JP2008185918A

JP2008185918A - 光走査装置

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Publication number: JP2008185918A
Application number: JP2007021129A
Authority: JP
Inventors: Koji Nojima; 浩二野島
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Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-14
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Also published as: JP4827754B2

Abstract

【課題】レーザ光を感光ドラム上の正確な位置に照射することができる光走査装置を提供する。
【解決手段】光走査装置１００は、２つのレーザ照射装置５０ａ，５０ｂと、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂから出射された光束を走査するポリゴンミラー５３と、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂとポリゴンミラー５３との間の各光路中に設けられ、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂから出射された光束を電圧印加により副走査方向に偏向する電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂと、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂの相対的な位置を検知するＭＥＭＳ加速度センサ５１ａ，５１ｂ及びＭＥＭＳ加速度センサ５１ｇ，５１ｆと、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｇ，５１ｆの検知結果に基づいて、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂの相対的な照射位置変化を演算する演算回路７０ｃと、演算回路７０ｃで演算された照射位置変化に応じて電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂに印加される電圧を制御する制御回路７５とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に設けられる光走査装置に関する。

画像形成装置の光書込部等に用いられる光走査装置において、記録速度を向上させる手段として、偏向手段であるポリゴンミラー（回転多面鏡）の回転速度を大きくする方法が挙げられる。しかし、この方法では、ポリゴンミラーを駆動するモータの耐久性や騒音、振動及びレーザの変調スピード等が問題となるため、記録速度の向上には限界がある。そこで、一度に複数のレーザ光を発して像担持体である感光ドラム上を同時に複数ビームで露光走査させることにより記録速度を向上させるマルチビーム走査装置が提案されている。

従来、マルチビーム走査装置の一種として、光源としてのシングル半導体レーザを複数用い、夫々から射出された複数のレーザ光を合成する光源装置を用いたマルチビーム走査装置が提案されている。しかしながら、このようなマルチビーム走査装置では、夫々独立に配置される半導体レーザから出射する複数のレーザ光を合成して感光ドラム上に所定のピッチ間隔で書き込まなければならない。このため、誤差±数ミクロン以下の精度が求められるピッチ間隔を一定に保つことが難しい。この問題を解消すべく、温度変動や経時変動、機械振動の影響を排除してピッチ間隔を保つ方法が提案されている。

図９は、従来のマルチビーム走査装置の構成を概略的に示す図である。

図９において、マルチビーム走査装置２０は、２本のレーザ光を夫々発光する２つの半導体レーザ１１ａ，１１ｂと、各レーザ光を微小角度（数分〜数十分）偏向する液晶素子４３ａ，４３ｂと、感光体ドラム１６の走査領域外（画像領域外）においてレーザ光のピッチ間隔を検出するビームピッチ検出センサ４１を備える。ビームピッチ検出センサ４１は、感光体ドラム１６表面と光学的に等価な位置に配置されている。

このマルチビーム走査装置２０において、２つの半導体レーザ１１ａ，１１ｂから発射され夫々カップリングレンズ１２ａ，１２ｂを出射した２本のレーザ光２１ａ，２１ｂは、シリンドリカルレンズ１３の作用により偏向器であるポリゴンミラー１４の偏向反射面上に（副走査方向に結像し、主走査方向に長い）線像として結像され、走査光学系１５（第一走査レンズ１５−１，第二走査レンズ１５−２）により、像担持体である感光体ドラム１６の被走査面上をビームスポットとして走査される。ここで、「主走査方向」及び「副走査方向」とは、被走査面でビームスポットが走査される方向とその直交方向を意味する。２つの半導体レーザ１１ａ及び１１ｂは、画像データに対応して半導体レーザ制御部４６により制御され、半導体レーザ駆動用ＩＣ４７により変調された状態で、２本のレーザ光２１ａ，２１ｂにより感光体ドラム１６を走査する。液晶素子４３ａ，４３ｂは、素子への電圧印加によって生じる液晶層内の屈折率分布を利用して光路の偏向を実現している。

マルチビーム走査装置２０は、ビームピッチ検出センサ４１の検出結果に応じて、液晶素子４３ａ，４３ｂの偏向角度を制御し、所定のビームピッチ間隔を保っている。ビームピッチ検出センサ４１の検出結果と所望の走査線間隔との偏差を、液晶素子制御部４４にて算出し、これを補正するための補正データに基づき、液晶素子駆動用ＩＣ４５が液晶素子４３ａ，４３ｂを駆動している。

