JP2008076449A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動ミラーを厚くすることなく、結像位置の光ビームが太くなったりピントずれが生じることを防止できる光走査装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】レーザ書き込みユニット２２は光源装置３１と結像光学系３２と調整機構３３を備えている。光源装置３１は光源部３６と光源部３６からの光ビーム５９，６０，６１，６２を偏向面９５で偏向して被走査面上に主走査方向Ｘに往復走査させる振動ミラー８５とを備えている。調整機構３３は光源部３６から偏向面９５に至る光ビーム５９，６０，６１，６２の向きを副走査方向Ｚに変更可能として当該光ビーム５９，６０，６１，６２が偏向面９５の中央に照射されることを可能とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、デジタル複写機、ファクシミリ、レーザプリンター等の画像形成装置に用いられる光走査装置及びこの光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

デジタル複写機、ファクシミリ、レーザプリンター等の画像形成装置には、感光体上に光ビームを走査するために種々の光走査装置が用いられている。従来から用いられてきた光走査装置において、光源からの光ビームを偏向する偏向器として、ポリゴンミラーやカルバノミラーが用いられてきた。しかしながら、より高解像度の画像を短時間で形成するためには、これらのポリゴンミラーやカルバノミラーをより高速で回転する必要が生じる。前述したポリゴンミラーやカルバノミラーを回転自在に支持する軸受の耐久性や、回転時の発熱、騒音などによって、ポリゴンミラーやカルバノミラーをより高速で回転するには、限界が生じる。

このため、前述した光走査装置で用いられる偏向器として、近年、シリコンマイクロマシニングを利用した偏向器５０１（図２１に例示し、例えば、特許文献１乃至４参照）が、提案されている。この種の偏向器５０１は、Ｓｉ基板に、図２１に示すように、表面が偏向面５０２ａをなす振動ミラー５０２と当該振動ミラー５０２を軸支するねじり梁５０３とを一体形成している。この種の偏向器５０１によれば、振動ミラー５０２のサイズを小さくでき、小型化を図ることができることにくわえ、振動ミラー５０２の共振を利用して、当該振動ミラー５０２を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、低振動で、発熱をほとんどしないために、光走査装置を収容するハウジングなどを薄肉化でき、当該ハウジングをガラス繊維の配合率が少ない低コストな樹脂成形材で構成しても、画像品質への影響が発生し難いといった利点もある。特に、特許文献３及び特許文献４には、ポリゴンミラーの代わりに、前述した偏向器５０１を用いた例が開示されている。

また、前述した往復振動する振動ミラー５０２の共振振動数と振れ角は、温度によってねじり梁５０３のバネ定数が変化、あるいは大気圧による空気の粘性抵抗が変化することなどにより、変化してしまうという問題がある。この種の問題を解決するために、走査された光ビームを検出することで振れ角を検出し、振動ミラー５０２に与える印加電流を加減することで、振れ角を安定的に保つ制御を行う光走査装置（例えば、特許文献５参照）が提案されている。
特許第２９２４２００号明細書 特許第３０１１１４４号明細書 特許第３４４５６９１号明細書 特許第３５４３４７３号明細書 特開２００４−２７９９４７号公報

しかしながら、前述した振動ミラー５０２の駆動を高速化、もしくは、広角化するにためには、当該振動ミラー５０２の慣性モーメントを低減することが、以下に示すように必要である。

図２１に示された振動ミラー５０２の寸法を、縦２ａ、横２ｂ、厚さｄ、ねじり梁５０３の長さをＬ、幅ｃとし、Ｓｉの密度ρ、材料定数Ｇであると、振動ミラー５０２の慣性モーメントＩは、以下の式１で示され、ねじり梁９７のバネ定数Ｋは、以下の式２で示される。

慣性モーメントＩ＝（４ａｂρｄ／３）×ａ²・・・式１
バネ定数Ｋ＝（Ｇ／２Ｌ）×｛ｃｄ（ｃ²＋ｄ²）／１２｝・・・式２

また、振動ミラー８５の共振振動数ｆは、以下の式３で示される。
共振振動数ｆ＝（１／２π）×（Ｋ／Ｉ）^1/2
＝（１／２π）×｛Ｇｃｄ（ｃ²＋ｄ²）／２４ＬＩ｝^1/2・・・式３

ここで、高速化のために共振振動数ｆを高めるには、慣性モーメントＩを低減することが必要となり、また、ねじり梁５０３の長さＬと、振れ角θとは比例関係にあるため、振れ角θ＝Ａ／Ｉ×ｆ²（Ａ：定数）で表され、広角化のために振れ角θを大きくするためにも、慣性モーメントＩを低減することが必要となる。

更に、振動ミラー５０２自体の厚さが数百μｍと薄いため、往復振動に伴う回転速度の変化と当該振動ミラー５０２にかかる慣性力に伴い、振動ミラー５０２のねじり梁５０３の近傍の箇所とねじり梁５０３から離れた端とで反対向きに力が働いて、図２２に示すように、振動ミラー５０２が波状にうねって変形する。従って、振動ミラー５０２で反射された光ビームの光束の波面収差が大きくなり、光ビームが太くなる。

なお、図２２は単純な板状の振動ミラー５０２の変形状態を示している。図２２では、光束の波面収差の劣化と同時に、破線で示すようにねじり梁５０３と直交する方向(主走査方向)の入射位置のずれが生じている。この場合、見かけの曲率が異なるため、光ビームの結像位置にずれ(ピントずれ)が生じる。特に、偏向器や光源などの組み付け誤差によって、図２２に示すように、前述した光ビームが振動ミラー５０２の縁部に収束された場合には、結像位置における光ビームが太くなったり、ピントずれが生じる。

この種の変形を低減するには、勿論、振動ミラー５０２の曲げ剛性を高くする、つまり、振動ミラー５０２自体を厚くすれば良い。しかしながら、振動ミラー５０２を厚くすると、勿論、振動ミラー５０２自体の質量が増加して、同じ走査周波数で薄いものと比較すると、慣性モーメントＩが増大してしまう。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、振動ミラーを厚くすることなく、結像位置の光ビームが太くなったりピントずれが生じることを防止できる光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の光走査装置は、光ビームを発する光源部と、枠体と、該枠体の内縁に一端が連なったねじり梁と、前記ねじり梁の他端に連なりかつ前記光源部からの光ビームを偏向可能であるとともに前記ねじり梁を中心として回動自在な偏向面と、を有する振動ミラーと、前記振動ミラーによって偏向された光ビームを被走査面上にスポット状に結像する結像光学系と、を備えた光走査装置において、前記光源部から前記偏向面に至る光ビームの向きを、副走査方向に変更して、当該光ビームが前記偏向面の中央に照射されるようにした調整手段を備えたことを特徴としている。

請求項２に記載の光走査装置は、請求項１に記載の光走査装置において、前記光源部と前記振動ミラーとの間に設けられかつ前記光源部からの光ビームを前記偏向面上に収束させる線像形成レンズが備えられ、そして、前記調整手段が、前記線像形成レンズに取り付けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の光走査装置は、請求項１又は請求項２に記載の光走査装置において、前記光源部からの光ビームの光軸と前記振動ミラーの前記偏向面の法線とが、同一平面上に位置するように、前記光源部と前記振動ミラーとが、配置されていることを特徴としている。

請求項４に記載の光走査装置は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の光走査装置において、前記光源部が、それぞれ光ビームを発する発光源を複数有し、そして、前記光源部からの複数の光ビームが、前記振動ミラーの前記偏向面の近傍で交差するように、前記複数の発光源と前記振動ミラーとが配置されていることを特徴としている。

請求項５に記載の光走査装置は、請求項４に記載の光走査装置において、前記光源部からの複数の光ビームが、前記振動ミラーの前記偏向面上で交差するように、前記複数の発光源と前記振動ミラーとが配置されていることを特徴としている。

請求項６に記載の画像形成装置は、感光体と、帯電装置と、現像装置と、光走査装置とを少なくとも備えた画像形成装置において、上記光走査装置として、請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の光走査装置を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の光走査装置は、光ビームの副走査方向の向きを変更する調整手段を備えているので、光ビームを振動ミラーの偏向面の中央に照射することができる。そのために、取付・加工公差などが生じたり、振動ミラーを小型化しても、光ビームを振動ミラーの副走査方向の中央に確実に導くことができる。よって、振動ミラーの偏向面が恰も波うって変形しても、偏向面の中央部の変形量が少ないため、振動ミラーを厚くすることなく、結像位置の光ビームが太くなったりピントずれが生じることを防止でき、光ビームのケラレによるフレア光などの散乱光の発生を抑え、地汚れなどの画質の劣化がない、高品質な画像を形成することができるとともに、振動ミラー径の小型化による慣性モーメントの低減によって、高速化、広角化、高画質化を実現することができる。

