JP2009109906A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】応答特性としての時定数が大きい偏向ミラーの副走査方向の光ビーム基準走査位置が変動した場合でも、光ビーム基準走査位置を修正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】複数の光ビームを発生させるマトリックス発光素子構造を有する光ビーム発生部４４と、入射した光ビームを偏向した上で出射させる偏向ミラー４０と、光ビームを検出する信号検知部４９と、偏向ミラー４０によって偏向された光ビームが往復走査しながら特定の光走査範囲で点滅するように光ビーム発生部４４を制御する光ビーム点滅制御手段とを有し、信号検出部４９の検出信号に応じて、マトリクス発光素子構造の任意の光素子を光ビームの光源として選択可能であり、光ビーム点滅制御手段が該光源を点滅させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロミラーをトーションバー軸に周りに揺動させ、ミラーに反射した光ビームを走査するマイクロスキャナを用いた光走査装置及び画像形成装置の副走査方向の走査基準位置調整に関する。

従来の光走査装置において、光ビームを走査する光偏向器としてポリゴンミラーが多く用いられている。ポリゴンミラーは高速で回転して光ビームを走査するが、ポリゴンミラーを用いた画像形成装置では、より高い解像度の画像及び高速の画像形成を達成するには、ポリゴンミラーをさらに高速に回転させる必要がある。

しかし、ミラーの高速回転を達成するには、軸受の耐久性を向上させ、発熱や騒音についての対策を行う必要がある。

したがって、ミラーが形成された回転体を使用した高速走査には限界がある。

一方、近年では光ビームを走査する光走査装置として、シリコンマイクロマシニング技術を利用した微小ミラーを揺動させる構成のものが提案されている。このようなマイクロミラーデバイスはその駆動方式から大別して、電磁駆動方式と静電駆動方式とに分けられる。

特許文献１には磁界発生手段を用いたマイクロミラーデバイスが提案されている。また、特許文献２には静電誘導発生手段を用いたマイクロミラーデバイスが提案されている。

マイクロミラーの可動部の駆動方式として、磁界発生手段又は静電誘導発生手段を用いた特許文献１や特許文献２の駆動方式では、駆動電圧を正弦波交流信号として定常的に印加して駆動している。

また、静電誘導発生手段を用いた代表的な例として、特許文献３に開示された静電引力によってミラーを揺動させる発明がある。

静電駆動方式としては、現在二つの方式が用いられている。一つは駆動電極が平行平板電極構成であり、もう一つは櫛歯型電極構成とした方式である。櫛歯型電極方式は、一般的に変動量、駆動力とも、平行平板電極方式よりも大きく、優れているとされている。

櫛歯型電極を用いた方式は、特許文献４、特許文献５、特許文献６に開示されている。

このようなマイクロマシニング技術を利用した光走査装置は、上記ポリゴンミラーを用いた光走査装置に比べ高速走査が可能になり、マイクロミラーデバイスのサイズは数ｍｍで実現でき、ポリゴンミラーよりも小型化が可能である。

ところで、ポリゴンミラーやマイクロミラーなどの偏向器のばらつきによる副走査方向の位置ズレによる画像劣化が問題となっている。
例えば、ポリゴンミラーは複数の偏向ミラー面から構成されており、図１７に示すように、各偏向ミラー面がポリゴンミラーの回転中心軸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、図１８に示すように、光走査面上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。

面倒れを補正する方法として、従来、偏向器の前後に副走査方向にのみに作用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手段となっている。図１９は、シリンドリカルレンズを像担持体と偏向ミラーとの間に配置した例を示している。図２０は、マイクロミラーを用いた偏向器と像担持体との間にシリンドリカルレンズを配置した例である。

しかしながら、シリンドリカルレンズなどの配置によって部品点数が多くなり、光学系の小型化が困難であり、画像形成装置の小型化を難しくしているだけでなく、装置コストの低減を妨げる要因ともなっている。また、面倒れ補正機構の部品寸法誤差や組立寸法誤差により組立後の調整が必要となり、専用の調整冶具等が必要となることもあり、簡便な副走査方向の光ビーム基準走査位置の調整が望まれていた。

さらに、光走査装置を運用中に走査装置の使用環境が変動したり、振動によって面倒れ補正機構の位置ズレが生じたり、あるいは経時変化によって、副走査方向の光ビーム基準走査位置が変動してしまうこともあり、適正な調整方法が望まれていた。