また、ビームピッチ検出センサ４１の他に、装置内の温度を検出する温度検知センサ（図示せず）を備える場合、装置内温度変化と走査線間隔変化との関係を事前にシミュレーション又は実験等にて求めておき、装置内温度変化と走査線間隔変化と関係に基づいて作成された補正テーブルを用いて液晶素子４３ａ，４３ｂを制御／駆動する。これにより、走査線間隔を一定に保つことができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２９２３４９号公報

しかしながら、上記のようなマルチビーム走査装置では、走査開始位置でビームピッチを検出するため、主走査方向の走査開始位置から終了位置までを走査する間（１ライン走査する間）、ビームピッチの変動を検出することができない。したがって、機械振動等によって短周期のピッチ変動が生じている場合は、ビームピッチを一定に保つことができず、レーザ光を感光ドラム上の正確な位置に照射することができない。

また、上記マルチビーム走査装置では、レーザ光の偏向に応答周波数の低い液晶素子（約数百Ｈｚ）を使用しているため、１ｋＨｚ以上のピッチ変動を検出できた場合でも、該ピッチ変動を補正することができない。特に、プリンタやコピー等の駆動部は、数百〜数千rpmの回転体（ローラ等）を多数有し、その駆動機構に用いるギア等から１ｋＨｚ以上の振動が発生するため、１ｋＨｚ以上のピッチ変動を補正することが困難である。加えて、上記のようなマルチビーム走査装置の構成では、感光ドラムの偏心等により生じる照射位置のずれを補正することができない。

本発明の目的は、レーザ光を感光ドラム上の正確な位置に照射することができる光走査装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から出射された光束を走査する光偏向手段と、前記複数の光源と前記光偏向手段との間の各光路中に設けられ、前記複数の光源から出射された光束を電圧印加により偏向する複数の電気光学結晶構造体と、前記複数の光源の相対的な位置を検知する第１の位置検知手段と、前記第１の位置検知手段の検知結果に基づいて、前記複数の光源の相対的な照射位置変化を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された照射位置変化に応じて前記複数の電気光学結晶構造体に印加される電圧を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項７記載の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から出射された光束を走査する光偏向手段と、前記複数の光源と前記光偏向手段との間の各光路中に設けられ、前記複数の光源から出射された光束を電圧印加により偏向する複数の電気光学結晶構造体と、光走査装置本体と感光体の相対的な位置変動を検知する第２の位置検知手段と、前記感光体表面の周速変化を検知する周速変化検知手段と、前記第２の位置検知手段及び前記周速変化検知手段の検知結果に基づいて、前記複数の光源の照射位置のずれを演算する演算手段と、前記演算手段で演算された照射位置のずれに応じて前記複数の電気光学結晶構造体に印加される電圧を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項１記載の光走査装置によれば、機械振動等によって１ｍｓ以下の短周期のピッチ変動が発生する場合であっても、高速応答を示す電気光学結晶構造体により複数の光束のビームピッチを一定に保つように補正することができ、もって光束を正確な位置に照射することができる。

請求項７記載の光走査装置によれば、感光体の偏心等により照射位置のずれが発生する場合であっても、電気光学結晶構造体により複数の光束の照射位置のずれを補正することができ、もって光束を正確な位置に照射することができる。

［画像形成装置：図１］
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る光走査装置が設けられる画像形成装置の構成を概略的に示す断面図である。

図１において、画像形成装置１０４は、プリンタコントローラ１１１及び光走査装置１００を備え、画像形成装置１０４とデータの送受信を行うパーソナルコンピュータ等の外部機器１１７に接続されている。外部機器１１７からコードデータＤｃが入力されると、コードデータＤｃは、画像形成装置１０４内のプリンタコントローラ１１１によって画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換され、光走査装置（マルチビーム走査光学系）１００に入力される。光走査装置１００は、画像データＤｉに応じて変調されたレーザ光６３を出射し、このレーザ光６３によって感光ドラム１０１の感光面を主走査方向（図１の断面図の奥行き方向、すなわち感光ドラムの長手方向）に走査する。

感光ドラム１０１は、モータ１１５の駆動力によって時計廻りに回転する。この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面は、レーザ光６３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面にレーザ光６３が照射されることにより、感光ドラム１０１の表面に静電潜像が形成される。

この静電潜像は、感光ドラム１０１の回転方向に関してレーザ光６３の照射位置よりも下流側に位置すると共に感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。