請求項２に記載の光走査装置は、調整手段が光源部と振動ミラーとの間に設けられているので、振動ミラーよりも被走査面寄りの結像光学系に影響を与えることなく、振動ミラー上の副走査方向における光ビームの光束位置を調整することができる。

また、線像形成レンズが光源部と振動ミラーとの間に設けられているので、振動ミラーの偏向面上の副走査方向の光ビームの光束位置の調整を効率良く行うことができる。

請求項３に記載の光走査装置は、光源部からの光ビームと振動ミラーの偏向面の法線とが同一平面上に配置されているので、光源部や振動ミラーの取付・加工公差などの振動ミラーへの副走査方向における光ビームの照射位置の変動を最小にできるとともに、振動ミラー上での副走査方向の光ビームのビームスポット径を最小にすることができるので、必要な振動ミラーをより小型化することができる。

請求項４に記載の光走査装置は、複数の発光源からの光ビームが振動ミラーの近傍で交差するので、複数の発光源からの光ビームを振動ミラーによって偏向走査する際にも、振動ミラーを小型化することができ、小型化、高速化、広角化、高画質化を実現することができる。

請求項５に記載の光走査装置は、複数の発光源からの光ビームが振動ミラーの偏向面上で交差するので、複数の発光源からの光ビームを振動ミラーによって偏向走査する際にも、振動ミラーをさらに小型化することができ、小型化、高速化、広角化、高画質化を実現することができる。

請求項６に記載の画像形成装置においては、請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の光操作装置を備えているので、光ビームのケラレによる画質の劣化がなく、振動ミラーの小型化が可能となって、高画質、小型、高速化を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を、図１ないし図１８に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の構成を正面からみた説明図である。図２は、図１に示された画像形成装置の本発明の一実施形態にかかる光走査装置としてのレーザ書き込みユニットの分解斜視図である。図３は、図１に示された画像形成装置のレーザ書き込みユニットと感光体ドラムなどの要部を示す斜視図である。

画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像則ちカラー画像を、一枚の転写材としての記録紙７（図１に示す）に形成する。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付けて示す。画像形成装置１は、図１に示すように、装置本体２と、給紙ユニット３と、レジストローラ対１０と、転写ユニット４と、定着ユニット５と、光走査装置としてのレーザ書き込みユニット２２と、複数のプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋと、排紙部１６と、を少なくとも備えている。

装置本体２は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体２は、給紙ユニット３と、レジストローラ対１０と、転写ユニット４と、定着ユニット５と、レーザ書き込みユニット２２と、複数のプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを収容している。

給紙ユニット３は、装置本体２の下部に複数設けられている。給紙ユニット３は、前述した記録紙７を重ねて収容するとともに装置本体２に出し入れ自在な給紙カセット２３と、給紙コロ２４とを備えている。給紙コロ２４は、給紙カセット２３内の一番上の記録紙７に押し当てられている。給紙コロ２４は、前述した一番上の記録紙７を、レジストローラ対１０の一対のローラ１０ａ，１０ｂ間に送り出す。

レジストローラ対１０は、給紙ユニット３から転写ユニット４に搬送される記録紙７の搬送経路に設けられており、一対のローラ１０ａ，１０ｂを備えている。レジストローラ対１０は、一対のローラ１０ａ，１０ｂ間に記録紙７を挟み込み、該挟み込んだ記録紙７を、トナー像を重ね合わせ得るタイミング（副走査方向（図１中の左右方向）の記録開始のタイミング）に合わせて、転写ユニット４とプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋとの間に送り出す。

転写ユニット４は、給紙ユニット３の上方に設けられている。転写ユニット４は、複数のローラ２７と、転写ベルト２９を備えている。ローラ２７は、それぞれ、装置本体２に回転自在に設けられており、少なくとも一つが駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。転写ベルト２９は、無端環状に形成されており、前述した複数のローラ２７に掛け渡されている。転写ベルト２９は、前述した複数のローラ２７に掛け渡されることで、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの下方でかつ近傍に位置付けられている。転写ベルト２９は、モータなどによって少なくとも一つのローラ２７が回転駆動されることで、前述した複数のローラ２７の回りを循環（無端走行）する。

転写ユニット４は、転写ベルト２９が給紙ユニット３から送り出された記録紙７を各プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの感光体ドラム８の外表面に押し付けて、感光体ドラム８上のトナー像を記録紙７に転写する。転写ユニット４は、トナー像を転写した記録紙７を定着ユニット５に向けて送り出す。

定着ユニット５は、互いの間に記録紙７を挟む一対のローラ５ａ，５ｂを備えている。定着ユニット５は、一対のローラ５ａ，５ｂ間に転写ユニット４から送り出されてきた記録紙７を押圧加熱することで、感光体ドラム８から記録紙７上に転写されたトナー像を、該記録紙７に定着させる。

レーザ書き込みユニット２２は、装置本体２の上部即ち給紙ユニット３と転写ユニット４の上方に配置されている。レーザ書き込みユニット２２は、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの後述の帯電チャージャ９により一様に帯電された感光体ドラム８の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。レーザ書き込みユニット２２は、後述する振動ミラー８５の１周期の往復走査により、感光体ドラム８の外表面に２ライン毎の画像記録を行う（静電潜像を形成する）。なお、このレーザ書き込みユニット２２の詳細な構成は、後ほど説明する。

プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、それぞれ、転写ユニット４と、レーザ書き込みユニット２２との間に設けられている。プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、装置本体２に着脱自在である。プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、記録紙７の搬送方向（図１中の左右方向）に沿って、互いに並設されている。

プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、図２に示すように、カートリッジケース１１と、帯電装置としての帯電チャージャ９と、感光体（像担持体ともいう）としての感光体ドラム８と、クリーニング装置としてのクリーニングケース１２と、現像装置１３と、を備えている。このため、画像形成装置１は、帯電チャージャ９と、感光体ドラム８と、クリーニングケース１２と、現像装置１３と、を少なくとも備えている。

カートリッジケース１１は、装置本体２に着脱自在で、かつ帯電チャージャ９と、感光体ドラム８と、クリーニングケース１２と、現像装置１３と、を収容している。帯電チャージャ９は、感光体ドラム８の外表面を一様に帯電する。感光体ドラム８は、現像装置１３の後述する現像ローラ１５と間隔をあけて配されている。感光体ドラム８は、軸芯を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成されている。

感光体ドラム８は、対応するレーザ書き込みユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋにより、外表面上に静電潜像が形成される。感光体ドラム８は、外表面上に形成されかつ担持する静電潜像にトナーが吸着して現像し、こうして得られたトナー像を転写ベルト２９との間に位置付けられた記録紙７に転写する。なお、感光体ドラム８の外表面は、特許請求の範囲に記載された被走査面をなしている。クリーニングケース１２は、記録紙７にトナー像を転写した後に、感光体ドラム８の外表面に残留した転写残トナーを除去する。

現像装置１３は、トナーカートリッジ１７と、現像剤担持体としての現像ローラ１５とを少なくとも備えている。

トナーカートリッジ１７は、所望の色のトナーを収容して、当該トナーを現像ローラ１５の外表面に供給する。

現像ローラ１５は、感光体ドラム８と平行でかつ近接して配置されている。現像ローラ１５と感光体ドラム８との間の空間は、トナーを感光体ドラム８に吸着させて、静電潜像を現像してトナー像を得る現像領域をなしている。

現像装置１３は、トナーカートリッジ１７内のトナーなどを十分に攪拌し、この攪拌したトナーを現像ローラ１５の外表面に吸着する。そして、現像装置１３は、現像ローラ１５が回転して、トナーを感光体ドラム８に吸着させる。こうして、現像装置１３は、トナーを現像ローラ１５に担持し、現像領域に搬送して、感光体ドラム８上の静電潜像を現像して、トナー像を形成する。

排紙部１６は、装置本体２の上面に設けられた排紙トレー１８と、一対の排紙ローラ１９とを備えている。排紙ローラ１９は、互いの間に、定着ユニット５の一対のローラ５ａ，５ｂ間に挟まれてトナー像が定着された記録紙７が供給される。排紙ローラ１９は、トナー像が定着された記録紙７を排紙トレー１８上に排出する。