マイクロミラーデバイスを用いた光走査装置においては、振動ミラー自体は薄い基板からなるため、振動に伴う空気抵抗によって基板全体がミラー揺動方向と直交する方向に変形するという欠点があり、変形により揺動ミラー上での光の反射位置によってピント位置が被走査面からずれるという問題が生じる。

このような問題を解決するために特許文献７に示されるように、偏向ミラーにおいて主走査偏向軸回りの他に副走査偏向軸回りに偏向ミラーを揺動させて副走査方向における走査ビームの位置を調整する方法が提案されている。
特開２００２−７８３６８号公報 特開平８−２１１３２０号公報 特許第３０１１１４４号公報 特許第３００６１７８号公報 特開平５−２２４７５１号公報 特開２００３−２４１１２０号公報 特開２００４−２８７２１３号公報

このような偏向ミラーの変動という課題に対して、偏向ミラーの変動を直接調整する手段が用いられるが、偏向ミラーの応答特性としての時定数が大きいと高速な偏向ミラーの調整が困難であり、偏向ミラーの変動を直接調整することによる画像悪化防止には限界がある。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、応答特性としての時定数が大きい偏向ミラーの副走査方向の光ビーム基準走査位置が変動した場合でも、光ビーム基準走査位置を修正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する。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、複数の光ビームを発生させるマトリックス発光素子構造を有する複数光ビーム発生手段と、光ビームが入射し、偏向ミラーにより光ビームを偏向した上で出射させる光ビーム偏向手段と、光ビームを検出する光ビーム検出手段と、光ビーム偏向手段によって偏向された光ビームが往復走査しながら特定の光走査範囲で点滅するように光ビーム発生手段を制御する光ビーム点滅制御手段とを有し、光ビーム検出手段の検出信号に応じて、マトリクス発光素子構造の任意の光素子を光ビームの光源として選択可能であり、光ビーム点滅制御手段が該光源を点滅させることを特徴とする光走査装置を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様に係るの光走査装置と、像担持手段と、像担持手段の所定の領域に光ビームを走査して潜像を形成する露光手段と、潜像を可視化剤によって現像して可視化像を形成する現像手段とを有することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

本発明によれば、応答特性としての時定数が大きい偏向ミラーの副走査方向の光ビーム基準走査位置が変動した場合でも、光ビーム基準走査位置を修正できる光走査装置及び画像形成装置を提供できる。

本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る光走査装置の構成を示す。本実施形態に係る光走査装置は、偏向ミラー４０、光ビーム発生部４４、コリメートレンズ４５、シリンドリカルミラー６３、像担持体６０、信号検知部４９を有する。光ビーム発生部４４からの光ビームは、コリメートレンズ４５を介して偏向ミラー４０へ入射し、偏向ミラー４０によって反射される。偏向ミラー４０で反射された光ビーム６２は、コリメートレンズ６３を介して像担持体６０及び信号検知部４９へ入射する。偏向ミラー４０の振動に応じて、光ビーム６２は像担持体６０の面上、及び信号検知部４９の面上を往復走査する。偏向ミラー４０による光ビーム走査においては、従来の回転型のポリゴンミラーと異なり、光走査方向の変換点が存在する。

光ビームが像担持体６０を走査中に所定の間隔で光ビームを点滅することにより、像担持体６０に像を形成可能となる。形成画像の画質を左右する要因として、像担持体６０に光ビーム６２を走査させて形成される画素の位置精度が重要であることが知られている。一般的に隣り合う画素の変動は１／２画素周期以内が許容範囲と言われている。

偏向ミラーを用いた光走査装置においては、特許文献７に記載されているように、副走査方向における走査ビームの位置変動による画質劣化の対策として、偏向ミラーを副走査方向に揺動角度を調整する方法を用いて、偏向ミラーを直接制御して画質維持をしている。

図２に、特許文献３に記載されているような従来の揺動ミラーを用いた光偏向器の構成を示す。支持基板１０１に設けられた凹部にミラー１０２が設置され、ミラー１０２は一体的に設けられたトーションバー１０３を介して支持基板１０１に支持される。ミラー１０２は、トーションバー１０３の捩り作用により、その両側がミラーの平面に対して垂直方向に揺動可能としている。トーションバー１０３は、導電性部材で構成されその両側は支持基板１０１に設けられたパッド１０４に電気的に接続されている。

