JP2008070798A - 光走査装置・画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の画像形成ステーションを有し、各色画像を重ね合わせてカラー画像を形成する「タンデム方式」に対応した光走査装置において、発光源の有効利用効率を向上させることができ、構成部品の簡素化、生産性の向上に寄与できる光走査装置を提供する。
【解決手段】光源ユニット１０７、１０９からのビームは分岐プリズム１１１によって副走査方向に分岐され、分岐されたビームは、振動ミラー基板１０６に支持された可動ミラー１１７、１１８によって往復走査され、結像光学系を介して感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４上に結像する。可動ミラー１１７、１１８は、ねじり梁を回転軸として上下に支持されており、ねじり梁は上下方向（副走査方向）に同軸となるように設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光走査を行う光走査装置、該光走査装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。
本発明は、光走査型のバーコード読み取り装置や車載用のレーザレーダ装置等へも応用可能である。

従来の光走査装置においては光ビームを走査する偏向器としてポリゴンミラーやガルバノミラーが用いられるが、より高解像度な画像と高速プリントを達成するにはこの回転をさらに高速にしなければならず、軸受の耐久性や風損による発熱、騒音が課題となり、高速走査に限界がある。
これに対し、近年シリコンマイクロマシニングを利用した偏向装置の研究が進められており、特許文献１や特許文献２に開示されるように、Ｓｉ基板で振動ミラーとそれを軸支するねじり梁を一体形成した方式が提案されている。
この方式によれば、ミラー面サイズが小さく小型化できるうえ、共振を利用して往復振動させるので、高速動作が可能であるにもかかわらず、低騒音で消費電力が低いという利点がある。

さらに、特許文献３や特許文献４にはポリゴンミラーの代わりに振動ミラーを配備した例が開示されている。
さらに、特許文献５には振動ミラーの角度を副走査方向に切り換えて複数の被走査面を走査した例が開示されている。

特許第２９２４２００号公報 特許第２７２２３１４号公報 特許第３４４５６９１号公報 特許第３５４３４７３号公報 特開２００４−２５５７２６号公報

上記したように、振動ミラーをポリゴンミラーの代わりとして用いることで、低騒音化や低消費電力化が可能となり、オフィス環境に適合した画像形成装置が提供できるうえ、特に、「タンデム方式」に対応した光走査装置においては、従来、ポリゴンミラーの温度上昇によって光走査装置を収めるハウジングに温度分布が発生し、熱歪みによって結像光学系を構成する走査レンズや折返しミラーなどの姿勢が変化して、色ずれや色変わりの要因となっていたが、消費電力が微小な振動ミラーによれば、温度上昇が抑えられ、ハウジングの熱変形も小さくなるので、高品位な画像形成が行える。
一方で、振動ミラーにより画像を記録するには、振動ミラーの回転に伴って感光体面上でビームが略等速に移動するように補正する走査レンズが必要となる。

走査レンズは、振動ミラーの正弦波振動に対応してｆ・ａｒｃｓｉｎ特性、つまり、単位走査角あたりの走査距離ｄＨ／ｄθがｓｉｎ−１θ／θ０に比例する特性を持つように屈折力を持たせることで補正できるが、振幅の折返し点に近づくにつれ加速度的に回転速度が変化するため、走査レンズの屈折力により感光体面上での走査速度が一定になるようにするには限界があり、時間に対して振動ミラーの回転角変化がある程度リニアリティを持っている領域のみしか対応しきれない。
そのため、振幅の約４０％に相当する期間しか画像形成に利用できない。言いかえれば、発光源が有効に利用される期間は約４０％となり、非常に効率が悪かった。