前述した構成の画像形成装置１は、以下に示すように、記録紙７に画像を形成する。まず、画像形成装置１は、感光体ドラム８を回転して、この感光体ドラム８の外表面を一様に帯電チャージャ９により帯電する。感光体ドラム８の外表面にレーザ書き込みユニット２２が光ビーム５９，６０，６１，６２を照射して、該感光体ドラム８の外表面に静電潜像を形成する。そして、静電潜像が現像領域に位置付けられると、現像装置１３の現像ローラ１５の外表面に吸着したトナーが感光体ドラム８の外表面に吸着して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム８の外表面に形成する。

そして、画像形成装置１は、給紙ユニット３の給紙コロ２４などにより搬送されてきた記録紙７が、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの感光体ドラム８と転写ユニット４の転写ベルト２９との間に位置して、各プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの感光体ドラム８の外表面上に形成されたトナー像を順次記録紙７に転写する。画像形成装置１は、定着ユニット５で、記録紙７にトナー像を定着して、この記録紙７を排紙部１６の排紙トレー１８上に排出する。こうして、画像形成装置１は、記録紙７にカラー画像を形成する。

以下、レーザ書き込みユニット２２（以下、単にユニットと記す）を詳細に説明する。各感光体ドラム８を走査するユニット２２は、図３に示すように、一体的に構成され、記録紙７の移動方向（図３中の矢印で示す）Ｋに沿って、等間隔で配列された４つの感光体ドラム８（以下、符号８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋで示す）に対し、各々に対応した後述する半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２を、振動ミラー８５での偏向後に再度分離して、導くことで同時に静電潜像を形成する。なお、以下、図面において、感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの軸芯と平行な方向を矢印Ｘで示し、主走査方向とよび、後述する振動ミラー８５で変更される光ビーム５９，６０，６１，６２の光軸と平行な方向を矢印Ｙで示し、光軸方向とよび、主走査方向Ｘと光軸方向Ｙとの双方に対し直交する方向を矢印Ｚで示し、副走査方向とよぶ。

ユニット２２は、図２及び図３に示すように、ユニット本体３０と、光源装置３１と、結像光学系３２と、調整手段としての調整機構３３（図９に示す）と、を備えている。ユニット本体３０は、図２に示すように、帯板状の板部材３４を三つ備えている。板部材３４は、互いに両端部が固定されて、平面形状がコ字状となった状態で装置本体２に取り付けられる。

光源装置３１は、図４に示すように、光学ハウジング３５と、光源部３６と、入射ミラー３７（図３に示す）と、線像形成レンズとしてのシリンダレンズ３８（図３に示す）と、偏向ユニット３９と、を備えている。光学ハウジング３５は、各々合成樹脂で形成されたハウジングケース４０と平板状の上カバー４１とを備えている。ハウジングケース４０は、平板状の底板４２と、該底板４２の外縁から立設した複数の側板４３と、仕切板４４とを一体に備えている。

互いに連なる三つの側板４３には、それぞれ、後述する一方の光源ユニット４８を取り付けるための嵌合孔４５と、後述する他方の光源ユニット４９を取り付けるための嵌合孔４５と、射出窓４６が設けられている。嵌合孔４５は、丸形に形成されている。射出窓４６は、扁平な四角形に形成されている。

仕切板４４は、ハウジングケース４０内即ち光学ハウジング３５内の空間を、偏向ユニット３９を収容するための空間と、偏向ユニット３９以外の物品を収容する空間とに仕切っている。仕切板４４には、矩形状の透過窓４７が設けられている。上カバー４１は、ハウジングケース４０の側板４３の底板４２から離れた側の縁で形成される上方開口を塞いで光学ハウジング３５を封止して、ハウジングケース４０に取り付けられる。

光源部３６は、図３に示すように、一対の光源ユニット４８，４９を備えている。一対の光源ユニット４８，４９は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、それぞれ、プリント基板５０と、一対の半導体レーザ５１，５２と、ホルダ部材５３と、一対のカップリングレンズ５４，５５と、調節ネジ５６と、プリント基板５０に実装された駆動回路５８（図１０に示す）と、を備えている。プリント基板５０は、絶縁性の基板と、該基板の外表面に形成された配線パターンなどを備えている。

半導体レーザ５１，５２は、それぞれが特許請求の範囲に記載された発光源をなしており、副走査方向Ｚに沿って、互いに間隔をあけて配置されているとともに、それぞれがプリント基板５０に実装されている。半導体レーザ５１，５２は、それぞれ、前述した感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋと１対１で対応している。即ち、各光源ユニット４８，４９は、２つのプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ分の発光源としての半導体レーザ５１，５２を備えている。半導体レーザ５１，５２は、対応した感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋに向かって光ビーム５９，６０，６１，６２を発する。

各光源ユニット４８，４９は、二つの半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２同士のなす角度が、２．５度となり、かつ後述する振動ミラー８５の偏向面９５の近傍又は該偏向面９５上で交差するように、これら二つの半導体レーザ５１，５２を配置している。

図示例では、一方の光源ユニット４８は、該光源ユニット４８の図示しない射出軸に対して、下方の半導体レーザ５２からの光ビーム６０が平行となり、上方の半導体レーザ５１からの光ビーム５９が２．５度傾くように、射出軸が主走査方向Ｘに対して下向きに１．２５度傾くように配置されている。他方の光源ユニット４９は、該光源ユニット４９の図示しない射出軸に対して、上方の半導体レーザ５１からの光ビーム６１が平行となり、下方の半導体レーザ５２からの光ビーム６２が２．５度傾くように、射出軸が主走査方向Ｘに対して上向きに１．２５度傾くように配置されている。こうして、各光源ユニット４８，４９の射出軸即ち各半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２が、振動ミラー８５の偏向面９５の近傍で交差するように、光源ユニット４８，４９が副走査方向Ｚに互いに高さを異ならせて配置されている。

また、各光源ユニット４８，４９の射出軸即ち各半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２が、振動ミラー８５の偏向面９５上で交差するように、光源ユニット４８，４９が副走査方向Ｚに互いに高さを異ならせて配置されるのが望ましい。

ホルダ部材５３は、厚手の平板状のホルダ本体６３と、一対の支柱６４と、二つのレーザ用位置決め孔６５と、二つの突起部６６と、一つの突起部６７と、二つの取付座面６８と、調節用ねじ孔６９と、を備えている。ホルダ本体６３には、副走査方向Ｚの両端から該副走査方向Ｚに向かって突出した支軸７０が設けられている。

支柱６４は、ホルダ本体６３の外縁部に設けられており、該ホルダ本体６３からプリント基板５０に向かって立設している。支柱６４は、プリント基板５０上に重ねられて、該プリント基板５０を貫通したねじがねじ込まれることで、ホルダ部材５３をプリント基板５０に固定する。

二つのレーザ用位置決め孔６５は、ホルダ本体６３を貫通しており、副走査方向Ｚに沿って互いに間隔をあけて配置されている。レーザ用位置決め孔６５は、内側に半導体レーザ５１，５２が侵入することで、当該半導体レーザ５１，５２を位置決めする。

突起部６６は、ホルダ本体６３からプリント基板５０から離れる方向即ち偏向ユニット３９に向かって凸に形成されている。二つの突起部６６は、互いの間に二つのレーザ用位置決め孔６５を位置付けている。突起部６６の外縁は、前述した嵌合孔４５の内縁に沿って形成されている。突起部６６は、嵌合孔４５内に嵌合して、光源ユニット４８，４９を光学ハウジング３５に対して位置決めする。

一つの突起部６７は、ホルダ本体６３からプリント基板５０から離れる方向即ち偏向ユニット３９に向かって凸に形成されている。突起部６７は、二つのレーザ用位置決め孔６５間でかつ二つの突起部６６間に配置されている。突起部６７には、レーザ用位置決め孔６５の内面と面一に形成された断面Ｕ字状の溝７１が形成されている。

二つの取付座面６８は、平板状に形成されかつ支軸７０に連なっている。取付座面６８は、その表面が、ホルダ本体６３の外表面と略面一となっている。調節用ねじ孔６９は、ホルダ本体６３の主走査方向Ｘの一端部に設けられ、かつホルダ本体６３を貫通している。

一対のカップリングレンズ５４，５５は、その光軸が半導体レーザ５１，５２の光軸と一致しかつ、射出する光ビーム５９，６０，６１，６２が平行光となるように半導体レーザ５１，５２との光軸方向Ｙの位置が調整されて、突起部６７の溝７１の内面との間にＵＶ接着剤が充填されて、突起部６７即ちホルダ本体６３に固定される。このため、勿論、半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２の光軸同士が、２．５度傾くように、カップリングレンズ５４，５５は、互いに光軸を傾かせて、配置されている。

