができる。このように互いに異なる特徴を有しているため、使用目的に応じた駆動力を採用すればよい。

また、前記伝達光学系は、その反射面を前記偏向手段に向けて配置された第１および第２凹面ミラーを備え、前記第１凹面ミラーの反射面が前記第１偏向ミラー面に対向配置されて前記第１偏向ミラー面で偏向された光ビームを前記第２凹面ミラーに向けて反射する一方、前記第２凹面ミラーの反射面が前記第２偏向ミラー面に対向配置されて前記第１凹面ミラー面からの光ビームを前記第２偏向ミラー面に向けて反射する構成であってもよい。このように構成することによって、伝達光学系を構成するにあたり複数の伝達レンズと反射ミラーを必須としていた従来装置に比べ、伝達光学系を簡素で、しかも少ない光学部品点数で構成することができる。また、伝達光学系を小型化することができ、伝達光学系を装備する光走査装置の小型化が可能となる。さらに、伝達レンズを使用しないことで色収差の影響を除去することができ、優れた安定性で光ビームを走査させることができる。 また、前記第１および第２凹面ミラーの反射面は放物面であり、前記第１および第２凹面ミラーの両焦点がほぼ一致するように、前記第１および第２凹面ミラーが配置されていればより望ましい。こうすることによって、伝達光学系はアフォーカルな構成となり、伝達光学系に平行な光ビームを入射すれば、光ビームは平行を保ったまま伝達光学系から射出される。さらに、次のような作用効果も得られる。すなわち、凹面ミラーの反射面を例えば球面とすることも可能であるが、この場合、球面収差が発生してしまう。これに対し、凹面ミラーの反射面を放物面とすることで凹面ミラーの球面収差を除去することができるので、第２凹面ミラーで第２偏向ミラー面へ向けて反射された光ビームの第２偏向ミラー面での反射位置は常に一定となる。よって、より精度の高い光走査装置を提供することができる。

また、前記伝達光学系は、前記走査光学系により走査される光ビームの走査領域の外に配置されていることが望ましい。このような構成をすることで、光ビームと伝達光学系との干渉を防止することができる。また、伝達光学系への光ビームの入射・射出が簡単となり、装置の薄型化が可能となる。

＜第１実施形態＞
図１は本発明にかかる光走査装置の第１実施形態たる露光ユニットを装備した画像形成装置を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、いわゆる４サイクル方式のカラープリンタである。この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から印字指令がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１からの印字指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートに印字指令に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２（本発明の「潜像担持体」に相当）が図１の矢印方向（副走査方向）に回転自在に設けられている。また、この感光体２の周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部（図示省略）がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３には帯電制御部１０３が電気的に接続されており、所定の帯電バイアスを印加している。このバイアス印加によって感光体２の外周面が所定の表面電位に均一に帯電される。また、これらの感光体２、帯電ユニット３およびクリーニング部は一体的に感光体カートリッジを構成しており、感光体カートリッジが一体として装置本体５に対し着脱自在となっている。

そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて本発明の光走査装置に相当する露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２の表面（本発明の「被走査面」に相当）上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。なお、この露光ユニット６の構成および動作については後で詳述する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４（本発明の「現像手段」に相当）によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、シアン用の現像器４Ｃ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。そして、エンジンコントローラ１０の現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが選択的に感光体２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラから感光体２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。

上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２、７３等に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。

また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ（図示省略）、濃度センサ７６（図２）および垂直同期センサ７７（図２）が配置されている。これらのうち、濃度センサ７６は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の副走査方向への回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色のトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。

そして、カラー画像をシートに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシート上にカラー画像を二次転写する。

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシート上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。

また、こうしてカラー画像が形成されたシートは定着ユニット９および排出ローラ８２を経由して装置本体５の上面部に設けられた排出トレイ部５１に搬送される。また、シートの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートを排出ローラ８２によりスイッチバック移動させる。これによってシートは反転搬送経路ＦＲに沿って搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートの両面に画像を形成することができる。

なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像データを記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。

図３および図４は図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置）の構成を示す主走査断面図、図５は図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置）の構成を示す副走査断面図、図６ないし図９は露光ユニットの一構成要素たる偏向手段を示す図、図１０は本実施形態における露光ユニットおよび露光制御部の構成を示すブロック図、図１１は露光ユニットの一構成要素たる伝達光学系を示す図である。以下、これらの図面を参照しつつ、露光ユニットの構成および動作について詳述する。

この露光ユニット６は露光筐体６１を有している。そして、露光筐体６１に単一のレーザー光源６２が固着されており、レーザー光源６２から光ビームを射出可能となっている。このレーザー光源６２は、露光制御部１０２の光源駆動部１０２ａと電気的に接続されている。このため、画像データに応じて光源駆動部１０２ａがレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御してレーザー光源６２から画像データに対応して変調された光ビームが射出される。

また、この露光筐体６１の内部には、レーザー光源６２からの光ビームを感光体２の表面（図示省略）に走査露光するために、コリメータレンズ６３１、シリンドリカルレンズ６３２、本発明の「偏向手段」に相当する偏向素子６５、本発明の「結像手段」に相当する走査レンズ６６、伝達光学系６７および折り返しミラー６８が設けられている。すなわち、レーザー光源６２からの光ビームは、コリメータレンズ６３１により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、図５に示すように副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ６３２に入射される。そして、このコリメート光は副走査方向Ｙにのみ集束されて偏向素子６５の第１偏向ミラー面６５１ａ付近で線状結像される。このように、この実施形態では、コリメータレンズ６３１およびシリンドリカルレンズ６３２がレーザー光源６２からの光ビームを整形するビーム整形系６３として機能している。また、伝達光学系６７は走査光学系（偏向素子６５および走査レンズ６６）により走査される光ビームの走査角度領域と副走査断面において相違するように配置されている。

偏向素子６５は半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、第１偏向ミラー面６５１ａで反射した光ビームを副走査方向Ｙと、副走査方向Ｙに直交する主走査方向Ｘの２方向に偏向可能となっている。より具体的には、偏向素子６５は次のように構成されている。