本発明は、複数の画像形成ステーションを有し、各色画像を重ね合わせてカラー画像を形成する「タンデム方式」に対応した光走査装置において、発光源の有効利用効率を向上するため、複数の画像形成ステーションで発光源を共用し、さらには、発光源の数を削減することによって構成部品を簡素化し、生産性を向上することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、複数の被走査位置に対応した画像情報に基づいて変調する発光源と、該発光源からのビームを分岐するビーム分岐手段と、ねじり梁を回転軸として支持され、上記発光源からのビームを往復走査する可動ミラーと、該可動ミラーによって走査されたビームを各被走査位置に結像する結像光学系と、を有する光走査装置であって、上記可動ミラーを、上記回転軸が同軸となるように複数配備するとともに、上記ビーム分岐手段により分岐されたビームを各々に対応した可動ミラーにより走査し、各被走査位置に画像を書き込むことを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、上記複数の可動ミラーは、同一の走査周波数により走査するとともに、各被走査位置を走査している期間が重複しないように振幅の位相をずらしてなることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項２記載の光走査装置において、上記可動ミラーの走査周波数を、共振振動数の近傍で、共振振動数によらず所定の周波数に設定することを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項２記載の光走査装置において、上記可動ミラーにより走査されたビームを検出するビーム検出手段を備え、上記各被走査位置に対応した画像情報を、上記ビーム検出手段による各々のビーム検出信号に基づいて交互に読み出し、上記発光源を変調する光源制御手段を備えることを特徴とする。

請求項５記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、上記可動ミラーにより走査されたビームを検出するビーム検出手段を備え、上記各可動ミラーの振れ角（振幅）を、上記ビーム検出手段によるビーム検出信号に基いて揃える振幅制御手段を備えることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、上記ビーム分岐手段は、上記発光源から上記可動ミラーに至る平行光束中に配備してなることを特徴とする。

請求項７記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、上記複数の可動ミラーは、同一の基板により形成してなることを特徴とする。
請求項８記載の発明では、画像形成装置において、請求項１〜７のいずれか一に記載の光走査装置と、上記発光源を各色画像情報に応じて変調し、静電像を交互に記録する複数の像担持体と、静電像を各色トナーで顕像化する現像装置と、各トナー画像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写装置と、を備えることを特徴とする。
請求項９記載の発明では、画像形成装置において、請求項１〜７のいずれか一に記載の光走査装置と、上記発光源を各色画像情報に応じて変調し、静電像を交互に記録する共通の像担持体と、静電像を各色トナーで顕像化する現像装置と、像担持体上で重ね合わされたトナー画像を記録媒体に転写する転写装置と、を備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、複数の被走査位置に対して単一の発光源からの光ビームにより画像記録が行えるので、光走査装置の構成が簡素化され部品点数が削減できるので、生産性が向上し、コスト低減が図れる。
請求項２記載の発明によれば、一方の可動ミラーで被走査位置を走査している期間は、もう一方の可動ミラーに入射された光ビームは被走査位置には到達しないので、各被走査位置に対応した画像情報を交互に繰り返し、読み出して発光源を変調するといった簡単な制御で対応でき、光走査装置の構成が簡素化され部品点数が削減できるので、生産性が向上し、コスト低減が図れる。

請求項３記載の発明によれば、加工誤差等によって各可動ミラー間に共振周波数のずれがあっても、共通の走査周波数で動作するので、各色間の走査ラインピッチを揃えることができ、濃度むらや色ずれのない高品位な画像記録が行える。
請求項４記載の発明によれば、可動ミラーの走査周波数によらず、画像情報の繰り返し読み出すタイミングをビーム検出信号を基準として行うので、共振周波数の変動等によって走査周波数をずらしても、各色間の書出し位置が揃えられ、色ずれのない高品位な画像記録が行える。

請求項５記載の発明によれば、共振周波数の変動等によって振幅が変化しても、その変化を検出して回転トルクを増減するようにゲイン調整ができるので、各色間の画像幅、いわゆる主走査倍率を揃えることができ、色ずれのない高品位な画像記録が行える。
請求項６記載の発明によれば、分岐に伴って発生する光路長の差があっても、各色での集束位置が揃えられるので、ビームスポット径が均一化され、濃度むらのない高品位な画像記録が行える。
請求項７記載の発明によれば、複数の可動ミラーが共通のプロセスにより同時に加工できるうえ、可動ミラー同士の位置合わせが不要となるので、生産性が向上し低コストを図れる。