さらに、支持基板１０１の凹部の両側には絶縁体１０６を介して固定電極１０７が支持されている。固定電極１０７とミラー１０２の両側部ミラー電極との位置関係は、固定電極１０７がミラー電極部１０５の初期位置よりも揺動方向に沿って高い位置に配置された構成である。換言すると、ミラー電極部１０５の初期位置においてはミラー電極部１０５と固定電極１０７とは高低差を持って配置されている。

この光偏向器は、固定電極１０７のパッド１０８とトーションバー１０３が接続されたパッド１０４との間に高電圧を印加し、固定電極１０７とミラー１０２との間に静電力を発生させ、その静電引力によってミラー１０２の一方の側面を固定電極１０７側に吸引し、この吸引動作によってトーションバー１０３を捩り変形させながらミラー１０２をミラーの平面に対して垂直方向に揺動させる。この揺動動作の直後に固定電極１０７への電圧印加を解除すると、トーションバー１０３の捩り復元力によってミラー１０２は逆方向に揺動される。このように電圧印加と停止とを繰り返すことにより、ミラー１０２を揺動させることができ、図示していない光源からの光をミラー１０２で反射させることで、光を偏向走査が可能となる。

図３、図４を用いて本実施形態に係る光走査装置の光偏向器について説明する。可動板端面には可動電極４、５と、それに対向する固定電極３、６とが設けられている。可動電極４、５とそれに対向する固定電極３、６との間には、所定幅のギャップ（例えば５μｍ）を設けていて、これらの電極間に電圧を印加することによって電極間に静電気力が働き、可動板７の端面が固定電極３に引き寄せられる。

光偏向器の動作について図５を用いて説明する。
可動板７に付設された可動電極４、５は、シリコン基板１に引き出された不図示のパッドを介して設置される。固定電極３、６と可動電極４、５との位置関係が図５（ａ）の状態において、固定電極３、６に所定の電圧（例えば３０Ｖ）を印加すると、固定電極３、６と可動電極４、５との間に働く静電力と梁の捩り剛性とにより、可動板７は図中時計回りに振れる。図５（ｂ）に示すように、可動板７が水平位置に達した時点で固定電極３、６への電圧印加をＯＦＦにすると、可動板７は慣性モーメントによって時計回り方向にさらに振れる。可動板７は、最終的には図５（ｃ）に示すように慣性モーメントと梁の捻り剛性とが釣り合う位置まで振れる。最大振れ角まで到達すると一時停止し、その後はそれまでの振れ方向と逆向きに振れを開始する。図５（ｃ）では反時計回りに振れ始める。反時計回りに振れ始めた後、適時固定電極３、６に電圧を印加すると、固定電極３、６と可動電極４、５との間に働く静電力と梁の捻り剛性とにより、可動板７は図中半時計回りに振れる。可動板７が再び水平位置に到達した時点で固定電極３、６への電圧印加をＯＦＦすると、可動板７は慣性モーメントによって反時計回りにさらに振れる。最終的には図５（ａ）に示すように慣性モーメントと梁の捻り剛性とが釣り合う位置まで振れる。

上記のような固定電極３への電圧印加周波数を可動板７の共振周波数に合わせることにより、変位の大きい振れ角で可動板を揺動させることができる。

図４では、ミラー基板の梁に支持されていない端部は櫛歯形状をなしており、同一部位のうちフレームに設けられた同じく櫛歯形状の駆動用の固定電極に微小ギャップを隔てて噛み合う形で対向している。この櫛歯形状が駆動用電極として作用する。このように電極を櫛歯形状とすることにより、電極の外周長さが長くなるので駆動トルクをより大きくでき、可動板の振れ角をより大きくできる。

揺動する可動板７の反射面に光ビームを照射すると、可動板７の揺動によって入射光が反射面で偏向できる。

図６において、支持部材２は捩り梁構造となっている。支持部材２に支持された可動板７は、支持部材２を軸にした回転揺動が可能となっている。可動板７の揺動周波数ｆｙは、以下の式で近似される。