この偏向素子６５では、図６に示すように、シリコンの単結晶基板（以下「シリコン基板」という）６５２が本発明の「支持部材」として機能し、さらに該シリコン基板６５２の一部を加工することで外側可動板６５３（本発明における「外側可動部材」）が設けられている。この外側可動板６５３は枠状に形成され、ねじりバネ６５４によってシリコン基板６５２に弾性支持されており、主走査方向Ｘとほぼ平行に伸びる第２軸ＡＸ2回りに揺動自在となっている。

この外側可動板６５３の内側には、平板状の内側可動板６５６（本発明における「内側可動部材」）が軸支されている。すなわち、内側可動板６５６はねじりバネ６５４と軸方向が直交するねじりバネ６５７で外側可動板６５３の内側に弾性支持されており、副走査方向Ｙとほぼ平行に伸びる第１軸ＡＸ1回りに揺動自在となっている。そして、図７に示すように、この内側可動板６５６の上面中央部および下面中央部には、アルミニューム膜などが第１偏向ミラー面６５１ａおよび第２偏向ミラー面６５１ｂとしてそれぞれ成膜されている。また、内側可動板６５６の上面には、シリコン基板６５２上面に形成した一対の外側電極端子（図示省略）にねじりバネ６５４，６５７を介して電気的に接続する平面コイル６５５が「第１軸駆動用コイル」として絶縁層で被膜されて設けられている。

また、シリコン基板６５２の略中央部には、図７ないし図９に示すように、内側可動板６５６の両主面で光ビームの反射が可能となるように、孔６５２ａが設けられている。また、孔６５２ａの外周を形作るフランジ部６５２ｂの、内側可動部材６５６の（＋Ｘ）側端部および（−Ｘ）側端部にそれぞれ対応しながら永久磁石６５９ａ、６５９ｂが互いに異なる方位関係で固着されている（図７参照）。また、平面コイル６５５は、露光制御部１０２の第１軸駆動部１０２ｂと電気的に接続されており、平面コイル６５５への通電によって平面コイル６５５を流れる電流の方向と永久磁石６５９ａ、６５９ｂによる磁束の方向によりローレンツ力が作用し、内側可動板６５６を回転するモーメントが発生する。これにより、内側可動板６５６（第１偏向ミラー面６５１ａ、第２偏向ミラー面６５２ｂ）がねじりバネ６５７を第１軸ＡＸ1として揺動する。ここで、平面コイル６５５に流す電流を交流とし連続的に反復動作すれば、ねじりバネ６５７を第１軸ＡＸ1として可動板６５６（第１偏向ミラー面６５１ａ、第２偏向ミラー面６５２ｂ）を往復振動させることができる。そして、この往復振動の駆動周波数を内側可動板６５６（第１偏向ミラー面６５１ａ、第２偏向ミラー面６５２ｂ）の共振周波数に設定する（本発明における「共振モード」）と、内側可動板６５６の振れ幅は大きくなり、しかも振動維持をより安定させることができる。

また、図８に示すように、フランジ部６５２ｂには、外側可動板６５３の（＋Ｙ）側端部および（−Ｙ）側端部にそれぞれ対応しながら、電極６５８ａ，６５８ｂがそれぞれ固着されている。これら２つの電極６５８ａ，６５８ｂは外側可動板６５３を第２軸ＡＸ2回りに揺動駆動するための「第２軸用電極」として機能する。すなわち、これらの第２軸用電極６５８ａ，６５８ｂは露光制御部１０２の第２軸駆動部１０２ｃと電気的に接続されており、電極への電圧印加によって該電極と外側可動板６５３との間に静電吸着力が作用して外側可動板６５３の一方端部を該電極側に引き寄せる。したがって、第２軸駆動部１０２ｃから所定の電圧を第２軸用電極６５８ａ，６５８ｂに交互に印加すると、ねじりバネ６５４を第２軸ＡＸ2として外側可動板６５３を往復振動させることができる。この際に内側可動板６５６（第１偏向ミラー面６５１ａ、第２偏向ミラー面６５２ｂ）も外側可動板６５３と一体にねじりバネ６５４を第２軸ＡＸ2として揺動する。

このように偏向素子６５では、露光制御部１０２の第１および第２軸駆動部１０２ｂ，１０２ｃが本発明の「ミラー駆動部」として機能し、該駆動部を制御することによって内側可動板６５６（第１偏向ミラー面６５１ａ、第２偏向ミラー面６５２ｂ）を、互いに直交する第１軸ＡＸ1および第２軸ＡＸ2回りに、しかも独立して揺動駆動することが可能となっている。この実施形態では、ミラー駆動部を制御することによって内側可動板６５６を第１軸ＡＸ1回りに揺動させることで光ビームを偏向して主走査方向Ｘに走査させている。一方、外側可動板６５３を第２軸ＡＸ2まわりに揺動させることで、被走査面上での走査光ビームの副走査方向Ｙにおける位置を調整可能となっている。このように本実施形態では、第１軸ＡＸ1を主走査偏向軸とし、第２軸ＡＸ2を微調整軸として機能させている。もちろん、第１軸を微調整軸として機能させるとともに、第２軸ＡＸ2を主走査偏向軸として機能させるように構成してもよいことはいうまでもない。

上記のように構成された偏向素子６５の第１偏向ミラー面６５１ａで反射された光ビームは一度伝達光学系６７に入射された後、この伝達光学系６７によって再度偏向素子６５の第２偏向ミラー面６５１ｂに戻される。そのため、偏向素子６５により例えば第１偏向角に偏向された光ビームは第１偏向角よりも大きな第２偏向角で走査レンズ６６に向けて射出される。この実施形態では、伝達光学系６７は次にように構成されている。