現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方に配設される転写ローラ１０８によって被転写材としての用紙１１２上に転写される。用紙１１２は用紙カセット１０９内に収納される。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２は搬送方向に関して感光ドラム１０１の後方（図２において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３と該定着ローラに圧接された加圧ローラ１１４とで構成されており、用紙１１２を加圧しながら加熱することにより、用紙１１２上の未定着トナー像を定着させる。さらに、搬送方向に関して定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、排紙ローラ１１６は、未定着トナー像を定着させた用紙１１２を画像形成装置１０４の外に排出する。

［光走査装置：図２、図３］
図２は、図１における光走査装置１００の構成を概略的に示すブロック図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。図３は、図１における光走査装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。

図２（ａ）及び（ｂ）並びに図３に示すように、光走査装置１００は、２つのレーザ照射装置（光源）５０ａ，５０ｂと、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂから出射された光束（レーザ光）を走査するポリゴンミラー５３を備える。さらに、ポリゴンミラー５３によって走査された光束を感光ドラム１０１上に結像する第１のｆθレンズ５４及び第２のｆθレンズ５５を備える。また、電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂは、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂとポリゴンミラー５３との間の各光路中に設けられ、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂから出射された光束を電圧印加により副走査方向に偏向する。また、レーザ照射装置５０ａ及びレーザ照射装置５０ｂの各両端部に取り付けられ、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂ間の相対的な位置変動を検知するＭＥＭＳ加速度センサ５１ａ，５１ｂ及びＭＥＭＳ加速度センサ５１ｇ，５１ｆ（第１の位置検知手段）を備える。またＭＥＭＳ加速度センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｇ，５１ｆの検知結果及び予め記憶されたデータテーブル７３に基づいて、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂから照射される２つの光束の相対的な照射位置変化を予測する変動予測回路７１を備える。

変動予測回路７１は、演算回路７０ａと演算回路７０ｂと演算回路７０ｃとを備える。
演算回路７０ａは、加速度センサ５１ａ，５１ｂの検知結果に基づいてレーザ照射装置５０ａから照射される光束の照射位置を演算する。演算回路７０ｂは、加速度センサ５１ｆ，５１ｇの検知結果に基づいてレーザ照射装置５０ｂから照射される光束の照射位置を演算する。演算回路７０ｃは、演算回路７０ａ，７０ｂの各演算結果及びデータテーブル７３のデータに基づいて２つの光束の照射位置間隔ｄの変動を演算する。

また、光走査装置１００は、感光ドラム１０１の一方の端面に取り付けられ感光ドラム１０１の周速変化を検知するＭＥＭＳ加速度センサ５１ｄを備える。さらに感光ドラム１０１を支持する支持側板５２ａ，５２ｂ上に取り付けられたＭＥＭＳ加速度センサ５１ｃ，５１ｈと、光走査装置１００の筐体側面に取り付けられたＭＥＭＳ加速度センサ５１ｅとを備える。ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｈ（第２の位置検知手段）は、感光ドラム１０１と光走査装置１００との間の相対的な位置変動を検知する。また、光走査装置１００は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｈの検知結果及び予め記憶されたデータテーブル７４に基づいて、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂから照射される２つの光束の照射位置変化を演算する演算回路７０ｄとを備える。

さらに、光走査装置１００は、変動予測回路７１の予測結果及び演算回路７０ｄの演算結果に基づいて、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂから照射される２つの光束の照射位置の補正量を決定する補正量決定回路７２を備える。さらに補正量決定回路７２により決定された補正量に応じて電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂに印加される電圧を制御する制御回路７５とを備える。制御回路７５は、電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂに電気的に接続されている。

レーザ照射装置５０ａ，５０ｂから出射したレーザ光６３ａ，６３ｂは、不図示の駆動手段により回転するポリゴンミラー５３により偏向され、ｆθ特性を有する第１のｆθレンズ５４及び第２のｆθレンズ５５を通過してミラー５６に入射する。ミラー５６により感光ドラム１０１の方向に反射された２つのレーザ光６３ａ，６３ｂは、感光ドラム１０１上の所定位置に、副走査方向に間隔ｄだけ離間して照射される（図２（ｂ）参照）。さらに、その照射位置は、ポリゴンミラー５３の回転に伴って、感光ドラム１０１の一方の端部（支持側板５２ａ側の端部）から他方の端部（支持側板５２ｂ側の端部）へ主走査方向に移動する。その後、再び一方の端部（支持側板５２ａ側の端部）から他方の端部へ主走査方向に移動することを繰り返す。