調節ネジ５６は、調節用ねじ孔６９内にねじ込まれる。調節ネジ５６は、調節用ねじ孔６９内へのねじ込み量を適宜調整されることで、ホルダ本体６３から光学ハウジング３５への突出量が適宜変更される。

駆動回路５８は、図１０に示すように、フレームメモリ７２と、画像処理部７３と、ラインバッファ７４と、書込制御部７５と、光源駆動部７６と、画像クロック生成部７７とを備えている。各色毎にクラスター展開された画像データはフレームメモリ７２に各々一時保存され、画像処理部７３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、各半導体レーザ５１，５２に対応したラインバッファ７４に転送される。書込制御部７５は、ラインバッファ７４から、同期検知信号をトリガとして各々読み出されて独立に変調する。

画像クロック生成部７７は、高周波クロック生成回路７８と、カウンタ７９と、比較回路８０と、画素クロック制御回路８１とを備えている。カウンタ７９では、高周波クロック生成回路７８で生成された高周波クロックVCLKをカウントし、比較回路８０ではこのカウント値と、デューティ比に基いてあらかじめ設定される設定値ｆL、および、画素クロックの遷移タイミングとして外部から与えられ、位相シフト量を指示する位相データHとを比較し、カウント値が上記設定値Lと一致した際に画素クロックPCLKの立下りを指示する制御信号lを、位相データHと一致した際に画素クロックPCLKの立上がりを指示する制御信号hを出力する。この際、カウンタ７９は制御信号hと同時にリセットされ再び0からカウントを行なうことで、連続的なパルス列が形成できる。

こうして、1クロック毎に位相データHを与え、順次パルス周期が可変された画素クロックPCLKを生成する。実施例では、画素クロックPCLKは、高周波クロックVCLKの8分周とし、1／8クロックの分解能で位相が可変できるようにしている。

図１７は、任意の画素の位相をシフトした説明で、1／8クロックだけ位相を遅らせた例である。デューティ50％とすると設定値L＝3が与えられ、カウンタ７９で4カウントされ画素クロックPCLKを立ち下げる。1／8クロック位相を遅らせるとすると位相データH＝6が与えられ、7カウントで立上げる。同時にカウンタがリセットされるので、4カウントで再び立ち下げる。つまり、隣接するパルス周期が1／8クロック分縮められたことになる。

こうして生成された画素クロックPCLKは、光源駆動部７６に与えられ、この画素クロックPCLKに対してラインバッファ７４から読み出された画素データを重畳させた変調データにより、半導体レーザ５１，５２を駆動する。

図１８は、単一の周波数で変調した際の主走査方向Ｘに応じた各画素におけるビーム到達位置の補正量を示すが、主走査領域を複数、実施例では主走査領域を8つの領域に分割し、折れ線で近似することで各領域の境界で主走査位置ずれが0となるように、領域毎に位相シフト回数を設定し、階段状に補正する。

例えば、ｉ領域の画素数をＮi、各画素でのシフト量を画素ピッチｐの１／16単位とし、各領域の両端における主走査到達位置のずれがΔＬiであったとすると、
ｎi＝Ｎi・ｐ／16ΔＬi
となり、ｎi画素毎に位相をシフトしてやればよい。
画素クロックｆcとすると、トータルでの位相差Δtは、位相シフト回数Ｎi／ｎiを
用い
Δt＝1／16ｆc×∫(Ｎi／ｎi) di
となり、Ｎドット目の画素における位相差Δtについても同様に、それまでの位相シフ
トの累積回数により設定できる。

尚、分割された領域幅は均等であっても不均等であってもよく、分割数もいくつであっても構わないが、各画素でのシフト量が大きくなると、その段差が画像上目立ちやすくなるため、画素ピッチｐの１／4単位以下とするのが望ましく、逆に位相シフト量が小さくなると位相シフト回数が増えメモリ容量が増えてしまう。また、分割数が少ないほどメモリ容量が少なくてすむため、主走査到達位置ずれが大きい領域の領域幅を小さく、小さい領域の領域幅を大きく設定することが効率的である。

尚、半導体レーザ５１，５２の出力は、一般に、背面光を同一パッケージ内に装着される光量モニタ用のセンサによって一走査毎に画像領域にかかる前に検出され、1ライン記録中は一定値を保持するように発光源に印加する電流量を制御する。

前述した構成の光源ユニット４８，４９は、光学ハウジング３５の嵌合孔４５内に突起部６６が挿入されて、回転方向を位置決めして、圧入固定される。そして、光源ユニット４８，４９は、光学ハウジング３５の側板４３を貫通したねじが取付座面６８にねじ込まれて、光学ハウジング３５にネジ固定される。このとき、他方の光源ユニット４９は、一方の光源ユニット４９よりも副走査方向Ｚに低い位置に配置される。

このとき、調節ネジ５６のホルダ本体６３からの突出量を適宜変更しておく。すると、調節ネジ５６が光学ハウジング３５の側板４３に当接して、その突出量に応じて、ホルダ部材５３は、支軸７０を回転軸として弾性変形させて矢印方向(α方向)の傾きが調節される。こうして、振動ミラー８５の偏向面９５に入射する光ビーム５９，６０，６１，６２の主走査位置を変更可能としている。

これにより、振動ミラー８５の偏向面９５への主走査方向Ｘの光ビーム５９，６０，６１，６２の入射位置が当該偏向面９５の回転軸上となるように調整できるので、偏向面９５が波状に変形する場合においても、偏向面９５で反射された光ビーム５９，６０，６１，６２の波面収差を小さく抑え、また、スポット状の光ビームの結像位置のずれ（ピントずれ）を抑えることができ、形成する画質の劣化を抑制することができる。

また、ホルダ部材５３の傾きは、図１１に示すように、走査領域の両端にセンサ、例えば2次元CCDカメラ８２を配備しておき、主走査方向Ｘのビームスポット径が合致するように調節する。主走査領域の両端のビームスポット径が略一致し、走査領域全体にわたり、ビームスポット径を均一に揃えることができ、また、ビームスポット径の小径化もはかることができるので、高品質な画像形成を行うことが可能となる。

入射ミラー３７は、光学ハウジング３５内に収容されている。入射ミラー３７には、光源ユニット４８，４９の各半導体レーザ５１，５２からの四つの光ビーム５９，６０，６１，６２が入射して、当該四つの光ビーム５９，６０，６１，６２を出射する。入射ミラー３７は、各半導体レーザ５１，５２からの四つの光ビーム５９，６０，６１，６２が上下一列に並び（副走査方向Ｚに沿って並び）かつ副走査方向Ｚに間隔をあける状態で、当該四つの光ビーム５９，６０，６１，６２を出射する。

シリンダレンズ３８は、光学ハウジング３５内に収容されている。シリンダレンズ３８は、副走査方向に向きを偏向自在に設けられている。シリンダレンズ３８は、入射ミラー３７から出射された四つの光ビーム５９，６０，６１，６２が入射して、当該四つの光ビーム５９，６０，６１，６２を偏向ユニット３９の振動ミラー８５の偏向面９５に向かって出射する。シリンダレンズ３８は、振動ミラー８５の偏向面９５上で副走査方向Ｚに複数の光ビーム５９，６０，６１，６２を収束する。

このとき、振動ミラー８５の偏向面９５の法線に対して、主走査方向Ｘの入射角が各々２２．５度（＝α／２＋θｄ）となり、かつ振動ミラー８５の偏向面９５の近傍又は偏向面９５上で交差するように、光ビーム５９，６０，６１，６２が、振動ミラー８５の偏向面９５に入射する。

偏向ユニット３９は、図５に示すように、回路基板８３と、支持部材８４と、振動ミラー８５と、回路基板８３に実装された駆動回路１１０（図１３に示す）と、を備えている。本実施形態では、振動ミラー８５の回転トルクの発生方法として電磁駆動方式の例を説明する。

回路基板８３は、絶縁性の基板と、該基板の表面に形成された配線パターンとを備えている。尚、回路基板８３には、振動ミラー８５の駆動回路１１０を構成する制御ICや水晶発振子と、コネクタ８６などが実装され、当該コネクタ８６を介して電源からの電力および制御信号が入出力される。

支持部材８４は、合成樹脂で成形されている、支持部材８４は、回路基板８３の所定位置に位置決めされて、当該回路基板８３から立設している。支持部材８４は、振動ミラー８５が装着される。支持部材８４は、振動ミラー８５を、後述するねじり梁９７が主走査方向Ｘに対して直交し、偏向面９５が主走査方向Ｘに対し所定の角度、実施例では２２．５度傾くように位置決めする位置決め部８７と、振動ミラー８５の実装基板９０の外縁に係止する押え爪８８と、振動ミラー８５の後述する実装基板９０の一辺に形成されている配線端子１２７が装着時に接触するように金属製端子群を配列したエッジコネクタ部８９とを一体に備えている。