図１１は伝達光学系の構成を示す図である。この伝達光学系６７は、その反射面６７１ａを第１偏向ミラー面６５１ａに向けて配置された第１凹面ミラー６７１と、その反射面６７２ａを第２偏向ミラー面６５１ｂに向けて配置された第２凹面ミラー６７２とを備えている。そして、図４および図５に示すように、偏向素子６５の第１偏向ミラー面６５１ａにより第１偏向角に偏向された光ビームを第１凹面ミラー６７１で反射して第２凹面ミラー６７２に導くとともに、第２凹面ミラー６７２で反射された光ビームを第２偏向ミラー面６５１ｂに導く。これによって、光ビームが偏向素子６５で再度偏向され、第１偏向角よりも大きな第２偏向角で光ビームが走査レンズ６６に向けて射出される。

このような特性を有する伝達光学系６７の具体的な構成としては、表１で示す光学諸元を有するものを採用することができる。

なお、本設計例においては伝達光学系６７を構成する第１凹面ミラー６７１および第２凹面ミラー６７２の反射面Ｓ1、Ｓ2は軸対称非球面である。また、表中における各記号は以下の通りである。

Ｓi：面番号（ただし、Ｓ0は第１偏向ミラー面６５１ａ、Ｓ3は第２偏向ミラー面６５１ｂ）
ｒi：面番号ｉの曲率半径
ｄi：面番号ｉから（ｉ＋１）の面までの軸上距離
Ｋi：面番号ｉが軸対称非球面の場合に次式で示される軸対称非球面の非球面係数

ただし、ｚは光軸からの高さｙにおける非球面の点の非球面頂点の接平面からの距離である。

図３および図４に戻って露光ユニット６の説明を続ける。偏向素子６５に２回入射した光ビームは感光体２に向けて偏向素子６５から射出されるが、その光ビームは本発明の「結像手段」に相当する走査レンズ６６および折り返しミラー６８を介して感光体２の表面（被走査面・図示省略）に照射される。これにより、光ビームが主走査方向Ｘと平行に走査して主走査方向Ｘに伸びるライン状の潜像が感光体２の表面上に形成される。

なお、この実施形態では、図３に示すように、偏向素子６５からの走査光ビームの開始または終端を折り返しミラー６９ａ〜６９ｃにより同期センサ６０に導いている。すなわち、この実施形態では、同期センサ６０を、主走査方向Ｘにおける同期信号、つまり水平同期信号Ｈsyncを得るための水平同期用読取センサとして機能させている。

以上のように、この実施形態によれば、偏向素子６５は、主走査方向Ｘに対してほぼ直交する副走査方向Ｙと平行な第１軸ＡＸ1（主走査偏向軸）回りに揺動して光ビームを偏向する第１および第２偏向ミラー面６５１ａ，６５１ｂを備えている。そして、第１偏向ミラー面６５１ａにより伝達光学系６７に向けて偏向された光ビームは、伝達光学系６７により第２偏向ミラー面６５１ｂに導かれ、第２偏向ミラー面６５１ｂで再度偏向されて感光体２の表面（被走査面）に向けて射出される。このようにして、感光体表面に向けて射出される光ビームの偏向角を伝達光学系６７に入射する光ビームの偏向角よりも大きくしている。さらに第１および第２偏向ミラー面６５１ａ，６５１ｂが主走査方向Ｘとほぼ平行な第２軸ＡＸ2（微調整軸）回りに揺動して感光体表面での光ビームの走査位置を副走査方向Ｙに微調整するように構成されている。したがって、感光体表面での光ビームの走査位置を副走査方向Ｙにおいて、簡単に、しかも高精度に調整することができる。その結果、温度や湿度などの動作環境の変化から露光ユニット（光走査装置）６の光学特性が変化して、感光体２の表面（被走査面）での光ビームの走査位置が副走査方向Ｙにずれたときでも、ずれを補正することにより常に高い精度で光ビームを走査させることができる。

また、この実施形態では、「偏向手段」として可動板６５６の両主面に第１偏向ミラー面６５１ａおよび第２偏向ミラー面６５２ｂを有する単一の偏向素子６５を用いているので、簡素で小型化された光走査装置を提供することができる。

また、この実施形態では、偏向素子６５は、シリコン単結晶の基板からなるシリコン基板６５２と、この基板に対してマイクロマシニング技術を適用することで形成された外側可動板６５３および内側可動板６５６とで構成されている。したがって、偏向素子６５を高精度に製造することができるとともに、ステンレス鋼と同程度のバネ特性で外側可動板６５３および内側可動板６５６を揺動自在に支持することができるので、両偏向ミラー面６５１ａ，６５１ｂを安定して、しかも高速で揺動することができる。

また、この実施形態では、駆動部１０２ｂおよび１０２ｃからなるミラー駆動部は、第１及び第２偏向ミラー面６５１ａ，６５１ｂを共振モードで第１軸ＡＸ1（主走査偏向軸）回りに揺動駆動しているので、少ないエネルギーで第１及び第２偏向ミラー面６５１ａ，６５１ｂを第１軸ＡＸ1（主走査偏向軸）回りに揺動駆動することができる。また、光ビームの主走査周期を安定化することができる。

一方、第１及び第２偏向ミラー面６５１ａ，６５１ｂを第２軸ＡＸ2（微調整軸）回りに揺動位置決めするために、第１及び第２偏向ミラー面６５１ａ，６５１ｂを非共振モードで揺動駆動しているので、次のような作用効果がある。すなわち、第１及び第２偏向ミラー面６５１ａ，６５１ｂの第２軸ＡＸ2回りの揺動駆動は走査光ビームの被走査面上での走査位置を副走査方向Ｙに変更調整するため、偏向調整後に第１及び第２偏向ミラー面６５１ａ，６５１ｂの第２軸ＡＸ2回りの揺動を停止させる必要がある。したがって、揺動駆動と揺動停止とを精度良く行うためには、非共振モードで揺動駆動させるのが望ましい。