ｆｙ＝１／２π√（Ｋｙ／Ｉｙ）
ｆｙ：可動板の共振周波数
Ｉｙ：慣性モーメント
Ｋｙ：バネ定数

バネ定数Ｋｙは、梁幅をａ、梁高さをｂ、梁長さをＬｙとすると、次式で与えられる。
Ｋｙ＝（Ｊｐ×Ｇ）／Ｌｙ
Ｊｐ＝０．１４１×ａ×ｂ³
Ｇ＝Ｅｙ／（２（１＋Ｌ））
Ｅｙ：ヤング率
Ｌ：ポアソン比

慣性モーメントＩｙは、可動板７の横幅をｄ、長さをｅ、厚さをｃとすると、次式で与えられる。
Ｉｙ＝Ｍｙ×（ｅ²＋ｃ²）／１２
Ｍｙ＝ρ（ｄ×ｅ×ｃ）

上記式から、共振周波数ｆｙは上記支持部材２と可動板７の形状によって決定される。

図７は、偏向ミラー４０を用いて、像担持体６０上を光ビームを点滅させて走査し、像を形成する動作の概略と、偏向ミラーの揺動波形と、各機能部の概略とを示す。
光走査装置は、光ビームを発生させる光ビーム発生部４４からの光ビームを入射させて、偏向ミラー４０によって偏向・出射させた光ビームが往復走査しながら特定の光走査範囲Ｌで光ビームを点滅するように光ビーム発生部を制御する光ビーム点滅制御部を備えている。光ビームが往復走査する軌跡線を主走査基準位置として設定する。

光ビーム走査全領域の中心部から離れた両端部の任意の位置に図７に示すように基準点１、基準点２を設け、往復走査において往路方向走査で光ビームが基準点１を通過した時点から往路方向終端部で光ビームが折り返し、さらに復路方向走査で光ビームが基準点１を通過するまでの時間をＴａとする。本実施形態に係る光走査装置は、時間Ｔａを測定する光ビーム走査時間測定部を有している。

測定された光ビーム走査時間Ｔａに応じて、端部側任意の基準点１から光ビームを任意時間内に点滅可能とし、その任意時間内点滅の繰り返しを周期的に行えるようにしている。
偏向ミラーによる光ビームの点滅制御により、像担持体６０への像形成においては、点滅開始タイミングは基準点１からの走査時間によって調整する。

さらに、本実施形態に係る光走査装置は、復路方向走査で光ビームが基準点２を通過した時点から復路方向終端部で光ビームが折り返し、さらに往路方向走査で光ビームが基準点２を通過するまでの時間Ｔｄを測定する光ビーム走査時間測定部を有している。
測定された光ビーム走査時間Ｔｄに応じて、端部側任意の基準点２から光ビームを任意時間内に点滅可能とし、その任意時間内点滅の繰り返しを周期的に行えるようにしている。
偏向ミラーによる光ビームの点滅制御により、像担持体６０への像形成においては、点滅開始タイミングは基準点２からの走査時間によって調整する。

このように、光ビーム往復時に像担持体６０に画像を形成する際、以下のように、特定光走査範囲Ｌでの点滅の回数は、特定走査範囲Ｌに形成する画素密度によって算出される。例えば、画素密度Ｍｄｐｉ（ドット／インチ）とすると、全画素数はＬ×Ｍ個である。
基準点１及び２の近傍に、光ビームが主走査基準位置上を往復走査しているかの監視を行う目的で副走査位置監視を行う副走査監視点１、２を設けている。副走査監視点では、光ビームが主走査基準位置で往復走査を行っているかその変動を監視する。

図１に示す構成において、複数ビームを発生可能とする複数ビーム発生部４４から出射されたビームは、出射されたビームを平行光に修正するコリメートレンズ４５を通過し、偏向ミラー４０にて主走査方向に走査され、偏向ミラー４０で反射された光ビームがｆθレンズを介して像担持体６０面上に結像される。像担持体６０に結像された光ビームは、主走査方向に往復走査を行う。光走査線上には、光検知部４９が配設される。光検知部４９は、主走査方向ビーム通過を検知する検知器４７と副走査方向のビーム位置を検知する検知器４８とから構成されている。

図８（ａ）、（ｂ）は、独立に変調可能な複数の発光領域（発光点）が二次元アレイ状に配備された面発光レーザの例を示している。複数の光源を走査し、１回の走査で複数の走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置を構成できる。