振動ミラー８５は、図６（ａ）に示すように、偏向面９５がねじり梁９７で軸支されており、後述するように、Si基板からエッチングにより外形を貫通して作製し、実装基板９０に装着されて得られる。本実施形態では、一対のSi基板を背合わせで、貼り合わせられて一体となったモジュールを示している。

こうして得られた振動ミラー８５は、実装基板９０の一辺を上記したエッジコネクタ部８９に挿入し、かつ押え爪８８によって外縁が係止されて、実装基板９０の両側面を位置決め部８７に沿わせて、支持部材８４に支えられる。こうすることで、電気的な配線が同時になされ、各々の振動ミラー８５が個別に交換できるようにしている。

振動ミラー８５は、図６及び図７に示すように、実装基板９０と、ミラー部９１とを備えている。実装基板９０上には、ミラー部９１を装着する枠状の台座９２と、ミラー部９１を囲うように形成されたヨーク９３が設けられている。上記ヨーク９３には、一対の永久磁石９４が取り付けられている。これら一対の永久磁石９４は、S極とN極とが、ねじり梁９７の長手方向に対して直交する方向に沿って、互いに相対している。一対の永久磁石９４は、ねじり梁９７の長手方向に対して直交する方向に磁界を発生する。

ミラー部９１は、表面に偏向面９５を形成して振動子をなす可動部９６と、一端が可動部９６の副走査方向Ｚの両端に連なりかつ該副走査方向Ｚの両端から該副走査方向Ｚに沿って立設した回転軸をなすねじり梁９７と、内縁がねじり梁９７の他端に連なった支持部をなす枠状のフレーム９８（枠体に相当）とを備え、少なくとも一枚のSi基板をエッチングにより切り抜いて形成される。本実施形態では、ミラー部９１は、SOI基板と呼ばれる厚みが60μmと140μmの2枚の基板１０５，１０６が酸化膜を挟んであらかじめ接合されたウエハを用いて得られる。

可動部９６は、平面コイル９９（図６（ｂ）に示す）が形成される振動板１００と、振動板１００の主走査方向Ｘの両端から立設した補強梁１０１と、振動板１００に積層されて前述した偏向面９５が形成される可動ミラー１０２とを備えている。ねじり梁９７は、ねじられるようになっており、ねじられることで、可動部９６即ち偏向面９５を回動自在とする。フレーム９８は、一対のフレーム１０３，１０４が積層されて構成されている。このように、振動ミラー８５は、枠体としてのフレーム９８と、該フレーム９８の内縁に一端が連なったねじり梁９７と、ねじり梁９７の他端に連なりかつ光源部３６からの光ビーム５９，６０，６１，６２を偏向可能であるとともにねじり梁９７を中心として回動自在な偏向面９５と、を有して、ねじり梁９７を中心として偏向面９５が回動することで光源部３６からの光ビーム５９，６０，６１，６２を偏向面９５で偏向して被走査面上に主走査方向Ｘに往復走査させる。

前述したミラー部９１は、まず、厚みが140μmの基板(第2の基板)１０５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９７、平面コイル９９が形成される振動板１００、可動部９６の骨格をなす補強梁１０１と、フレーム１０３とを残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通させる。次に、厚みが60μm基板(第１の基板)１０６の表面側からKOHなどの異方性エッチングによって、可動ミラー１０２と、フレーム１０４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９６の周囲の酸化膜を除去して分離しミラー部９１を形成する。

ここで、ねじり梁９７、補強梁１０１の幅は40〜60μmとした。上記したように可動部９６の慣性モーメントIは、当該可動部９６即ち偏向面９５の振れ角を大きくとるには小さい方が望ましく、反面、慣性力によって偏向面９５が変形してしまうため、本実施形態では、可動部９６を肉抜きした構造としている。

さらに、可動ミラー１０２の表面を含んだ厚みが60μmの基板１０６の表面にアルミニウム薄膜を蒸着して偏向面９５を形成し、厚みが140μmの基板１０５の表面には銅薄膜で平面コイル９９と、ねじり梁９７を介して配線された端子１０７、および、トリミング用のパッチ１０８を形成する。当然、振動板１００側に薄膜状の永久磁石を設け、フレーム１０４側に平面コイル９９を形成する構成とすることもできる。

ミラー部９１は、偏向面９５を表に向けた状態で、台座９２に装着される。ミラー部９１は、各端子１０７間に電流を流すことにより平面コイル９９のねじり梁９７に平行な各辺にローレンツ力が生じ、ねじり梁９７をねじって、可動部９６即ち偏向面９５を回転する回転トルクを発生し、電流を切るとねじり梁９７の弾性復元力により、可動部９６がフレーム９８と面一となる位置に復帰する。

従って、平面コイル９９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１０２を往復振動させることができる。また、ミラー部９１の偏向面９５の法線は、光ビーム５９，６０，６１，６２の光軸と同一平面上に位置するように、偏向ユニット３９即ち振動ミラー８５と光源部３６の各光源ユニット４８，４９の半導体レーザ５１，５２とが配置されている。

そして、この電流の切り換える周期を、ミラー部９１を構成する構造体のねじり梁９７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、可動部９６即ち偏向面９５の振幅が励起されて、当該可動部９６即ち偏向面９５が大きな振れ角で回動することができる。

従って、通常は、光ビーム５９，６０，６１，６２を主走査方向Ｘに１往復させる走査周波数fdを、この共振振動数f0に合わせて設定、あるいは追従するように制御しているが、共振振動数f0は上記したように、ミラー部９１を構成する可動部９６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、複数のミラー部９１を用いる場合、各々の走査周波数fdを揃えることが困難となる。

この共振振動数f0のばらつきは、エッチング（マイクロマシニング）のプロセスの能力にもよるが、±200Hz程度生じてしまう。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、A4サイズの画像を形成する際には、最終端では数十ｍｍもの倍率ずれになってしまう。

選別によって共振振動数f0の近いものを組み合わせることはできるが、生産効率が悪いうえ、交換を行う際には常に対で扱う必要があるためコストもかかる。そこで、複数のミラー部９１を用いる場合、実装基板９０に装着する前に、可動部９６の裏側に形成したパッチ１０８に炭酸ガスレーザなどにより切り込みを入れて可動部９６の質量を徐々に減らしていくことで慣性モーメントを調整し、個体間の寸法差があっても共振振動数f0が概略一致させている。本実施形態では、共振振動数f0が±50Hzに入るように調整している。

そして、その周波数帯域内で、共振振動数f0によらず、走査周波数fdを設定している。前述した可動部９６の質量を調整する際には、図１２に示すように、ミラー部９１に加振装置により走査周波数に相当する振動を付与しながら、ミラー部９１の裏側よりパッチ１０８に炭酸ガスレーザを照射して、共振によって急峻に可動部９６の振れ角が増大するまで切込みを入れていく。共振状態の検出はミラー部９１の表側に光源装置からのビームをあて、偏向面９５により反射されたビームを振幅検出装置で受光させることで、当該ビームの振れを検出することにより行うことができる。尚、このような減量方式のトリミングによらずとも、バランスウエイトを付着していく増量方式の方法によってもよい。

図１３に示す駆動回路１１０は、駆動パルスを生成する駆動パルス生成部１１１と、ＰＬＬ回路１１２と、ゲイン調整部１１３と、可動ミラー駆動部１１４とを備えて、上記したように、ミラー部９１の裏側に形成した平面コイル９９に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を印加して、可動部９６の振れ角θが一定となるように平面コイル９９に流す電流のゲインを調節する。

電流の流れる方向を切り換える周波数fと振れ角θとの関係は、図１４に示すように、一般に、共振振動数f0をピークとした周波数特性となり、走査周波数fdを共振振動数f0に一致させれば、可動部９６即ち偏向面９５の振れ角を最も大きくすることができるが、共振振動数f0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駆動部１１４において固定電極に印加する駆動周波数を共振振動数f0に合うよう設定することができるが、温度変化に伴うねじり梁９７のバネ定数の変化などで、共振振動数f0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。