また、この実施形態では、伝達光学系６７は、その反射面を偏向素子６５に向けて配置された第１凹面ミラー６７１および第２凹面ミラー６７２を備えている。そして、第１凹面ミラー６７１の反射面が第１偏向ミラー面６５１ａに対向配置されて第１偏向ミラー面６５１ａで偏向された光ビームを第２凹面ミラー６７２に向けて反射する一方、第２凹面ミラー６７２の反射面が第２偏向ミラー面６５１ｂに対向配置されて第１凹面ミラー６７１からの光ビームを第２偏向ミラー面６５１ｂに向けて反射する構成となっている。したがって、伝達光学系６７を構成するにあたり複数の伝達レンズと複数の反射ミラーを必須としていた従来装置に比べ、伝達光学系６７を簡素で、しかも少ない光学部品点数で構成することができる。また、伝達光学系６７を小型化することができ、露光ユニット６を小型化することができる。さらに、伝達レンズを使用しないことで色収差の影響を除去することができ、優れた安定性で光ビームを走査させることができる。

また、上記実施形態および設計例では、第１凹面ミラー６７１の焦点、第２凹面ミラー６７２の焦点、第１偏向ミラー面６５１ａおよび第２偏向ミラー面６５１ｂとが略一致するように第１および第２凹面ミラー６７１，６７２および偏向素子６５が配置されているため、次のような作用効果が得られる。すなわち、このような構成を採用することで、伝達光学系６７はアフォーカルな構成となるので、平行な光ビームを伝達光学系６７に入射すれば、光ビームは平行を保ったまま伝達光学系６７から射出される。さらに、凹面ミラーの反射面を放物面とすることで凹面ミラーの球面収差を除去することができるので、第２凹面ミラー６７２で第２偏向ミラー面６５１ｂへ向けて反射された光ビームの第２偏向ミラー面６５１ｂでの反射位置は常に一定となる。よって、より精度の高い光走査装置を提供することができる。

また、この実施形態では、図５に示すように、伝達光学系６７が走査光学系（偏向素子６５および走査レンズ６６）により走査される光ビームの走査領域の外に配置されている。このため、光ビームと伝達光学系６７との干渉を防止することができる。また、伝達光学系６７への光ビームの入射・射出が簡単となり、装置の薄型化が可能となる。

さらに、図５に示すように、第１偏向ミラー面６５１ａでの光ビームの反射位置Ｐ１、第２偏向ミラー面６５１ｂでの光ビームの反射位置Ｐ２および被走査面（感光体２の表面・図示略）とが、走査光学系により走査される光ビームの走査方向Ｘとほぼ直交する副走査平面においてほぼ共役となるように構成されている。このため、偏向素子６５の副走査方向Ｙへの揺動の影響を防止して面倒れを効果的に防止することができる。また、副走査方向における偏向素子６５のサイズを小さくして偏向素子６５の小型化、軽量化することができる。その結果、偏向素子６５の駆動速度をさらに向上させて光ビームの走査速度をさらに高めることができる。

＜第２実施形態＞
図１２ないし図１４は本発明にかかる光走査装置の第２実施形態（露光ユニット）を示す図である。また、図１５は本実施形態における露光ユニットおよび露光制御部の構成を示すブロック図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、１つの偏向ミラー面を備える偏向素子２個を組み合わせて偏向器（偏向手段）を構成している点であり、その他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点を中心に第２実施形態について詳細に述べる。

この偏向器８５を構成する偏向素子８５ａ，８５ｂは同一構造であるため、ここでは一方の偏向素子８５ａの構成について説明し、他方の偏向素子８５ｂの構成については相当の符号を付して説明を省略する。偏向素子８５ａは半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、第１偏向ミラー面８５１ａで反射した光ビームを副走査方向Ｙと、副走査方向Ｙに直交する主走査方向Ｘの２方向に偏向可能となっている。より具体的には、偏向素子８５ａは次のように構成されている。

この偏向素子８５ａでは、図１２ないし図１４に示すように、シリコン基板８５２ａが本発明の「支持部材」として機能し、さらに該シリコン基板８５２ａの一部を加工することで外側可動板８５３ａ（本発明における「外側可動部材」）が設けられている。この外側可動板８５３ａは枠状に形成され、ねじりバネ８５４ａによってシリコン基板８５２ａに弾性支持されており、主走査方向Ｘとほぼ平行に伸びる第２軸ＡＸ2ａ回りに揺動自在となっている。

この外側可動板８５３ａの内側には、平板状の内側可動板８５６ａ（本発明における「内側可動部材」）が軸支されている。すなわち、内側可動板８５６ａはねじりバネ８５４ａと軸方向が直交するねじりバネ８５７ａで外側可動板８５３ａの内側に弾性支持されており、副走査方向Ｙとほぼ平行に伸びる第１軸ＡＸ1ａ回りに揺動自在となっている。そして、図１３に示すように、この内側可動板８５６ａの上面中央部には、アルミニューム膜などが第１偏向ミラー面８５１ａとして成膜されている。また、外側可動板可動板８５３ａの上面には、シリコン基板８５２ａ上面に形成した一対の外側電極端子（図示省略）にねじりバネ８５４ａを介して電気的に接続する平面コイル８５５ａが「第２軸駆動用コイル」として絶縁層で被膜されて設けられている。

また、シリコン基板８５２ａの略中央部には、図１３および図１４に示すように、外側可動板８５３ａおよび内側可動板８５６ａがそれぞれ第２軸ＡＸ2ａおよび第１軸ＡＸ1ａ回りに揺動可能となるように、凹部８５２１ａが設けられている。そして、凹部８５２１ａの内底面のうち内側可動板８５６ａの両端部に対向する位置に電極８５８１ａ，８５８２ａがそれぞれ固着されている（図１３参照）。これら２つの電極８５８１ａ，８５８２ａは内側可動板８５６ａを第１軸ＡＸ1ａ回りに揺動駆動するための「第１軸用電極」として機能する。すなわち、これらの第１軸用電極８５８１ａ、８５８２ａは露光制御部１０２の第１軸駆動部１０２ｂと電気的に接続されており、電極への電圧印加によって該電極と偏向ミラー面８５１ａとの間に静電吸着力が作用して偏向ミラー面８５１ａの一方端部を該電極側に引き寄せる。したがって、第１軸駆動部１０２ｂから所定の電圧を第１軸用電極８５８１ａ、８５８２ａに交互に印加すると、ねじりバネ８５７ａを第１軸ＡＸ1ａとして偏向ミラー面８５１ａを往復振動させることができる。そして、この往復振動の駆動周波数を偏向ミラー面８５１ａの共振周波数に設定すると、偏向ミラー面８５１ａの振れ幅は大きくなり、電極８５８１ａ、８５８２ａに近接する位置まで偏向ミラー面８５１ａの端部を変位させることができる。また、偏向ミラー面８５１ａの端部が共振で電極８５８１ａ、８５８２ａと近接位置に達することで、電極８５８１ａ、８５８２ａも偏向ミラー面８５１ａの駆動に寄与し、端部と平面部の両電極により振動維持をより安定させることができる。