複数の光源のうちの任意のｎ番目の光源を用いて、光ビームを主走査基準位置で往復走査する設定の際に、副走査監視点１、２において、副走査方向に位置が変動していることを検知した場合、その変動分を修正可能とする、ｍ（≠ｎ）番目の光源を用いて光ビームを主走査基準位置で往復走査可能とすることができる。
このとき、ｎ番目の光源位置とｍ番目の光源位置とが異なるため、像形成のための点滅開始タイミング等の修正が必要となる。光ビーム検知部から主走査基準位置の変動が生じたとしても、上記のように画像品質の劣化を防止できる。

以上のように、副走査方向の位置ズレが生じても、その位置ズレに対応した、像担持体への画像形成制御を行うことにより、画質の劣化を低減できる。

図９（ａ）に、光ビームが主走査方向に走査するときの副走査方向の位置を検出する光ビーム検出部を示す。光ビーム検出部は、光検出器の光入射位置に応じて発生する光電流を検出することが可能である。主走査基準位置を、例えば、図９（ａ）の光検出位置０を往復走査する光源を設定したとして、何らかの理由で光ビーム往復走査の位置が光検知位置＋１の位置を検知したとすると、変動方向と変動量とを知ることができる。この情報から、主走査基準位置を光走査可能とする、新たな光源を選択できる。
新たに選択された光源を用いて、像担持体６０に像形成を形成する場合、像形成を開始するタイミングが異なるので、図１０（ａ）に示す主走査方向の光ビーム通過タイミングを検知する光検知部を設けている。光検知部は、応答特性の良いフォトダイオードを用いることが好ましい。図１０（ｂ）に、検知回路の概略を示す。

副走査方向への光ビーム走査位置ズレを検出可能とすることにより、その位置ずれに対応した、像担持体への画像形成制御が可能となる。

一般に、画像劣化の閾値は、隣り合う画素位置が１／２画素の変動と言われている。すなわち、位置変動Δｄは、１／４画素＜Δｄ＜１／２画素がmust値であり、１／８画素＜Δｄ＜１／４画素がhope値であり、１／１６画素＜Δｄ＜１／８画素がbest値とされている。
よって、マトリックス発光素子副走査方向の間隔は（１／ｎ）ラインとすると、（１／ｎ）は、１／４＜（１／ｎ）＜１／２が必須であり、１／８＜（１／ｎ）＜１／４は期待値であり、１／１６＜（１／ｎ）＜１／８が実現できれば画質劣化低減に効果がある。
図８の例では、１／１０画素単位で走査位置をコントロール可能であるため、画像劣化抑止の効果が期待できる。図１１、図１２、図１３用いて画像劣化防止の方法を説明する。

図１１に示すように、最初に主走査基準位置を形成する光源を図８（ａ）の１４番光源を指定すると、副走査方向に１２００ｄｐｉの間隔で、それぞれ、４番光源、１４番光源、２４番光源を用いて主走査方向に走査しながら適時光源を画像データに対応して点滅させると、副走査方向に一度の主走査方向の光ビーム走査で３行の副走査位置の画像形成が可能となる。１４番光源を主走査基準位置に設定したが、仮に２５番光源を主走査基準位置に設定し、各々１５番光源、２５番光源、３５番光源を用い、主走査方向に走査しながら適時光源を画像データに対応して点滅させると、１４番光源を主走査基準位置での画像形成位置は２５番光源を主走査基準位置に指定した場合よりも（１＋１／１０）ラインの位置を移動することが可能である。

すなわち、図８（ａ）において、光源１４を基準光源として、主走査基準位置と設定してあったとして、図１２に示すように、例えば偏向ミラーが副走査方向に傾斜し、像担持体６０上に変動した像７１のように結像されたとする。すなわち、図１４で示す変位量Δｐが生じる。光ビーム検出部４９を構成する副走査位置検出器４８によって、基準位置に対する変位量Δｐを計測結果から得られた場合、その変位量を補正する量を、基準とした光源１４から他の光源に変更できる。例えば、Δｐ＝（１＋１／１０）画素の場合、新しい主走査基準位置は２５番光源と設定することにより、図１３に示すように修正された像７２として、像担持体上の主走査基準位置を再設定できる。