感光ドラム１０１は不図示の駆動手段によって回転（図３において時計回り方向）している。そのため、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂを出射したレーザ光６３ａ，６３ｂは、感光ドラム１０１の表面を２ラインずつ走査し、且つ前回走査された２ラインと今回走査される２ラインとの間隔を一定に保ちながら走査する。これにより、光走査装置１００は、感光ドラム１０１上に静電潜像としての画像を記録する。
［レーザ照射装置：図４］
図４は、図２におけるレーザ照射装置５０ａの構成を示す断面図である。尚、レーザ照射装置５０ｂは、その構成がレーザ照射装置５０ａと基本的に同じであるのでその説明を省略する。

図４において、レーザ照射装置５０ａは長尺状のレーザ照射装置本体１５１を備える。ＭＥＭＳ加速度センサ５１ａは、レーザ照射装置本体１５１の側面に取り付けられ、さらに、半導体レーザ５８ａが配置される側の端部に取り付けられる。また、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｂは、レーザ照射装置本体１５１の側面に取り付けられ、さらに、半導体レーザ５８ａが配置される側の端部と反対側の端部に取り付けられる。

レーザ照射装置５０ａ，５０ｂは、半導体レーザ５８ａ，５８ｂから出射されるレーザ光を、コリメータレンズ５９ａ，５９ｂ及び電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂを通過させ、その後、レーザ光を外部に出射する。半導体レーザ５８ａ、コリメータレンズ５９ａ、電気光学結晶構造体６０ａ及びＭＥＭＳ加速度センサ５１ａ，５１ｂは、レーザ照射装置５０ａを構成する。同様に、半導体レーザ５８ｂ、コリメータレンズ５９ｂ、電気光学結晶構造体６０ｂ及びＭＥＭＳ加速度センサ５１ｆ，５１ｇは、レーザ照射装置５０ｂを構成する。

電気光学結晶構造体６０ａは、レーザ照射装置本体１５１内に設けられており、直方体形状の電気光学結晶（以下、「ＥＯ結晶」という）６５ａと、主走査方向に対して直角をなす両端面に取り付けられた一対の電極６１ａ，６２ａと、一対の電極６１ａ，６２ａ間に電圧を印加する不図示の電源とを備える。一対の電極６１ａ，６２ｂは、ＥＯ結晶６５ａの内部に、ＥＯ結晶６５ａ内を通過する光束の進路に対して垂直方向の電界を形成する。一対の電極６１ａ，６２ｂに所定電圧を印加してＥＯ結晶６５ａ内に電界を発生させることにより、１μｓ以下（１ＭＨｚ以上）の高速応答を示す。本実施の形態において、補正対象となる照射位置の変動現象の周波数は、光走査装置１００の書込み速度やＭＥＭＳ加速度センサの応答速度にもよるが、数ｋ〜数百ｋＨｚ程度となるのでＥＯ結晶の応答速度で十分に対応可能である。電気光学結晶構造体６０ａは、この高速な電気光学効果により、光束をポリゴンミラー５３に導く。

ここで、電気光学結晶とは、電圧を印加することにより屈折率が変化する特性を有する透明結晶である。ＥＯ結晶６５ａは、カリウム，タンタル，ニオブおよび酸素から成る、いわゆるＫＴＮ結晶と呼ばれるものであり、高速かつ広角走査が可能という特徴がある。このＥＯ結晶６５ａは、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０_３）、タリウム酸リチウム（ＬｉＴａ０_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉ０_３）から成る群から選択された材料であることが好ましい。また、ＥＯ結晶６５ａは、その両端部に印加する電圧の増大に応じて、ＥＯ結晶６５ａ内を通過する光束を電界方向に大きく偏向する。

レーザ照射装置５０ａは、上記のような電気光学効果を有するＥＯ結晶６５ａによってレーザ光の出射角度を副走査方向に偏向し、感光ドラム１０１上の照射位置を補正する。電気光学結晶構造体６０ａは、ＥＯ結晶６５ａの性質を利用して、半導体レーザ５８ａから出射されるレーザ光６３ａの出射角度を図４中の６３ａ′から６３ａ″の範囲で調節可能にしている。

ＭＥＭＳ加速度センサ５１ａ〜５１ｄ，５１ｅ〜５１ｈは、感光ドラム１０１上におけるレーザ光の照射位置間隔ｄの変動、及び照射位置のずれを演算するために用いられる加速度を検知する。