この凹部８５２１ａの内底面には、図１４に示すように、外側可動板８５３ａの両端部の外方位置に永久磁石８５９１ａ，８５９２ａが互いに異なる方位関係で固着されている。また、第２軸駆動用コイル８５５ａは、露光制御部１０２の第２軸駆動部１０２ｃと電気的に接続されており、コイル８５５ａへの通電によって第２軸駆動用コイル８５５ａを流れる電流の方向と永久磁石８５９１ａ，８５９２ａによる磁束の方向によりローレンツ力が作用し、外側可動板８５３ａを回転するモーメントが発生する。ここで、第２軸駆動用コイル８５５ａに流す電流を交流とし連続的に反復動作すれば、ねじりバネ８５４ａを第２軸ＡＸ2ａとして偏向ミラー面８５１ａを往復振動させることができる。この際に内側可動板８５６ａ（偏向ミラー面８５１ａ）も外側可動板８５３ａと一体にねじりバネ８５４ａを第２軸ＡＸ2ａとして揺動する。

このように偏向素子８５ａでは、偏向ミラー面８５１ａを互いに直交する第１軸ＡＸ1ａおよび第２軸ＡＸ2ａ回りに、しかも独立して揺動駆動することが可能となっている。そこで、この実施形態では、第１軸駆動部１０２ｂと第２軸駆動部１０２ｃとからなるミラー駆動部を制御することによって偏向ミラー面８５１ａを第１軸ＡＸ1ａ回りに揺動させることで光ビームを偏向して主走査方向Ｘに走査させている。一方、偏向ミラー面８５１ａを第２軸ＡＸ2ａ回りに揺動させることで被走査面上での走査光ビームの副走査方向Ｙにおける位置を調整可能となっている。このように本実施形態では、第１軸ＡＸ1ａを主走査偏向軸とし、第２軸ＡＸ2ａを微調整軸として機能させている。もちろん、第１軸ＡＸ1ａを微調整軸として機能させるとともに、第２軸ＡＸ2ａを主走査偏向軸として機能させるように構成してもよいことはいうまでもない。

偏向器８５は、偏向素子８５ａ，８５ｂを、図１２ないし図１４に示すように、それぞれの第１軸ならびに第２軸が平行となるように、密着固定させることによって構成される。この実施形態では、次に説明するように、偏向ミラー面８５１ａを第１偏向ミラー面として機能させる一方、偏向ミラー面８５１ｂを第２偏向ミラー面として機能させる。

上記のように構成された偏向器８５の第１偏向ミラー面８５１ａで反射された光ビームは一度伝達光学系６７に入射された後、この伝達光学系６７によって再度偏向器８５の第２偏向ミラー面８５１ｂに戻される。そのため、偏向器８５により例えば第１偏向角に偏向された光ビームは第１偏向角よりも大きな第２偏向角で走査レンズ６６に向けて射出される。この実施形態での伝達光学系６７、走査光学系（偏向器８５および走査レンズ６６）の構成は第１実施形態と同一構成であり同等の効果が得られる。

また、第１および第２偏向ミラー面８５１ａ，８５１ｂが主走査方向とほぼ平行な第２軸（微調整軸）回りに揺動して被走査面での光ビームの走査位置を副走査方向に微調整するように構成されている。したがって、被走査面での光ビームの走査位置を副走査方向Ｙにおいて、簡単に、しかも高精度に調整することができる。その結果、温度や湿度などの動作環境の変化から光走査装置の光学特性が変化して、被走査面での光ビームの走査位置が副走査方向Ｙにずれたときでも、ずれを補正することにより常に高い精度で光ビームを走査させることができる。

なお、外側可動板８５３ａを揺動するために電磁気力を用い、内側可動板８５６ａを揺動するために静電吸着力を用いているが、外側可動板８５３ａを揺動するために静電吸着力を用い、内側可動板８５６ａを揺動するために電磁気力を用いてもよいことは言うまでもない。ただし、駆動方式ごとに以下のような特徴を有しているため、それらを考慮した上で適宜採用するのが望ましい。すなわち、外側可動板８５３ａを揺動させる駆動力として電磁気力を用いた場合、静電吸着力を発生させる場合に比べて低い駆動電圧で外側可動板８５３ａを揺動駆動することができ、電圧制御が容易となり、走査光ビームの位置精度を高めることができる。これに対し、内側可動板８５６ａを揺動させる駆動力として静電吸着力を用いた場合、コイルパターンを形成する必要がなく、偏向素子８５ａのさらなる小型化が可能となり、偏向走査をより高速化することができる。

＜第３実施形態＞
図１６は本発明にかかる光走査装置の第３実施形態（露光ユニット）を示す図である。この第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、同図に示すように、レーザー光源６２からの光ビームがコリメータレンズ６３１によりコリメート光にビーム整形された後、このコリメート光がそのまま偏向素子６５の第１偏向ミラー面６５１ａに入射している点である。すなわち、第１実施形態では、第１偏向ミラー面６５１ａでの光ビームの反射位置Ｐ１、第２偏向ミラー面６５１ｂでの光ビームの反射位置Ｐ２および被走査面（感光体２の表面・図示略）とが、走査光学系により走査される光ビームの主走査方向Ｘとほぼ直交する副走査平面においてほぼ共役となるように構成されているのに対し（図５参照）、第３実施形態ではいわゆる非共役型の光学構成となっている。その他の構成は第１実施形態と同様あり、ここでは同一構成について同一符号を付して説明を省略する。