請求項８又は９記載の発明によれば、振動ミラーの特長を活かした低消費電力、低騒音な画像形成装置が実現できる。

以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図１０に基づいて説明する。
図１は４ステーションを走査する光走査装置の実施例で、２ステーションずつ２分し、相反する方向に向けて配置した一対の振動ミラー（以下、「可動ミラー」ともいう）に各々ビームを入射して、偏向、走査する方式を示す。
４つの像担持体で且つ被走査位置としての感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４は中間転写体としての中間転写ベルト１０５の移動方向（矢印方向）に沿って等間隔で配列され、順次異なる色のトナー像を転写し重ね合わせることでカラー画像を形成する。

各感光体ドラムを走査する光走査装置は後述するように一体的に構成され、各々に対応した光源ユニットからのビームを個別に配備された可動ミラーにより走査する。
振動ミラー基板１０６は光走査装置の中央部に配置され、可動ミラー１１７、１１８を有する一対の振動ミラー基板１０６を背中合わせに備え、反射面が主走査方向から３０°だけ傾けるよう配備される。
なお、可動ミラー１１７、１１８は後述するように、回転軸を上下方向に揃えて副走査方向に所定間隔離隔し並列して配備され、Ｓｉ基板で一体的に形成される。

発光源としての半導体レーザを一体に備えた光源ユニット１０７、１０９からの光ビーム２０１と２０３は、対向する方向から各可動ミラーに入射され、相反する方向に偏向されるように配備されており、イエロー、マゼンタに対応した感光体ドラムを光源ユニット１０７からの光ビーム２０１で、シアン、ブラックに対応した感光体ドラムを光源ユニット１０９からの光ビーム２０３で、各々可動ミラーの往走査の期間と、復走査の期間とに分けて、交互に画像を書き込んでいく。
光源ユニット１０７、１０９は、可動ミラーの１走査に対応する各色に対応した画像情報を交互に読み出して、発光源を変調する。

光源ユニット１０７、１０９からの光ビーム２０１と２０３は、ビーム分岐手段としての分岐プリズム１１１、１１２によって２分岐され、シリンダレンズ１１３、１１４、１１５、１１６を介して、各可動ミラーに入射され、偏向される。
分岐プリズム１１１、１１２は、図９に示すように、ハーフミラー面３０１と全反射面３０２とを有する接合プリズムにより構成され、入射ビームの光量が１／２ずつとなるように、ハーフミラー面３０１で２分岐し、一方は通過させ、もう一方は副走査方向に可動ミラーの間隔に相当する分だけ平行にシフトして射出するようにしており、各射出面にはシリンダレンズ１１３、１１４、１１５、１１６を貼り付けている。
なお、入射ビームは平行光束となし、プリズム内での光路長差があっても集束位置がずれないように配慮している。

上下の可動ミラー１１７、１１８は振幅に位相差をつけて往復振動され、一方が感光体ドラム上を走査している期間は、もう一方は、感光体ドラムから外れた領域を走査している期間となるようにしている。
従って、上記したように各色に対応した画像情報を交互に読み出して発光源を変調した場合、各可動ミラーに光ビームが入射されることになるが、その一方しか感光体ドラムに到達しないため、発光源を共用しても各々の画像形成が行えることになる。
シリンダレンズ１１３、１１４、１１５、１１６は一方を平面、もう一方を副走査方向に共通の曲率を有し、可動ミラーの反射面までの光路長が等しくなるように光軸の高さを揃えて配備してあり、各光ビームは偏向面で主走査方向に線状となるように収束され、後述するトロイダルレンズとの組み合わせで、反射面と感光体面上とが副走査方向に共役関係とすることで面倒れ補正光学系をなす。