［ＭＥＭＳ加速度センサにより検出される加速度波形：図５］
図５は、図２における各ＭＥＭＳ加速度センサにより検出される加速度波形を示す図であり、（ａ）は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｅにより検出される波形を示し、（ｂ）は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｄにより検出される波形を示し、（ｃ）は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｃにより検出される波形を示す。

図５（ａ）〜図５（ｃ）において、例えば、感光ドラム１０１に装着されたＭＥＭＳ加速度センサ５１ｃが、図５（ｂ）に示すような加速度波形Ｂを検知したとすると、感光ドラム１０１表面の位置ずれ（理想的に滑らかに回転した場合の表面移動と、実際の移動とのずれを示す）は、この加速度を時間ｔについて二重積分した値で表される。さらに、走査装置１００と感光ドラム１０１の回転中心位置との変動は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｅにより検知される加速度波形Ａと、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｃにより検知される加速度波形Ｃとの差分波形で表される。このようにして求められた感光ドラム１０１表面の位置ずれと光走査装置１００及び感光ドラム回転軸の位置変動とを加算することにより、レーザ光の照射位置のずれ量を演算することができる。

図６は、図４における各ＭＥＭＳ加速度センサにより検出される加速度波形を示す図であり、（ａ）は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ａにより検知される加速度波形であり、（ｂ）は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｂにより検知される加速度波形である。

図４並びに図６（ａ）及び（ｂ）において、レーザ照射装置５０ａの光軸の傾きの変動は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ａ及び５１ｂにより検知される加速度波形Ｄ及びＥの差分波形から求めることができる。すなわち、レーザ照射装置５０ａが機械振動等によって位置変化すると、レーザ光の光軸が図４中の（＋）又は（−）方向（副走査方向）に傾くように変動するので、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ａ，５１ｂの検知波形（加速度波形Ｄ及びＥ）に基づいて光軸の傾きの変動を求めることができる。そして、このようにして求めたレーザ照射装置５０ａ，５０ｂの光軸の傾きの変動から、レーザ光６３ａと６３ｂの相対的な角度変動を求めることにより、照射位置間隔ｄの変動を求めることができる。

本実施の形態で用いられるＭＥＭＳ加速度センサ５１は、ＭＥＭＳ技術を利用して小型化されていて、且つ高速応答が可能という特長を有する。一般的な加速度センサの応答周波数は数十〜数百Ｈｚしかなく、毎秒数千ラインのレーザ光を書き込む光走査装置の光軸の変動を予測するには、応答周波数が低すぎる。一方、ＭＥＭＳ加速度センサは、加速度を検知する振動子が非常に小型で軽量であるため、過渡的な振動現象に追随できる。その結果、ＭＥＭＳ加速度センサは、数十ｋＨｚ以上の高速応答を実現できるので、本願発明の加速度センサに最適である。以下、ＭＥＭＳ加速度センサについて詳細を説明する。

まず、ＭＥＭＳとは「Micro Electro Mechanical System」の略で、半導体製造に用いる露光プロセスを利用して、微小メカ構造を電気回路とともに形成する技術である。係るＭＥＭＳ技術を用い、従来不可能であったミリ単位の微小なセンサやアクチュエータを極めて低コストに製造することができる。したがって、ＭＥＭＳ加速度センサは、取り付けスペースの確保が容易である。また、被検知体に接触さえしていれば、被検知体に加えられる加速度を直接検知することができるため、取り付け可能な範囲が広い。加えて、従来のように、ビームピッチセンサを所定方向に向けて保持するステーを設ける必要もない。

このようなＭＥＭＳ技術を用いた加速度センサは既に広く実用化されているもので、例えば、特開平０５−５７５０号公報、特開平０５−３４３７０号公報、特開平０６−３３１６４８号公報等でその詳細な構成が開示されている。以下、特開平０６−３３１６４８号公報に示されるＭＥＭＳ加速度センサについて説明する。
［ＭＥＭＳ加速度センサの構成：図７］
図７は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１の構成を概略的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図７（ａ）の線分Ｊ−Ｊに沿う断面図であり、（ｃ）はＭＥＭＳ加速度センサ５１の製造方法を説明する図である。

図７（ａ）〜図７（ｃ）において、５１はＭＥＭＳ加速度センサ（単位加速度センサ）、８１は絶縁基板としてのガラス基板を示し、該ガラス基板８１上にはシリコン材料から成る固定部８２及び可動部８３が形成されている。固定部８２及び可動部８３は、加速度を検知する検知部を構成するとともに、固定部８２及び後述する可動部８３の支持部８７は、ＭＥＭＳ加速度センサの出力信号を外部に伝達する出力電極を構成する。また、該ガラス基板８１には矩形状の凹部８１Ａが形成され、可動側くし状電極８５を備えた質量部８４を矢印Ｋ方向（加速度が加わる方向）に変位可能としている。