そこで、本実施形態では、走査周波数fdを共振振動数f0から外した単一周波数に固定し、ゲイン調整を行うことで、振れ角θを増減できるようにしている。具体的には、共振振動数f0＝2ｋHzに対し、走査周波数fdを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、振動ミラー８５の偏向面９５により走査された光ビーム５９，６０，６１，６２を、走査領域の始端に配備した同期検知センサ１１５において、復走査時に検出した検出信号と往走査時に検出した検出信号との時間差により検出し、振れ角θが一定となるように制御している。

ここで、ミラー部９１の可動部９６は共振振動されるため、図１５に示すように、時間ｔとともにｓｉｎ（サイン）波状に走査角θが変化する。従って、ミラー部９１の可動部９６即ち偏向面９５の最大振れ角つまり振幅をθ0とすると、
θ＝θ0・sin2πfd・tとなる。

同期検知センサ１１５において走査角を2θsに対応したビームを検出すると、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。

尚、復走査での光ビーム５９，６０，６１，６２の検出から往走査での光ビーム５９，６０，６１，６２の検出に至る期間、振動ミラー８５の可動部９６の偏向面９５の振れ角でいうと、θ0＞θ＞θsなる期間では、発光源としての半導体レーザ５１，５２の発光を禁止するようにしている。

被走査面である感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの外表面上では、時間に対して各画素の間隔が均一となるように主走査ドットを形成する必要がある。一方、振動ミラー８５の可動部９６即ち偏向面９５は、図１６に示すように、時間とともに振れ角θの変化率が加速度的に小さくなるため、主走査領域の両端にいくに従って感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの外表面上では画素の間隔が狭まってしまう。

一般に、このずれは、光源装置３１から各感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋとの間に配置される走査レンズにf・arcsinレンズを用いることによって補正するが、仮に、ポリゴンミラーでの走査と同様に画素クロックを単一の周波数で変調した際、時間に対して走査角2θが比例、つまり等速度で変化するようにするためには、主走査領域端で主走査位置の補正量が最も大きくなるように主走査方向Ｘに沿ったパワー(屈折力)を設定する必要がある。

このとき、像高0、つまり画像中心から任意の像高Hまでの時間をｔとすると、像高Hと振れ角θ(走査角2θ)との関係は、
H＝ω・t＝(ω／2πfd)・sin^-1(θ／θ0)となる。ここで、ωは定数。

ところが、この画素の間隔の疎密、いわゆるリニアリティの補正量が大きくなると、走査レンズの主走査方向Ｘに沿ったパワーの偏差が大きくなり、感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの外表面における各画素に対応した光ビーム５９，６０，６１，６２のスポット径の変化も大きくなってしまう。また、上記したように振動ミラー８５の可動部９６の振幅中心と光軸とが一致していないことによって光軸に非対称な曲面を有する走査レンズが必要になるため、本実施形態では画素クロックの位相Δtを主走査位置に応じて可変することで、主走査方向Ｘに沿った走査レンズのパワーの偏差がなるべく小さくように、また、非対称成分を補正するようにしている。

いま、画素クロックの位相Δtを変化させることに伴う走査角の変化を2Δθとすると、
H＝(ω／2πfd)・sin^-1[(θ−Δθ)／θ0]
Δθ／θ0＝sin2πfdｔ―sin2πfd(ｔ−Δt)となる関係式となる。
ここで、走査レンズとしてfθレンズと同様のパワー配分となるようにし、その残差を画素クロックの位相Δtにより補正する場合、
H＝(ω／2πfd)・[(θ−Δθ)／θ0]
＝(ω／2πfd)・sin^-1(θ／θ0)
Δθ／θ0＝θ／θ0−sin^-1(θ／θ0)となる関係式となり、
主走査方向に沿った所定画素の位相Δt(sec)は、
(θ／θ0)−sin^-1(θ／θ0)＝sin2πfdｔ−sin2πfd(ｔ−Δt)となる関係式に基づいて決定されるように、半導体レーザ５１，５２を変調すればよい。

前述した偏向ユニット３９は、光学ハウジング３５内に収容されて、シリンダレンズ３８から複数の光ビーム５９，６０，６１，６２が偏向面９５に導かれる。そして、偏向ユニット３９は、偏向面９５上に収束された光ビーム５９，６０，６１，６２を偏向して、結像光学系３２の後述するｆθレンズ１１６に向かって出射する。このとき、偏向面９５によって、偏向された後の光ビーム５９，６０，６１，６２は、互いに分離するように間隔を拡げつつｆθレンズ１１６に入射する。偏向ユニット３９は、光学ハウジング３５内に収容されて、外気から遮断されることで、外気の対流による振幅の変化が防止される。

前述した光源装置３１は、各光源ユニット４８，４９の半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２をｆθレンズ１１６に向かって出射する。光源装置３１は、互いに平行な一対の板部材３４間に挟まれて、残りの一つの板部材３４と間隔をあけて、当該一対の板部材３４とねじなどによって固定される。

結像光学系３２は、図３に示すように、走査レンズとしてのｆθレンズ１１６と、四つのトロイダルレンズ１１７Ｙ，１１７Ｍ，１１７Ｃ，１１７Ｋと、複数の折返しミラー１１８と、を備えている。ｆθレンズ１１６は、長手方向が感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの長手方向と平行な棒状に形成され、前述した光学ハウジング３５の射出窓４６内に取り付けられて、接着剤によって固定される。ｆθレンズ１１６は、主走査方向Ｘの中央部が光源装置３１から端なれる方向に凸に形成されている。ｆθレンズ１１６は、全ての光ビーム５９，６０，６１，６２が通過するとともに、副走査方向Ｚには周速力を有していない。

トロイダルレンズ１１７Ｙ，１１７Ｍ，１１７Ｃ，１１７Ｋは、感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋと１対１で対応して設けられている。トロイダルレンズ１１７Ｙ，１１７Ｍ，１１７Ｃ，１１７Ｋは、長手方向が、感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの長手方向と平行な棒状に形成され、断面トロイダル形に形成されている。トロイダルレンズ１１７Ｙ，１１７Ｍ，１１７Ｃ，１１７Ｋは、対応する感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの外表面上を走査する一つの光ビーム５９，６０，６１，６２のみが通過する。

複数の折返しミラー１１８は、長手方向が、感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの長手方向と平行な帯板状に形成されている。折返しミラー１１８は、ｆθレンズ１１６を通過した光ビーム５９，６０，６１，６２を、各トロイダルレンズ１１７Ｙ，１１７Ｍ，１１７Ｃ，１１７Ｋを介して感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの外表面に導くように、適宜箇所に配置されている。

前述したトロイダルレンズ１１７Ｙ，１１７Ｍ，１１７Ｃ，１１７Ｋ及び折返しミラー１１８は、互いに平行な一対の板部材３４間に挟まれて、恰も当該一対の板部材３４間に架橋された格好でユニット本体３０に取り付けられている。

前述した構成の結像光学系３２は、光源装置３１の振動ミラー８５の偏向面９５からｆθレンズ１１６に全ての光ビーム５９，６０，６１，６２が入射する。ｆθレンズ１１６を通った各光源ユニット４８，４９からの光ビーム５９，６０，６１，６２のうち、光源ユニット４９の下方の半導体レーザ５２からの光ビーム６２は、折返しミラー１１８で反射され、トロイダルレンズ１１７Ｙを介して感光体ドラム８Ｙ上にスポット状に結像し、イエロー色の画像情報に基いた静電潜像を形成する。

光源ユニット４９の上方の半導体レーザ５１からの光ビーム６１は、折返しミラー１１８で反射され、トロイダルレンズ１１７Ｍ、折返しミラー１１８を介して感光体ドラム８Ｍ上にスポット状に結像し、マゼンタ色の画像情報に基いた静電潜像を形成する。

光源ユニット４８の下方の半導体レーザ５２からの光ビーム６０は、折返しミラー１１８で反射され、トロイダルレンズ１１７Ｃ、折返しミラー１１８を介して感光体ドラム８Ｃ上にスポット状に結像し、シアン色の画像情報に基いた静電潜像を形成する。

光源ユニット４８の上方の半導体レーザ５１からの光ビーム５９は、折返しミラー１１８で反射され、トロイダルレンズ１１７Ｋ、折返しミラー１１８を介して感光体ドラム８Ｋ上にスポット状に結像し、ブラック色の画像情報に基いた静電潜像を形成する。

前述した構成のユニット２２は、光源装置３１の振動ミラー８５に対して、各光源ユニット４８，４９からの四つの光ビーム５９，６０，６１，６２を副走査方向Ｚに異なる入射角で斜入射させることで、各光源ユニット４８，４９からの四つの光ビーム５９，６０，６１，６２を、一括して偏向して、感動体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの外表面上に走査させている。