上記したように、第３実施形態では、非共役型の構成となっているため面倒れ誤差が発生する可能性がある。すなわち、感光体２の表面（被走査面）での光ビームの走査位置が副走査方向Ｙにおいてずれてしまう可能性がある。しかしながら、上記相違点を除き、その他の構成はすべて第１実施形態と同様であり、偏向素子６５は、感光体表面での光ビームの走査位置を副走査方向Ｙに微調整するように構成されている。よって、感光体表面での光ビームの走査位置が副走査方向Ｙにおいてずれていたとしても該ずれを補正して常に高い精度で光ビームを走査することができる。

また、第１および第２凹面ミラー６７１，６７２は、球心から見て全方向に対してパワーを有し、第１凹面ミラー６７１で第２凹面ミラー６７２に向けて反射された平行光ビームは、副走査平面において、一度結像した後に第２凹面ミラー６７２に到達する。よって、第１実施形態の図５のように第１および第２凹面ミラー６７１，６７２間を平行光ビームが伝達する場合に比べ、結像点Ｐ１０と偏向素子６５との間に空間を確保することができる（図１６参照）。したがって、露光ユニット（光走査装置）６を設計する際の自由度が増え、露光ユニット６のさらなる小型化が可能となる。

さらに、この第３実施形態では、シリンドリカルレンズの配設が不要となっており、部品点数を削減することができる。そのため、装置コストを低減することができるとともに、光走査装置のコンパクト化を図ることができ、光学調整も簡単なものとなる。

なお、第３実施形態において、第２実施形態の偏向手段を用いてもよいことは言うまでもない。

＜第４実施形態＞
図１７は本発明にかかる光走査装置の第４実施形態（露光ユニット）を示す図である。この第４実施形態では、伝達光学系６７Ｂは、主走査方向Ｘにのみパワーを有するシリンドリカル面を反射面６７３ａ，６７４ａとして備えた第１凹面ミラー６７３および第２凹面ミラー６７４で構成されている。その他の構成は第３実施形態と同様あり、ここでは同一構成について同一符号を付して説明を省略する。

第４実施形態では、上記第３実施形態と同様に非共役型の構成となっているため面倒れ誤差が発生する可能性がある。すなわち、被走査面での光ビームの走査位置が副走査方向Ｙにおいてずれてしまう可能性がある。しかしながら、上記相違点を除き、その他の構成はすべて第３実施形態と同様であり、偏向素子６５は、被走査面での光ビームの走査位置を副走査方向Ｙに微調整するように構成されている。よって、被走査面での光ビームの走査位置が副走査方向Ｙにおいてずれていたとしても該ずれを補正して常に高い精度で光ビームを走査することができる。

また、第１および第２凹面ミラーは、主走査方向Ｘにのみパワーを有する反射面６７３ａ，６７４ａを備えているため、球心から見て全方向にパワーを有する凹面ミラーに比べ設計が容易である。

さらに、上記第３実施形態と同様に、シリンドリカルレンズの配設が不要となっており、部品点数を削減することができる。そのため、装置コストを低減することができるとともに、露光ユニット（光走査装置）６のコンパクト化を図ることができ、光学調整も簡単なものとなる。

また、第１、第２および第３実施形態からわかるように、偏向素子６５が微調整機構を有することにより、共役型または非共役型にかかわらず、感光体２の表面（被走査面）での光ビームの走査位置を副走査方向Ｙに容易に、しかも高精度に微調整を行うことができる。したがって、レーザー光源６２からの光ビームを偏向走査する露光ユニットを種々の態様で構成することができ、装置の設計自由度を高めることができる。

なお、第４実施形態において、第２実施形態の偏向手段を用いてもよいことは言うまでもない。

＜第５実施形態＞
図１８および図１９は本発明にかかる光走査装置（露光ユニット）の第５実施形態を示す図である。この実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、伝達光学系６７Ａは走査光学系（偏向素子６５および走査レンズ６６）により走査される光ビームの走査角度領域と主走査断面において相違するように配置されている点であり、その他の構成は第１実施形態と同様である。

この実施形態では、図１９に示すように、副走査平面から伝達光学系６７Ａを見たとき、２つの凹面ミラー６７１，６７２が走査光学系（偏向素子６５および走査レンズ６６）により走査される光ビームと交差しているが、図１８に示すように主走査断面において両凹面ミラー６７１，６７２とも光ビームの走査領域から外れるように配置されている。このため、光ビームと伝達光学系６７Ａとの干渉を防止することができる。また、伝達光学系６７Ａへの光ビームの入射・射出が簡単となり、装置の薄型化が可能となる。また、露光ユニット６を副走査方向に薄く構成することができる。

なお、図１の画像形成装置は第１実施形態の露光ユニット６に換えて第４実施形態の露光ユニット６を装備してももちろん構わない。また、第５実施形態において、第２実施形態の偏向手段を用いてもよいことは言うまでもない。

＜第６実施形態＞
図２０は本発明にかかる光走査装置の第６実施形態（露光ユニット）を示す図である。この第６実施形態が第５実施形態と異なる点は、同図に示すように、レーザー光源６２からの光ビームがコリメータレンズ６３１によりコリメート光にビーム整形された後、このコリメート光がそのまま偏向素子６５の第１偏向ミラー面６５１ａに入射している点である。すなわち、第５実施形態では、第１偏向ミラー面６５１ａでの光ビームの反射位置Ｐ１、第２偏向ミラー面６５１ｂでの光ビームの反射位置Ｐ２および被走査面（感光体２の表面・図示略）とが、走査光学系により走査される光ビームの走査方向Ｘとほぼ直交する副走査平面においてほぼ共役となるように構成されているのに対し（図１９参照）、第６実施形態ではいわゆる非共役型の光学構成となっている。その他の構成は第５実施形態と同様あり、ここでは同一構成について同一符号を付して説明を省略する。