固定部８２は、ガラス基板８１の端部近傍に離間して配置され、互いに対向する内側面に設けられた固定電極としての一対の固定側くし状電極８６を備える。一対の固定側くし状電極８６は、夫々後述する質量部８４に向かって突出成形された複数（例えば５枚）の薄板状電極板８６Ａを有する。

可動部８３は、ガラス基板８１の前後２箇所に固着された支持部８７と、薄板状の梁８８を介して支持部８７に支持される質量部８４と、質量部８４に設けられた可動電極としての一対の可動側くし状電極８５とを備える。一対の可動側くし状電極８５は、夫々薄板状電極板８６Ａに向かって突出形成された複数（例えば５枚）の薄板状の電極板８５Ａを有する。

可動側くし状電極８５の電極板８５Ａと固定側くし状電極８６の電極板８６Ａとの間には、図７（ａ）中の矢印Ｋ方向に関して微小隙間が形成されており、単位加速度センサ８０が矢印Ｋ方向の加速度を受けると微小隙間量が変化する。固定部８２及び可動部８３は増幅器８９に接続されている。

ＭＥＭＳ加速度センサ５１に矢印Ｋ方向の加速度が加えられると、電極板８５Ａと電極板８６Ａとの間の微小隙間量が変化し、該隙間量の変化を静電容量の変化として増幅器８９によって増幅／出力し、外部に出力する。ＭＥＭＳ加速度センサ５１の電極板８５Ａ，８６Ａは、夫々電気的に並列接続され、各電極板８５Ａ，８６Ａ間の静電容量を加算した全体静電容量から加速度を検出する。これにより、検出感度と検出精度を向上させることができる。

次に、ＭＥＭＳ加速度センサ５１の製造方法を説明する。

まず、直径７．５〜１５．５（ｃｍ）、厚さ３００μｍ程度のシリコンウエハにマスキング／エッチング処理を施し、複数の質量部８４、電極板８５Ａ、電極板８６Ａ及び固定部８２を形成する。また、該シリコンウエハと同じ大きさの円板状ガラス基板にガラスエッチング処理を施し、複数の凹部８１Ａを形成する。

次に、該ガラス基板と該シリコンウエハを陽極接合させ、図７（ｃ）に示すように複数個の単位加速度センサをガラス基板上に形成する。その後、ガラス基板上の複数個の加速度センサ（加速度センサ群）をチップ（約数ｍｍ角）の大きさに切断し、複数個のＭＥＭＳ加速度センサ５１を作製する。

これにより、ＭＥＭＳ加速度センサ５１を一度の製造工程で同時に数十個単位で製造することができ、且つ小型／軽量に作製することができる。尚、従来の半導体製造技術を用いて、図７（ａ）の増幅器８９をガラス基板８１上に同時に形成することも可能である。

［照射位置補正処理を示すフローチャート：図８］
図８は、レーザ光の照射位置を補正する照射位置補正処理を示すフローチャートである。

図８において、まず、画像形成装置１０４に設けられた不図示の入力手段により補正開始の指示が入力されると、変動予測回路７１内の演算回路７０ａが加速度センサ５１ａと加速度センサ５１ｂの差分波形αを算出すると共に、演算回路７０ｂが加速度センサ５１ｆと加速度センサ５１ｇの差分波形βを算出する（ステップＳ８０１）。

次に、変動予測回路７１内の演算回路７０ｃは、上記差分波形αと差分波形βとの差分波形γを算出し、データテーブル７３のデータを参照して、レーザ光６３ａとレーザ光６３ｂの照射位置間隔ｄの変動を演算する（ステップＳ８０２）。ここで、データテーブル７３は、加速度センサの検出波形と実際の角度変動との関係をデータベース化したもので、シミュレーションや実験等により求められ、予め記憶されたものである。

一方、演算回路７０ｄは、加速度センサ５１ｅと加速度センサ５１ｃの差分波形δを算出し、光走査装置１００と感光ドラム１０１を支持する支持側板５２ａとの相対的な位置変動を求める。また、演算回路７０ｄは、加速度センサ５１ｅと加速度センサ５１ｈの差分波形εを算出し、光走査装置１００と支持側板５２ｂとの相対的な位置変動を求める（ステップＳ８０３）。次に、ステップＳ８０３で求められた差分波形δ，εに、夫々感光ドラムに取り付けられた加速度センサ５１ｄの検出波形を加算する（ステップＳ８０４）。