調整機構３３は、図９に示すように、モータ１１９と、ピニオン１２０と、ラック１２１とを備えている。モータ１１９は、光源装置３１の光学ハウジング３５内に収容されて、当該光学ハウジング３５に固定されている。モータ１１９としては、回転方向を切り替えることができ、且つ、回転量を容易に制御できるステッピングモータなどが用いられる。ピニオン１２０は、モータ１１９の出力軸に取り付けられている。ラック１２１は、シリンダレンズ３８に固定され、かつピニオン１２０と噛み合っている。

調整機構３３は、モータ１１９の駆動力によって、シリンダレンズ３８の向きを副走査方向Ｚのみに変更する。そして、調整機構３３は、光源部３６の各光源ユニット４８，４９の各半導体レーザ５１，５２から偏向面９５にいたる光ビーム５９，６０，６１，６２の向きを、副走査方向Ｚに変更する。そして、調整機構３３は、振動ミラー８５の偏向面９５上の各光ビーム５９，６０，６１，６２の線像が、振動ミラー８５の偏向面９５の副走査方向Ｚの中央に位置するように調整する。こうして、調整機構３３は、モータ１１９の駆動力によって、シリンダレンズ３８の向きを副走査方向Ｚのみに変更して、光源部３６から偏向面９５に至る光ビーム５９，６０，６１，６２の向きを、副走査方向Ｚに変更して、当該光ビーム５９，６０，６１，６２が偏向面９５の中央に照射されようにする。このように、調整機構３３は、光ビーム５９，６０，６１，６２が振動ミラー８５の偏向面９５の中央に照射されることを可能として、振動ミラー８５の偏向面９５上で各光ビーム５９，６０，６１，６２のケラレが発生しないような構成としている。

また、前述したユニット２２は、図６に示すように、光ビーム５９，６０，６１，６２の光束幅が振動ミラー８５の偏向面９５の径よりも小さくなるように、図示しないアパーチャ（図示せず）を設けている。

また、ユニット２２は、各光源ユニット４８，４９の半導体レーザ５１，５２を同期させて駆動するための同期検知センサ１１５を備えている。同期検知センサ１１５へは振動ミラー８５の偏向面９５で偏向された光ビーム５９，６０，６１，６２が走査レンズとしてのｆθレンズ１１６の脇をすり抜け、結像レンズ１２２により集束されて、入射される。同期検知センサ１１５は、その検出信号をもとに、各光源ユニット４８，４９の半導体レーザ５１，５２の同期検知信号を生成している。

従来、光源ユニット４８，４９から振動ミラー８５の偏向面９５への入射角αと振動ミラー８５の可動部９６即ち偏向面９５の振れ角(振幅)θ0との関係は、α＞2θ0であり、最大偏向角2θmax＝α＋2θ0としていた。

しかしながら、有効走査率(θd／θ0)を所定値以下、本実施形態では、0.6以下に抑えるために、
θ0≧α/2＞θd
θ0≧θs＞θd
ここで、θdは感光体ドラム８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋの外表面上を走査する有効振れ角、θsは同期検知時の振れ角である。

前述したθ0、α、θd、θsの関係を満たすように、半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２の平均入射角αを設定している。具体的には、本実施形態では、θ0＝25°、θd＝15°、α＝45°、θs＝18°としている。尚、同期検知センサ１１５を、θs＞α/2となるように配置してもよい。

図１１では、振幅中心が走査レンズとしてのｆθレンズ１１６の光軸と一致しない例、つまり、振幅中心を光源ユニット４８，４９側にずらして振動させる例を示している。しかしながら、本実施形態では、振幅中心を走査レンズとしてのｆθレンズ１１６の光軸と一致する配置としており、走査レンズとしてのｆθレンズ１１６乃至トロイダルレンズ１１７Ｙ，１１７Ｍ，１１７Ｃ，１１７Ｋの面形状が主走査方向に沿って対称な曲面形状となるようにしている。

上記したように、振動ミラー８５の偏向面９５は、可動部９６の往復振動に伴なって波状に変形する。この変形量δは振幅θ0の時、最大となり、振れ角0からθ0への変化により比例的に変化量が大きくなるといった傾向がある。つまり、走査領域を走査する振れ角θdは、走査レンズとしてのｆθレンズ１１６の画角により定まってしまうため、走査領域を走査する振れ角θdの振幅θ0に対する比、有効走査率(θd／θ0)が小さい方が偏向面９５の変形の影響を受け難いということになる。

しかしながら、振幅θ0を大きくするにはミラー部９１を構成する基板１０５，１０６の質量を小さくする必要があり、逆に、ミラー部９１を構成する基板１０５，１０６を薄くすれば変形量が大きくなってしまうという相反する関係がある。

本実施形態では、ミラー部９１の可動部９６の角速度が比較的一定な振れ角の範囲内に有効走査率(θd／θ0)を設定し、被走査領域を走査する振れ角θdを振幅θ0の60％以下とすることで、変形を抑制している。

また、画像形成装置１は、図３に示すように、転写ベルト２９の出口ローラー部に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１２３を設けている。検出手段１２３は、転写ベルト２９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１２３は、照明用のLED素子１２４と反射光を受光するフォトセンサ１２５および一対の集光レンズ１２６とを備え、転写ベルト２９の幅方向の左右両端と中央の3ヵ所に配備されている。検出手段１２３は、転写ベルト２９の移動に応じて基準色であるブラックと各色との検出時間差を読み取っていく。

本実施形態によれば、光ビーム５９，６０，６１，６２の副走査方向Ｚの向きを変更する調整機構３３を備えているので、光ビーム５９，６０，６１，６２を振動ミラー８５の偏向面９５の中央に照射することができる。そのために、取付・加工公差などが生じたり、振動ミラー８５を小型化しても、光ビーム５９，６０，６１，６２を振動ミラ８５ーの副走査方向Ｚの中央に確実に導くことができる。

よって、振動ミラー８５の偏向面９５が恰も波うって変形しても、偏向面９５の中央部の変形量が少ないため、振動ミラー８５を厚くすることなく、結像位置の光ビーム５９，６０，６１，６２が太くなったりピントずれが生じることを防止でき、光ビーム５９，６０，６１，６２のケラレによるフレア光などの散乱光の発生を抑え、地汚れなどの画質の劣化がない、高品質な画像を形成することができるとともに、振動ミラー８５の小型化による慣性モーメントの低減によって、高速化、広角化、高画質化を実現することができる。

調整機構３３が光源部３６と振動ミラー８５との間に設けられているので、振動ミラー８５よりも被走査面寄りの結像光学系に影響を与えることなく、振動ミラー８５上の副走査方向Ｚにおける光ビーム５９，６０，６１，６２の光束位置を調整することができる。

また、シリンダレンズ３８が光源部３６と振動ミラー８５との間に設けられているので、振動ミラー８５の偏向面９５上の副走査方向Ｚの光ビーム５９，６０，６１，６２の光束位置の調整を効率良く行うことができる。

半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２が振動ミラー８５の近傍で交差するので、複数の半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２を振動ミラー８５によって偏向走査する際にも、振動ミラー８５を小型化することができ、小型化、高速化、広角化、高画質化を実現することができる。

複数の半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２が振動ミラー８５の偏向面９５上で交差するので、複数の半導体レーザ５１，５２からの光ビーム５９，６０，６１，６２を振動ミラー８５によって偏向走査する際にも、振動ミラー８５をさらに小型化することができ、小型化、高速化、広角化、高画質化を実現することができる。

画像形成装置１は、前述したユニット２２を備えているので、光ビーム５９，６０，６１，６２のケラレによる画質の劣化がなく、振動ミラー８５の小型化が可能となって、高画質、小型、高速化を図ることができる。

前述した実施形態では、調整機構３３は、ラック１２１とピニオン１２０を備えている。しかしながら、本発明では、調整機構３３は、リードスクリューなどを備えて構成されても良く、圧電素子などを備えていても良い。要するに、本発明では、調整機構３３は、副走査方向Ｚに光ビーム５９，６０，６１，６２の向きを変更可能な手段であれば何でも良い。

また、本発明では、シリンダレンズ３８ではなく、光源ユニット４８，４９、または、偏向ユニット３９などに副走査方向Ｚに光ビーム５９，６０，６１，６２の向きを変更可能とする調整機構３３を取り付けても良い。