結像光学系の構成要素としての走査レンズ１２０、１２１は樹脂成形され、主走査方向には可動ミラーの正弦波振動に対応してｆ・ａｒｃｓｉｎ特性、つまり、単位走査角あたりの走査距離ｄＨ／ｄθがｓｉｎ−１θ／θ０に比例する特性を持つようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、可動ミラーの回転に伴って感光体面上でビームが略等速に移動するようにしている。
一方、副走査方向にはパワーを持たず、複数の光ビームの入射位置や入射角度の差によらず共用できるようにしている。
ｆθレンズを通過した光ビームは、各ビーム毎に配備される、結像光学系の構成要素としてのトロイダルレンズ１２２、１２３、１２４、１２５とにより各ビームを感光体面上にスポット状に結像し、潜像を記録する。
本実施形態では、各色ステーションの可動ミラーを、回転軸が主走査方向における画像中央と一致するように配置し、可動ミラーから感光体面に至る各々の光路長が一致し、等間隔で配列された各感光体ドラムに対する入射位置、入射角が等しくなるように、１ステーションあたり３枚ずつ、の折り返しミラーが配置される。

各色ステーション毎に光路を追って説明すると、光源ユニット１０７からのビーム２０１は、分岐プリズム１１１により２分岐され、平行シフトされた上側の射出ビームは、シリンダレンズ１１３を介して可動ミラー１１７に入射され、偏向されて走査レンズ１２０に入射され、折り返しミラー１２６で反射されてトロイダルレンズ１２２を通過し、折り返しミラー１２７、１２８で反射されて感光体ドラム１０２に導かれ、第２のステーションとしてマゼンタ画像を形成する。
一方、分岐プリズム１１１により２分岐され、通過した下側の射出ビームは、シリンダレンズ１１４を介して可動ミラー１１８に入射され、偏向されて走査レンズ１２０に入射され、折り返しミラー１２９で反射されてトロイダルレンズ１２３を通過し、折り返しミラー１３０、１３１で反射されて感光体ドラム１０１に導かれ、第１のステーションとしてイエロー画像を形成する。

振動ミラー基板１０６に対して対称に配備されたステーションについても同様で、光源ユニット１０９からのビーム２０３は、分岐プリズム１１２により２分岐され、平行シフトされた上側の射出ビームは、シリンダレンズ１１５を介して可動ミラー１７に入射され、偏向されて走査レンズ１２１に入射され、折り返しミラー１３５で反射されてトロイダルレンズ１２４を通過し、折り返しミラー１３６、１３７で反射されて感光体ドラム１０３に導かれ、第３のステーションとしてシアン画像を形成する。
一方、分岐プリズム１１１により２分岐され、通過した下側の射出ビームは、シリンダレンズ１１６を介して可動ミラー１８に入射され、偏向されて走査レンズ１２１に入射され、折り返しミラー１３２で反射されてトロイダルレンズ１２５を通過し、折り返しミラー１３３、１３４で反射されて感光体ドラム１０４に導かれ、第４のステーションとしてブラック画像を形成する。

上記したように、振動ミラー基板１０６は各光源ユニット１０７、１０９に対応して一対設けられ、背中合わせに接合されており、各可動ミラー１１７、１１８の傾け角の設定は同期して行われるため、第２、第４ステーションが同時に、また、第１、第３ステーションが同時に書き込まれる。
これらの各構成部品は図示しない単一のハウジングに一体的に保持される。図１において、符号１３８、１３９、１４０、１４１は各々ビーム検出手段としての同期検知センサ（図６において符号６０４で示す）を実装する基板で、各ステーションに対して設けられ、走査領域の前側で各走査ビームを検出して、これらの検出信号を基準として各々のステーションにおける画像を書出すタイミングをとる同期検知信号を生成し、画像書込みを行う。