演算回路７０ｄは、ステップＳ８０４で算出された各加算波形とデータテーブル７４のデータを参照して、光走査装置１００から感光ドラムにレーザ光を照射する際の照射位置のずれ量を演算する（ステップＳ８０５）。ここで、データテーブル７４は、ステップＳ８０４で算出された各加算波形と実際の照射位置のずれとの関係をデータベース化したもので、シミュレーションや実験等により求められ、予め記憶されたものである。

次に、補正量決定回路７２は、ステップＳ８０２で演算された照射位置間隔ｄの変動及びステップＳ８０５で演算された照射位置のずれ量に基づいて、電気光学結晶構造体６０ａ及び６０ｂに印加する電圧、すなわち電気光学結晶構造体６０ａ及び６０ｂの偏向角度を決定する（ステップＳ８０６）。制御回路７５は、補正量決定回路７２により決定された電圧を電気光学結晶構造体６０ａ及び６０ｂに夫々印加して、レーザ光６３ａ，６３ｂの照射位置を補正する（ステップＳ８０７）。その後、画像形成動作が終了したか否かを判定し（ステップＳ８０８）、画像形成動作が終了していない場合はステップＳ８０１に戻り、終了した場合は本処理を終了する。

本実施の形態によれば、光走査装置１００は、２つのレーザ照射装置５０ａ，５０ｂと、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂから出射された光束を走査するポリゴンミラー５３と、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂとポリゴンミラー５３との間の各光路中に設けられ、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂから出射された光束を電圧印加により副走査方向に偏向する電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂと、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂの相対的な位置を検知するＭＥＭＳ加速度センサ５１ａ，５１ｂ及びＭＥＭＳ加速度センサ５１ｇ，５１ｆと、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｇ，５１ｆの検知結果に基づいて、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂの照射位置間隔ｄの変動を演算する演算回路７０ｃと、演算回路７０ｃで演算された照射位置間隔ｄの変動に応じて電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂに印加される電圧を制御する制御回路７５とを備えるので、機械振動等によって１ｍｓ以下の短周期のピッチ変動が発生する場合であっても、１μｓ以下（１ＭＨｚ以上）の高速応答を示す電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂにより、２つの光束の照射位置間隔ｄを一定に保つように補正することができ、もってレーザ光を感光ドラム１０１上の正確な位置に照射することができる。

また、光走査装置１００は、光走査装置１００本体と感光ドラム１０１の相対的な位置変動を検知するＭＥＭＳ加速度センサ５１ｃ，５１ｅ，５１ｈと、感光ドラム１０１表面の周速変化を検知するＭＥＭＳ加速度センサ５１ｄと、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｃ，５１ｅ，５１ｈ及びＭＥＭＳ加速度センサ５１ｄの検知結果に基づいて、レーザ照射装置５０ａ，５０ｂの照射位置のずれ量を演算する演算回路７０ｄと、演算回路７０ｄで演算された照射位置のずれ量に応じて電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂに印加される電圧を制御する制御回路７５とを備えるので、感光ドラム１０１の偏心等により照射位置のずれが発生する場合であっても、電気光学結晶構造体６０ａ，６０ｂによりレーザ照射装置５０ａ，５０ｂの照射位置のずれを補正することができ、もってレーザ光を感光ドラム１０１上の正確な位置に照射することができる。

本実施の形態では、電気光学結晶構造体６０は、絞り部材３とポリゴンミラー５３との間の光路中に設けられるが、これに限るものではなく、レーザダイオード１とポリゴンミラー５３との間の光路中に設けられてもよい。

上記実施の形態では、ポリゴンミラー５３によって感光ドラム１０１を走査するが、これに限るものではなく、ガルバノミラーやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって感光ドラムを走査する構成であってもよい。

また、本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記憶した記憶媒体をレーザ走査装置に供給し、そのレーザ走査装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出して実行することによっても、達成される。

この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードおよび該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