また、前述した実施形態では、光源ユニット４８，４９のホルダ部材５３に調節ネジ５６をねじ込むことで、主走査方向Ｘに光ビーム５９，６０，６１，６２の向きを変更可能にしている。しかしながら、本発明では、主走査方向Ｘに光ビーム５９，６０，６１，６２の向きを変更する手段を、偏向ユニット３９に設けても良く、振動ミラー８５に入射前の光学系の光学素子のいずれかに設けても良い。また、主走査方向Ｘに光ビーム５９，６０，６１，６２の向きを変更するのではなく、主走査方向Ｘに光ビーム５９，６０，６１，６２を平行移動させる位置調整手段を、偏向ユニット３９もしくは、偏向ユニット３９前の光学系のいずれかの光学素子に設けて、振動ミラー８５の偏向面９５への光ビーム５９，６０，６１，６２の主走査方向Ｘの入射位置を調整しても良い。また、光ビーム５９，６０，６１，６２の振動ミラー８５の偏向面９５への主走査方向Ｘの入射位置を調整する手段として、アパーチャを振動ミラー８５の近傍に配置して、より効率良く調整を行っても良い。

また、本発明では、図１９に示すように、光源ユニット４８，４９の調節用ねじ孔６９の位置を変更することで、光源ユニット４８，４９もしくはシリンダレンズ３８を、主走査方向Ｘを中心として回転させることにより、光ビーム５９，６０，６１，６２の振動ミラー８５の偏向面９５上の副走査方向Ｚの照射位置を調整しても良い。この場合、ホルダ部材５３の半導体レーザ５１，５２と副走査方向Ｚに沿って並ぶ位置に調節用ねじ孔６９を設ける。なお、図１９において、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。これにより、振動ミラー８５の偏向面９５に入射する光ビーム５９，６０，６１，６２の副走査方向Ｚの位置を変更できるようにしている。また、本発明では、調節用ねじ孔６９を複数設けて、光ビーム５９，６０，６１，６２の向きを副走査方向Ｚと主走査方向Ｘとの双方に変更可能としても良い。

また、本発明では、図２０に示すように、一つの感光体ドラム８の外表面を、単一の振動ミラー８５により走査する方式の光走査装置でも適用することができる。なお、図２０において、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。図２０に示された場合では、光源部３６の光源ユニット４８からの光ビーム５９の光軸と振動ミラー８５の偏向面９５の法線とが同一平面上に位置するように、光源部３６と振動ミラー８５とが配置されている。勿論、この図２０に示された場合において、図示しないが前述した実施形態と同様に、調整機構３３を備えている。

図２０に示された場合では、図示するように光源ユニット４８からの光ビーム５９を、振動ミラー８５で偏向反射し、感光体ドラム８に導くことで静電潜像を形成する。図２０において、光ビーム５９の光軸と、振動ミラー８５の偏向面９５の法線とが、主走査面に対して等しい角度を成している。

光源ユニット４８からの光ビーム５９は、振動ミラー８５の偏向面９５の法線に対し主走査方向Ｘでの入射角が各々22.5°（＝α/2＋θd）となるように入射され、振動ミラー８５上近傍にてシリンダレンズ３８によって形成される線像を成す。振動ミラー８５によって偏向された光ビームは、ｆθレンズ１１６を通過し、折返しミラー１１８で反射され、感光体ドラム８上にスポット状に結像し、画像情報に基いた静電潜像を形成する。

図２０に示された場合においても前述した実施形態と同様に、光ビーム５９の光束幅は振動ミラー８５の偏向面９５の径よりも小さくなるように、アパーチャを設けており、また、光ビーム５９の振動ミラー８５の偏向面９５上における線像は、振動ミラー８５の偏向面９５の副走査方向Ｚの中央に位置するように調整し、光ビーム５９のケラレが発生しないようにしている。

この場合によれば、光源部３６からの光ビーム５９と、振動ミラー８５の偏向面９５の法線とが同一平面上に配置されているので、光源部３６や振動ミラー８５の取付・加工公差などの振動ミラー８５への副走査方向Ｚにおける光ビーム５９の照射位置の変動を最小にできるとともに、振動ミラー８５上での副走査方向Ｚの光ビーム５９のビームスポット径を最小にすることができるので、必要な振動ミラー８５をより小型化することができる。

振動ミラー８５の偏向面９５上の副走査方向Ｚの照射位置を調整する手段として、前述した実施形態と同様に、シリンダレンズ３８や、光源ユニット４８や、偏向ユニット３９に取り付けられたラック１２１と、該ラック１２１と噛み合うピニオン１２０を回転するモータ１１９などを備えた調整機構３３を備えている。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の構成を正面からみた説明図である。 図１に示された画像形成装置のレーザ書き込みユニットの分解斜視図である。 図１に示された画像形成装置のレーザ書き込みユニットや感光体ドラムなどを示す斜視図である。 図３に示されたレーザ書き込みユニットの光源装置の分解斜視図である。 図４に示された光源装置の偏向ユニットの分解斜視図である。 （ａ）は図５に示された偏向ユニットの振動ミラーの正面図であり、（ｂ）は図６（ａ）に示された振動ミラーのミラー部の背面図であり、（ｃ）は図６（ｂ）中のＶＩＣ−ＶＩＣ線に沿う断面図である。 図６（ａ）に示された振動ミラーの分解斜視図である。 （ａ）は図５に示された光源装置の光源ユニットの分解斜視図であり、（ｂ）は図８（ａ）に示された光源ユニットを背面側からみた斜視図である。 図３に示されたレーザ書き込みユニットの調整機構を示す斜視図である。 図８（ａ）に示された光源ユニットの駆動回路のブロック図である。 図３に示されたレーザ書き込みユニットの要部の平面図である。 図６（ｂ）に示されたミラー部のトリミングを行うトリミング装置の構成を示すブロック図である。 図４に示された光源装置の偏向ユニットの駆動回路のブロック図である。 図６（ｂ）に示された振動ミラーのミラー部の平面コイルに印加する電流の周波数と可動部の振れ角との関係を示す説明図である。 図６（ｂ）に示された振動ミラーのミラー部の振れ角の変化を示す説明図である。 図６（ｂ）に示された振動ミラーのミラー部の可動部の振れ角の変化率を示す説明図である。 1／8クロックだけ位相を遅らせた例を示す説明図である。 単一の周波数で変調した際の主走査方向に応じた各画素におけるビーム到達位置の補正量を示す説明図である。 （ａ）は図８（ａ）に示された光源装置の光源ユニットの変形例の分解斜視図であり、（ｂ）は図１９（ａ）に示された光源ユニットの変形例を背面側からみた斜視図である。 図３に示されたレーザ書き込みユニットの変形例などを示す斜視図である。 従来の振動ミラーなどを示す斜視図である。 図２１に示された振動ミラーが波打った状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
８，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ 感光体ドラム（感光体）
９ 帯電チャージャ（帯電装置）
１３ 現像装置
２２ レーザ書き込みユニット（光走査装置）
３２ 結像光学系
３３ 調整機構（調整手段）
３６ 光源部
３８ シリンダレンズ（線像形成レンズ）
５１，５２ 半導体レーザ（発光源）
５９，６０，６１，６２ 光ビーム
８５ 振動ミラー
９５ 偏向面
９７ ねじり梁
９８ フレーム（枠体）
Ｘ 主走査方向
Ｚ 副走査方向

Claims (6)

1. 光ビームを発する光源部と、
   枠体と、該枠体の内縁に一端が連なったねじり梁と、前記ねじり梁の他端に連なりかつ前記光源部からの光ビームを偏向可能であるとともに前記ねじり梁を中心として回動自在な偏向面と、を有する振動ミラーと、
   前記振動ミラーによって偏向された光ビームを被走査面上にスポット状に結像する結像光学系と、
   を備えた光走査装置において、
   前記光源部から前記偏向面に至る光ビームの向きを、副走査方向に変更して、当該光ビームが前記偏向面の中央に照射されるようにした調整手段を備えたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記光源部と前記振動ミラーとの間に設けられかつ前記光源部からの光ビームを前記偏向面上に収束させる線像形成レンズが備えられ、そして、
   前記調整手段が、前記線像形成レンズに取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記光源部からの光ビームの光軸と前記振動ミラーの前記偏向面の法線とが、同一平面上に位置するように、前記光源部と前記振動ミラーとが、配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記光源部が、それぞれ光ビームを発する発光源を複数有し、そして、
   前記光源部からの複数の光ビームが、前記振動ミラーの前記偏向面の近傍で交差するように、前記複数の発光源と前記振動ミラーとが配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記光源部からの複数の光ビームが、前記振動ミラーの前記偏向面上で交差するように、前記複数の発光源と前記振動ミラーとが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 感光体と、帯電装置と、現像装置と、光走査装置とを少なくとも備えた画像形成装置において、上記光走査装置として、請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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