図５はそのタイミング図を示す。本実施形態では、可動ミラーの１周期単位で、２つの画像形成ステーションを切り換えている。
また、図７に示すように、同期検知センサの検出信号によって、往復走査の走査領域から遠ざかる期間の走査ビームと、走査領域に近づく領域の走査ビームとを検出し、その時間差によって各可動ミラーの振幅を検出している。
可動ミラーは共振振動されるため、時間ｔとともにｓｉｎ波状に走査角θが変化する。
従って、可動ミラーの最大振れ角、つまり振幅がθ０とすると、
θ＝θ０・ｓｉｎ２πｆｄ・ｔ
同期検知センサにおいて走査角を２θｓに対応したビームを検出するとすると、検出信号は復走査と往走査とで発生され、その時間差Ｔを用いると、
θｓ＝θ０・ｃｏｓ２πｆｄ・Ｔ／２
で表され、θｓは固定であるので、Ｔを計測すれば最大振れ角θ０が検出できることがわかる。

中間転写ベルト１０５の出口ローラ部には、各ステーションで形成され重ね合わされた各色画像の重ね合わせ精度を検出するための検出手段が配備される。
検出手段は中間転写ベルト１０５上に形成したトナー像の検出パターンを読み取ることで、主走査レジスト、副走査レジストを基準となるステーションからのずれとして検出し、定期的に補正制御が行なわれる。
本実施形態では、検出手段は、照明用のＬＥＤ素子１５４と、反射光を受光するフォトセンサ１５５および一対の集光レンズ１５６とからなり、画像の左右両端と中央の３ヵ所に配備され、中間転写ベルトの移動に応じて基準色であるブラックとの検出時間差を読み取っていく。

図２に本実施形態における光走査装置に用いる振動ミラー基板１０６の斜視図を示す。
各振動ミラー基板１０６は、回路基板４４９の所定位置に位置決めされた支持部材４４７により支持されている。支持部材４４７は、樹脂で成形され、振動ミラー基板１０６をその可動ミラー１１７、１１８の反射面が主走査平面に直交し、主走査方向から所定の角度、本実施形態では３０°だけ傾けた配置となるように位置決めする位置決め部４５１と、振動ミラー基板１０６における実装基板４４８の一辺の縁に形成された配線端子４５５が、装着時に接触するように金属製端子群を整列したエッジコネクタ部４５２とを一体に有している。

振動ミラー基板１０６は、一辺を上記したエッジコネクタ部４５２に挿入し、押え爪４５３の内側に嵌め付け、裏側の両側面を位置決め部４５１に沿わせて支えられるとともに、電気的な配線がなされる。
このように、各々の振動ミラー基板１０６は単体で交換できるようにしている。
なお、回路基板４４９には、可動ミラー１１７、１１８を駆動する制御ＩＣや水晶発振子等が実装され、コネクタ４５４を介して外部から電源が供給される。

次に、図３、図４（分解斜視図）を用いて振動ミラー基板１０６の詳細について説明する。本実施形態では、可動ミラーの回転トルクを印加する手段として電磁駆動方式の例を説明する。
図示するように、可動ミラー１１７、１１８はねじり梁４４２で軸支されており、後述するように、単一のＳｉ基板からエッチングにより外形を貫通して作製され、実装基板４４８に装着して振動ミラー基板を構成する。図１では実装基板４４８は省略している。
可動ミラー１１７、１１８は、表面にミラー面を形成し振動子をなす可動部と、それを支え回転軸となすねじり梁と、支持部をなすフレームとからなり、Ｓｉ基板をエッチングにより、同時に切り抜いて形成する。
本実施形態では、ＳＯＩ基板と呼ばれる６０μｍと１４０μｍとの２枚の基板が酸化膜を挟んで予め接合されたウエハを用いて作製する。

まず、１４０μｍ基板（第２の基板）４６１の表面側からプラズマエッチングによるドライプロセスによって、ねじり梁４４２、平面コイルが形成される振動板（振動子）４４３、可動部の骨格をなす補強梁４４４と、フレーム４４６とを残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通する。
次に、６０μｍ基板（第１の基板）４６２の表面側からＫＯＨなどの異方性エッチングによって、可動部と、フレーム４４５とを残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通し、最後に、可動部周囲の酸化膜を除去して分離し、可動ミラーの構造体を形成する。各可動ミラー１１７、１１８とも構造は同一である。
ここで、ねじり梁４４２、補強梁４４４の幅は４０〜６０μｍとした。上記したように振動子の慣性モーメントＩは振れ角を大きくとるには小さい方が望ましく、反面、慣性力によってミラー面が変形してしまうため、本実施形態では可動部を肉抜きした構造としている。