上記したように、第６実施形態では、非共役型の構成となっているため面倒れ誤差が発生する可能性がある。すなわち、感光体２の表面（被走査面）での光ビームの走査位置が副走査方向Ｙにおいてずれてしまう可能性がある。しかしながら、上記相違点を除き、その他の構成はすべて第５実施形態と同様であり、偏向素子６５は、感光体表面での光ビームの走査位置を副走査方向Ｙに微調整するように構成されている。よって、感光体表面での光ビームの走査位置が副走査方向Ｙにおいてずれていたとしても該ずれを補正して常に高い精度で光ビームを走査することができる。

また、第１および第２凹面ミラー６７１，６７２は、球心から見て全方向に対してパワーを有し、第１凹面ミラー６７１で第２凹面ミラー６７２に向けて反射された平行光ビームは、副走査平面において、一度結像した後に第２凹面ミラー６７２に到達する。よって、第５実施形態の図１９のように第１および第２凹面ミラー６７１，６７２間を平行光ビームが伝達する場合に比べ、結像点Ｐ１０Ａと偏向素子６５との間に空間を確保することができる（図２０参照）。したがって、露光ユニット（光走査装置）６を設計する際の自由度が増え、露光ユニット６のさらなる小型化が可能となる。

さらに、この第６実施形態では、シリンドリカルレンズの配設が不要となっており、部品点数を削減することができる。そのため、装置コストを低減することができるとともに、露光ユニット（光走査装置）６のコンパクト化を図ることができ、光学調整も簡単なものとなる。

なお、第６実施形態において、第２実施形態の偏向手段を用いてもよいことは言うまでもない。

＜第７実施形態＞
図２１は本発明にかかる光走査装置の第７実施形態（露光ユニット）を示す図である。この第７実施形態では、伝達光学系６７Ｃは、主走査方向Ｘにのみパワーを有するシリンドリカル面を反射面６７３ａ，６７４ａとして備えた第１凹面ミラー６７３および第２凹面ミラー６７４で構成されている。その他の構成は第６実施形態と同様あり、ここでは同一構成について同一符号を付して説明を省略する。

第７実施形態では、上記第６実施形態と同様に非共役型の構成となっているため面倒れ誤差が発生する可能性がある。すなわち、感光体２の表面（被走査面）での光ビームの走査位置が副走査方向Ｙにおいてずれてしまう可能性がある。しかしながら、上記相違点を除き、その他の構成はすべて第６実施形態と同様であり、偏向素子６５は、感光体表面での光ビームの走査位置を副走査方向Ｙに微調整するように構成されている。よって、感光体表面での光ビームの走査位置が副走査方向Ｙにおいてずれていたとしても該ずれを補正して常に高い精度で光ビームを走査することができる。

また、第１および第２凹面ミラーは、主走査方向Ｘにのみパワーを有する反射面６７３ａ，６７４ａを備えているため、球心から見て全方向にパワーを有する凹面ミラーに比べ設計が容易である。

さらに、上記第６実施形態と同様に、シリンドリカルレンズ６３２の配設が不要となっており、部品点数を削減することができる。そのため、装置コストを低減することができるとともに、露光ユニット（光走査装置）６のコンパクト化を図ることができ、光学調整も簡単なものとなる。

また、第５、第６および第７実施形態からわかるように、偏向素子６５が微調整機構を有することにより、共役型または非共役型にかかわらず、感光体２の表面（被走査面）での光ビームの走査位置を副走査方向Ｙに容易に、しかも高精度に微調整を行うことができる。したがって、レーザー光源６２からの光ビームを偏向走査する露光ユニット６を種々の態様で構成することができ、装置の設計自由度を高めることができる。

なお、第７実施形態において、第２実施形態の偏向手段を用いてもよいことは言うまでもない。

上記実施形態では、この発明にかかる光走査装置をカラー画像形成装置の露光ユニットとして用いているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。すなわち、感光体などの潜像担持体上に光ビームを走査して静電潜像を形成するとともに、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する画像形成装置の露光手段として用いることができる。もちろん、光走査装置の適用対象は画像形成装置に装備される露光手段に限定されるものではなく、光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置全般に適用することができる。

本発明にかかる光走査装置の第１実施形態たる露光ユニットを装備した画像形成装置を示す図である。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置）の構成を示す主走査断面図である。 図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置）の構成を示す主走査断面図である。 図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置）の構成を示す副走査断面図である。 露光ユニットの一構成要素たる偏向素子を示す図である。 露光ユニットの一構成要素たる偏向素子を示す図である。 露光ユニットの一構成要素たる偏向素子を示す図である。 露光ユニットの一構成要素たる偏向素子を示す図である。 本発明にかかる光走査装置の第１実施形態における露光ユニットおよび露光制御部の構成を示すブロック図である。 本発明にかかる光走査装置の第１実施形態たる露光ユニットの一構成要素たる伝達光学系を示す図である。 本発明にかかる光走査装置の第２実施形態たる露光ユニットの偏向素子を示す図である。 本発明にかかる光走査装置の第２実施形態たる露光ユニットの偏向素子を示す図である。 本発明にかかる光走査装置の第２実施形態たる露光ユニットの偏向素子を示す図である。 本発明にかかる光走査装置の第２実施形態における露光ユニットおよび露光制御部の構成を示すブロック図である。 本発明にかかる光走査装置の第３実施形態たる露光ユニットの構成を示す副走査断面図である。 本発明にかかる光走査装置の第４実施形態たる露光ユニットの構成を示す副走査断面図である。 本発明にかかる光走査装置の第５実施形態たる露光ユニットの構成を示す主走査断面図である。 本発明にかかる光走査装置の第５実施形態たる露光ユニットの構成を示す副走査断面図である。 本発明にかかる光走査装置の第６実施形態たる露光ユニットの構成を示す副走査断面図である。 本発明にかかる光走査装置の第７実施形態たる露光ユニットの構成を示す副走査断面図である。