コンピュータから読出されたプログラムコードを実行することにより、上述した上記実施の形態の機能が実現されだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動するＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明の実施の形態に係る光走査装置が設けられる画像形成装置の構成を概略的に示す断面図である。図１における光走査装置の構成を概略的に示すブロック図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。図１における光走査装置の構成を概略的に示すブロック図である。図２におけるレーザ照射装置の構成を示す断面図である。図２における各ＭＥＭＳ加速度センサにより検出される加速度波形を示す図であり、（ａ）は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｅにより検出される波形を示し、（ｂ）は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｄにより検出される波形を示し、（ｃ）は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｃにより検出される波形を示す。図４における各ＭＥＭＳ加速度センサにより検出される加速度波形を示す図であり、（ａ）は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ａにより検知される加速度波形であり、（ｂ）は、ＭＥＭＳ加速度センサ５１ｂにより検知される加速度波形である。ＭＥＭＳ加速度センサの構成を概略的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図７（ａ）の線分Ｊ−Ｊに沿う断面図であり、（ｃ）はＭＥＭＳ加速度センサ５１の製造方法を説明する図である。レーザ光の照射位置を補正する照射位置補正処理を示すフローチャートである。従来のマルチビーム走査装置の構成を概略的に示す図である。

符号の説明

１００光走査装置
５０ａ，５０ｂレーザ照射装置
５３ポリゴンミラー
５４第１のｆθレンズ
５５第２のｆθレンズ
６０ａ，６０ｂ電気光学結晶構造体
５１ａ〜５１ｈＭＥＭＳ加速度センサ
７１変動予測回路
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ演算回路
７２補正量決定回路
７５制御回路

Claims

複数の光源と、前記複数の光源から出射された光束を走査する光偏向手段と、前記複数の光源と前記光偏向手段との間の各光路中に設けられ、前記複数の光源から出射された光束を電圧印加により偏向する複数の電気光学結晶構造体と、前記複数の光源の相対的な位置を検知する第１の位置検知手段と、前記第１の位置検知手段の検知結果に基づいて、前記複数の光源の相対的な照射位置変化を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された照射位置変化に応じて前記複数の電気光学結晶構造体に印加される電圧を制御する制御手段とを備えることを特徴とする光走査装置。
前記第１の位置検知手段は、前記複数の光源に取り付けられた複数の加速度センサであり、前記演算手段は、前記複数の加速度センサの検知値を解析して、前記複数の光源の相対的な照射位置変化を演算することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
前記加速度センサは、加速度を検知する検知部と、前記検知部の出力信号を外部に伝達する出力電極とを備え、半導体製造工程により形成された複数の検知部と複数の出力電極からなる加速度センサ群を個々に切断することにより形成されることを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
前記電気光学結晶構造体は、電圧印加により屈折率が変化する特性を有する電気光学結晶と、前記電気光学結晶に印加される電圧を制御する電圧制御部とを備えることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
前記電圧制御部は、前記電気光学結晶に取り付けられた一対の電極部を有し、
前記一対の電極部は、前記電気光学結晶の内部に、前記電気光学結晶内を通過する光束の進路に対して垂直方向の電界を形成することを特徴とする請求項４記載の光走査装置。
前記電気光学結晶は、カリウム、タンタル、ニオブおよび酸素から成ることを特徴とする請求項４又は５記載の光走査装置。
複数の光源と、前記複数の光源から出射された光束を走査する光偏向手段と、前記複数の光源と前記光偏向手段との間の各光路中に設けられ、前記複数の光源から出射された光束を電圧印加により偏向する複数の電気光学結晶構造体と、光走査装置本体と感光体の相対的な位置変動を検知する第２の位置検知手段と、前記感光体表面の周速変化を検知する周速変化検知手段と、前記第２の位置検知手段及び前記周速変化検知手段の検知結果に基づいて、前記複数の光源の照射位置のずれを演算する演算手段と、前記演算手段で演算された照射位置のずれに応じて前記複数の電気光学結晶構造体に印加される電圧を制御する制御手段とを備えることを特徴とする光走査装置。
前記第２の位置検知手段は、前記光走査装置本体と前記感光体の支持部材とに取り付けられた複数の加速度センサであり、前記演算手段は、前記複数の加速度センサの検知値を解析して、前記複数の光源の照射位置のずれを演算することを特徴とする請求項７記載の光走査装置。
前記周速検知手段は、前記感光体に取り付けられた加速度センサであり、前記加速度センサの検知値の変化から前記感光体表面の周速変化を求めることを特徴とする請求項７記載の光走査装置。
前記加速度センサは、加速度を検知する検知部と、前記検知部の出力信号を外部に伝達する出力電極とを備え、半導体製造工程により形成された複数の検知部と複数の出力電極とで構成される加速度センサ群を個々に切断することにより作製されることを特徴とする請求項８又は９記載の光走査装置。