さらに、６０μｍ基板４６２の表面側にアルミニウム薄膜を蒸着して反射面部４４１となし、１４０μｍ基板４６１の表面側には銅薄膜でコイルパターン４６３とねじり梁４４２を介して配線された端子４６４を形成する。
当然、振動板４４３側に薄膜状の永久磁石を備え、フレーム４４５側に平面コイルを形成する構成とすることもできる。
実装基板４４８上には、振動ミラー基板１０６を装着する枠状の台座４６６と、可動ミラー１１７、１１８を囲うように形成されたヨーク４６０が配備され、上記ヨークには可動ミラー端に対向して各々Ｓ極とＮ極とを向かい合わせ、回転軸と直交する方向に磁界を発生する一対の永久磁石４５０が接合されている。

本実施形態において、可動ミラー１１７、１１８はそれぞれ、振動板４４３、補強梁４４４及び反射面部４４１を合わせた構造体をいい、これを可動部とも称している。
可動ミラー１１７、１１８は、ミラー面を表に向けて台座４６６に装着され、各端子４６４間に電流を流すことによりコイルパターン４６３の回転軸に平行な各辺にローレンツ力が生じ、ねじり梁４４２をねじって可動ミラー１１７、１１８を回転する回転トルクＴを発生し、電流を切るとねじり梁４４２の戻り力により水平に戻る。
従って、コイルパターン４６３に流れる電流の方向を交互に切り換えることによって、可動ミラー１１７、１１８を往復振動させることができる。
そして、この電流の切り換える周期を、可動ミラーを構成する構造体の、ねじり梁を回転軸とした１次振動モードの固有振動数、いわゆる共振振動数ｆ０に近づけると振幅が励起され大きな振れ角を得ることができる。

共振振動数ｆ０は上記したように、可動ミラーを構成する振動子の慣性モーメントＩによって決定されるため、仕上がりの寸法精度にばらつきがあると個体間で差が生じてしまい、通常は走査周波数ｆｄをこの共振振動数ｆ０に合わせて、個々に設定がなされる。
しかしながら、共振振動数ｆ０は、可動ミラーの慣性モーメントＩやバネ定数Ｋによって決定されるため、仕上がりの寸法精度にばらつきがあると個体間で差が生じてしまい、各々の走査周波数ｆｄを揃えることができない。
この共振振動数ｆ０のばらつきは、プロセスの能力にもよるが、±２００Ｈｚ程度あり、例えば、走査周波数ｆｄ＝２ｋＨｚとすると１／１０ラインに相当する走査ラインピッチのずれが生じることになり、１０ライン記録すると１ライン分の位置ずれになってしまう。
そこで、本実施形態では、ねじり共振モードの帯域内で、共振振動数ｆ０によらず所定の走査周波数ｆｄを設定し、コイルパターン４６３に流れる電流量を加減することで、振れ角を合わせている。

図６は、可動ミラーを振幅させる駆動回路のブロック図である。上記したように、可動ミラー裏側に形成した平面コイル４６３には、交互に電流の流れる方向が切り換わるように、交流電圧、またはパルス波状電圧が印加され、振れ角θが一定となるように平面コイル４６３に流す電流のゲインを調節して往復振動させる。
図６に示す振幅演算部とゲイン調整部により振幅制御手段が構成されている。
図１０は、走査周波数ｆと振れ角θとの関係を示す。一般に、共振周波数ｆ０をピークとした周波数特性となり、走査周波数ｆｄを共振周波数ｆ０に一致させれば、最も振れ角が大きくとれるが、共振周波数付近においては急峻に振れ角が変化する。