符号の説明

２…感光体（潜像担持体）、４…現像ユニット（現像手段）、６…露光ユニット（光走査装置）、６５…偏向素子（偏向手段）、８５…偏向器（偏向手段）６６…走査レンズ（結像手段）、６７、６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ…伝達光学系、６５１ａ、６５１ｂ、８５１ａ、８５１ｂ…偏向ミラー面、６５２、８５２ａ、８５２ｂ…シリコン基板（支持部材）、６５６、８５６ａ、８５６ｂ…内側可動板（内側可動部材）、６５３、８５３ａ、８５３ｂ…外側可動板（外側可動部材）、６７１、６７２、６７３、６７４…凹面ミラー、Ｌ…光ビーム、６７１ａ、６７２ａ、６７３ａ、６７４ａ…反射面、ＡＸ1、ＡＸ1ａ…主走査偏向軸、ＡＸ2、ＡＸ2ａ…微調整軸、Ｘ…主走査方向、Ｙ…副走査方向

Claims (14)

1. 光ビームを反射して該光ビームを偏向する偏向手段と、光ビームを被走査面に結像する結像手段とを有し、前記被走査面上で光ビームを主走査方向に走査する走査光学系と、
   前記偏向手段により偏向された光ビームを前記偏向手段に導く伝達光学系とを備え、
   前記偏向手段は、前記主走査方向に対してほぼ直交する副走査方向と平行な主走査偏向軸回りに揺動して光ビームを偏向する第１および第２偏向ミラー面を備え、前記第１偏向ミラー面により前記伝達光学系に向けて偏向した光ビームが、前記伝達光学系により前記第２偏向ミラー面に導かれることによって、前記第２偏向ミラー面で再度偏向して前記被走査面に向けて射出する光ビームの偏向角を前記伝達光学系に入射する光ビームの偏向角よりも大きくするとともに、
   前記第１および第２偏向ミラー面の少なくとも一方が前記副走査方向と異なる方向と平行な微調整軸回りに揺動して前記被走査面での光ビームの走査位置を前記副走査方向に微調整することを特徴とする光走査装置。
2. 前記偏向手段は、下記の偏向素子を２個、各偏向ミラー面が互いに反対側を向くように配置してなり、前記２個の偏向ミラー面の一方が前記第１偏向ミラー面であり、他方が前記第２偏向ミラー面である請求項１記載の光走査装置。
   前記２個の偏向素子の各々は、
   光ビームを反射する偏向ミラー面を一方面に有する内側可動部材と、
   前記内側可動部材を第１軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、
   前記外側可動部材を前記第１軸とは異なる前記第２軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、
   前記内側可動部材を前記第１軸回りに揺動駆動し、また前記外側可動部材を前記第２軸回りに揺動駆動する前記ミラー駆動部とを備え、
   前記ミラー駆動部は、前記第１軸および第２軸のうちの一方を前記主走査偏向軸として前記偏向ミラー面を揺動させて光ビームを前記主走査方向に走査させる一方、他方を前記微調整軸として前記偏向ミラー面を揺動駆動して前記偏向ミラー面からの光ビームの向きを補正する。
3. 前記偏向手段は、
   光ビームを偏向する偏向ミラー面を両主面に有する内側可動部材と
   前記内側可動部材を第１軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、
   前記外側可動部材を前記第１軸とは異なる前記第２軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、
   前記内側可動部材を前記第１軸回りに揺動駆動し、また前記外側可動部材を前記第２軸回りに揺動駆動する前記ミラー駆動部とを備え、
   前記ミラー駆動部は、前記第１軸および第２軸のうちの一方を前記主走査偏向軸として前記偏向ミラー面を揺動させて光ビームを前記主走査方向に走査させる一方、他方を前記微調整軸として前記偏向ミラー面を揺動駆動して前記偏向ミラー面からの光ビームの向きを補正し、
   前記内側可動部材の一方の主面の偏向ミラー面が前記第１偏向ミラー面であり、他方の主面の偏向ミラー面が前記第２偏向ミラー面である請求項１記載の光走査装置。
4. 前記可動部材および前記支持部材はシリコン単結晶で構成されている請求項２または３記載の光走査装置。
5. 前記ミラー駆動部は、前記偏向ミラー面を共振モードで前記主走査偏向軸回りに揺動駆動する請求項２ないし４に記載の光走査装置。
6. 前記ミラー駆動部は、電磁気力により前記偏向ミラー面を前記主走査偏向軸回りに揺動駆動する請求項２ないし５のいずれかに記載の光走査装置。
7. 前記ミラー駆動部は、静電吸着力により前記偏向ミラー面を前記主走査偏向軸回りに揺動駆動する請求項２ないし５のいずれかに記載の光走査装置。
8. 前記ミラー駆動部は、前記偏向ミラー面を非共振モードで前記微調整軸回りに揺動位置決めする請求項２ないし７のいずれかに記載の光走査装置。
9. 前記ミラー駆動部は、電磁気力により前記偏向ミラー面を前記微調整軸回りに揺動位置決めする請求項２ないし８のいずれかに記載の光走査装置。
10. 前記ミラー駆動部は、静電吸着力により前記偏向ミラー面を前記微調整軸回りに揺動位置決めする請求項２ないし８のいずれかに記載の光走査装置。
11. 前記伝達光学系は、その反射面を前記偏向手段に向けて配置された第１および第２凹面ミラーを備え、
    前記第１凹面ミラーの反射面が前記第１偏向ミラー面に対向配置されて前記第１偏向ミラー面で偏向された光ビームを前記第２凹面ミラーに向けて反射する一方、前記第２凹面ミラーの反射面が前記第２偏向ミラー面に対向配置されて前記第１凹面ミラー面からの光ビームを前記第２偏向ミラー面に向けて反射する請求項１ないし１０のいずれかに記載の光走査装置。
12. 前記第１および第２凹面ミラーの反射面は放物面であり、
    前記第１および第２凹面ミラーの両焦点がほぼ一致するように、前記第１および第２凹面ミラーが配置されている請求項１１記載の光走査装置。
13. 前記伝達光学系は、前記走査光学系により走査される光ビームの走査領域の外に配置されている請求項１ないし１２のいずれかに記載の光走査装置。
14. 潜像担持体と、
    請求項１ないし１３のいずれかに記載の光走査装置と同一構成を有し、前記潜像担持体の表面を前記被走査面として光ビームを走査して前記潜像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、
    前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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