従って、初期的には可動ミラーの駆動制御部において固定電極に印加する駆動周波数を共振振動数に合うよう設定することができるが、温度変化に伴うバネ定数の変化などで共振周波数が変動した際には振れ角が激減してしまい、経時的な安定性に乏しいという欠点がある。
従来、共振周波数ｆ０の変化に追従するようにｆｄ走査周波数を制御する例が提案されているが、上記したように、この走査周波数ｆｄが変化してしまうと走査ラインのピッチずれとなるため、本実施形態では、走査周波数ｆｄを共振周波数ｆ０から外した単一周波数に固定し、ゲイン調整に応じて振れ角θが増減できるようにしている。

具体的には、共振周波数ｆ０＝２ｋＨｚに対し、走査周波数ｆｄは２．５ｋＨｚとし、ゲイン調整により振れ角θが±２５°になるように合わせている。
経時的には、上記したように、振れ角θを、可動ミラーにより走査されたビームを、走査領域の始端に配備したビーム検出手段としての同期検知センサによって検出し、振れ角θが一定となるように制御している。
ところで、上記したように振動ミラーは共振振動されるため、ｓｉｎ波状に走査角θが変化する。
一方、被走査面である感光体ドラム面では均一間隔で主走査ドットを印字する必要がある。
仮に、画素クロックを単一の周波数で変調すると、被走査面では振幅のピークに近づくにつれてドット間隔が間延びしてしまう。
このリニアリティのずれは、上記したようにｆ・ａｒｃｓｉｎレンズを用いて補正されるが、十分な補正効果が得られる有効半画角ω、言い換えれば、画像領域を走査する有効振れ角θｄ（θｄ＝ω／２）は、全振れ角θの４０％以下に相当する分しかとれない。

本実施形態では、最大振れ角（振幅）角θが±２５°に対して有効振れ角θｄは±１０°である。
また、上記したように、有効半画角ωが狭くなればミラー面サイズが拡大してしまうため、走査周波数や振れ角を確保するには、なるべく大きな有効振れ角θｄまで対応できるようにしてミラー面サイズをできるだけ小さく収めることが望ましい。
本実施形態では、走査周波数ｆｄ：２．５ｋＨｚにて振れ角θ：±２５°が得られる現実的なミラー面サイズとして、ねじり梁４４２に直交する方向の寸法を４．５ｍｍ、平行な方向を１ｍｍに設定している。

図８は、発光源である半導体レーザを変調するための駆動回路のブロック図である。
各色ステーション毎にラスター展開された画像データはフレームメモリに各々一時保存され、画像処理部に順に読み出されて、前後の関係を参照しながら中間調に対応したマトリクスパターンに応じて各ラインの画素データが形成され、各発光源に対応したラインバッファに転送される。
ラインバッファには、第１と第２のステーションまたは第３と第４のステーションの画像データが蓄積され、書込制御部は、各々の同期検知信号を基準としたタイミングにより、ラインバッファを切り換えて交互に画像データを読み出し、変調データとして光源駆動部に出力する。
図８に示す書込制御部と光源駆動部により光源制御手段が構成されている。
なお、ラインバッファから画像データを読み出す際に先頭から読み出すか、末尾から読み出すかを選択することによって、可動ミラーの復走査、復走査に対応することができる。

図１１に基づいて第２の実施形態（図１に示した光走査装置を搭載した画像形成装置の例）を説明する。
感光体ドラム９０１の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３やトナーカートリッジ等を有する現像装置９０４、感光体ドラム９０１に残ったトナーを掻き取って備蓄するクリーニング装置９０５が配置される。
感光体ドラム９０１へは振動ミラーの往復走査により１周期で２ライン毎の画像記録が行われる。

上記した画像形成ステーションは中間転写ベルト９０６の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が中間転写ベルト９０６上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。
一方、記録媒体としての記録紙は給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送り出され、転写装置としての転写ローラ９１２により中間転写ベルト９０６から記録紙にトナー画像が転写されて、定着装置９１０で定着して排紙ローラ対９１２により排紙トレイ９１１に排出される。

図１２に基づいて第３の実施形態（図１に示した光走査装置を搭載した画像形成装置の他例）を説明する。
光走査装置９２０によって共通の感光体ドラム９２１における別々の領域に各々色の異なる画像を形成し、感光体ドラム上で２色のトナー像を重ね合わせる。
感光体ドラム９２１の周囲には、各色に対応して感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９２２、光走査装置９２０により記録された各静電潜像にトナーを付着して顕像化する現像ローラ９２３やトナーカートリッジ等を有する現像装置９２４、感光体ドラムに残ったトナーを掻き取って備蓄するクリーニング装置９２５が色別に配置される。
本実施形態では、この感光体ドラムを一対設けることで、重ね合わされた２色のトナー像は、さらに中間転写ベルト９２６上で４色に重ね合わされカラー画像を形成する。
記録紙の流れは、第２の実施形態と同じであるので説明は省略する。

本発明の第１の実施形態に係る光走査装置の斜視図である。 振動ミラー基板の支持構成の分解斜視図である。 振動ミラー基板を示す図で、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は可動ミラーの背面図、（ｃ）は可動ミラーの基板の接合状態を示す概要断面図である。 振動ミラー基板の分解斜視図である。 同期検知信号と走査振れ角との関係を示す図である。 可動ミラーを振動させる駆動回路のブロック図である。 可動ミラーの共振振動に伴う走査角の変化を示す図である。 発光源（半導体レーザ）を変調するための駆動回路のブロック図である。 ビーム分岐手段としての分岐プリズムの斜視図である。 各可動ミラーの振幅調整範囲を示す図である。 第２の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 第３の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。

符号の説明

１０１、１０２、１０３、１０４ 被走査位置又は像担持体としての感光体ドラム
１１１ ビーム分岐手段としての分岐プリズム
１１７、１１８ 可動ミラー
４４２ ねじり梁
９００、９２０ 光走査装置
９０４、９２４ 現像装置
９１２ 転写装置としての転写ローラ

Claims (9)

1. 複数の被走査位置に対応した画像情報に基づいて変調する発光源と、該発光源からのビームを分岐するビーム分岐手段と、ねじり梁を回転軸として支持され、上記発光源からのビームを往復走査する可動ミラーと、該可動ミラーによって走査されたビームを各被走査位置に結像する結像光学系と、を有する光走査装置であって、
   上記可動ミラーを、上記回転軸が同軸となるように複数配備するとともに、上記ビーム分岐手段により分岐されたビームを各々に対応した可動ミラーにより走査し、各被走査位置に画像を書き込むことを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   上記複数の可動ミラーは、同一の走査周波数により走査するとともに、各被走査位置を走査している期間が重複しないように振幅の位相をずらしてなることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項２記載の光走査装置において、
   上記可動ミラーの走査周波数を、共振振動数の近傍で、共振振動数によらず所定の周波数に設定することを特徴とする光走査装置。
4. 請求項２記載の光走査装置において、
   上記可動ミラーにより走査されたビームを検出するビーム検出手段を備え、上記各被走査位置に対応した画像情報を、上記ビーム検出手段による各々のビーム検出信号に基づいて交互に読み出し、上記発光源を変調する光源制御手段を備えることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１記載の光走査装置において、
   上記可動ミラーにより走査されたビームを検出するビーム検出手段を備え、上記各可動ミラーの振れ角（振幅）を、上記ビーム検出手段によるビーム検出信号に基いて揃える振幅制御手段を備えることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１記載の光走査装置において、
   上記ビーム分岐手段は、上記発光源から上記可動ミラーに至る平行光束中に配備してなることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１記載の光走査装置において、
   上記複数の可動ミラーは、同一の基板により形成してなることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一に記載の光走査装置と、上記発光源を各色画像情報に応じて変調し、静電像を交互に記録する複数の像担持体と、静電像を各色トナーで顕像化する現像装置と、各トナー画像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１〜７のいずれか一に記載の光走査装置と、上記発光源を各色画像情報に応じて変調し、静電像を交互に記録する共通の像担持体と、静電像を各色トナーで顕像化する現像装置と、像担持体上で重ね合わされたトナー画像を記録媒体に転写する転写装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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