このように、図８に示す二次元アレイの任意の光源を組み合わせて用いることにより、像担持体６０への潜像形成位置をコントロールできる。

マトリックス光素子の副走査方向の間隔を１ラインの（１／ｎ）の単位に構成することにより、一般に画像劣化と判定される１／２画素以上の画像間隔を超えない画素形成が可能となり、画像形成時の画質を保証できる。

上記のように、一般には画像劣化の閾値は隣り合う画素位置が１／２画素の変動と言われている。すなわち、Δｄは、１／４画素＜Δｄ＜１／２画素がmust値であり、１／８画素＜Δｄ＜１／４画素がhope値であり、１／１６画素＜Δｄ＜１／８画素がbest値とされている。
よって、副走査方向の位置を検出する光ビーム検出部は、その検知精度として、副走査方向の検知間隔は（１／ｄ）ラインとすると、（１／ｄ）ラインは１／４ライン＜（１／ｄ）ライン＜１／２ラインが必須であり、１／８ライン（１／ｄ）＜１／４ラインは期待値であり、１／１６ライン＜１／ｄ＜１／８ラインが実現できればベストである。
本実施形態においては、図８（ａ）に示すように、１／ｄ＝１／１０ラインとしている。

図９（ａ）は光ビームが主走査方向に走査するときの副走査方向の位置を検出する光ビーム検出部である。光ビーム検出部は、光検出器の光入射位置に応じて発生する光電流を検知可能である。光入射位置と発生する光電流との関係を図９（ｂ）に示す。光電流を計測することにより、光入射位置を把握できる。このような光検出器の検出精度は上記のように（１／ｎ）ラインとする。

副走査方向の位置の検出単位を１ラインの（１／ｎ）相当とすることにより、副走査方向の位置ずれを細かい間隔で検知でき、一般に画像劣化と判定される１／２画素以下の位置ずれを検知して画質劣化を防止できる。

図１５に制御系の構成を示す。
複数光ビームを発生する、マトリックス発光素子構造を有する複数光ビーム発生を司る光ビーム制御部３００と、光ビームを入射させ、偏向ミラーにより光ビームを偏向・出射させる光ビーム偏向部３０１と、光ビームの通過タイミングと副走査位置とを検出する光信号検出／演算部３０４と、光ビーム偏向部３０１によって偏向された光ビームが往復走査しながら特定の光走査範囲Ｌで光ビームを点滅するように光ビーム発生部制御するミラー駆動制御部３０２と、マイクロプロセッサ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等からなる中央制御演算処理部３０３とから構成されている。

光ビーム制御部３００は、像担持体に書き込む画像データを格納する画像データ格納部と、画像データ格納部に格納されている画像データを光ビームとして送出するための制御を行う画像データ送出制御部と、光ビームを発するための光源を選択するための光源選択手段と、光ビームの走査制御を行う光ビーム走査制御部とを有する。

光ビーム偏向部３０１は、光ビームを発生させる光ビーム発生手段と、副走査位置検知部２５１、光センサ２４５を有する。

ミラー駆動制御部３０２は、振動ミラーの電源電圧の電圧を変化させる電圧可変手段２４７、発振器の駆動信号を生成するプログラマブル発振器／駆動信号生成部２３６、駆動信号の発生タイミングを制御するプログラマブル駆動信号発生タイミング制御部２４２、駆動信号の波形を選択するプログラマブル駆動信号波形整形部２５０、駆動信号の波形を整形する駆動信号波形整形部２３９、及びドライバアンプ２４１を有する。

中央演算制御処理部３０３は、クロック発生器２３０、ＭＰＵ２３１、ＲＯＭ２３２、ＲＡＭ２３３を有する。

光信号検知／演算部３０４は、光センサの検出信号（主走査方向の検出結果）を処理する走査検知信号処理部２３８、副走査位置検知部２５１の検出信号（副走査方向の検出結果）を処理する位置検知信号処理部２５２、副走査位置に関する演算処理を行う諸演算回路２５３、同期基準信号を生成する同期基準信号生成部２３７、時差を演算する時差演算回路２４６を有する。

この他に、時間を計測する時間計測部２４９、同期基準信号に応じて基準クロック信号を生成する基準クロック生成部２４８を有する。

光ビーム検知器２５１で副走査位置を検出し、位置検知信号処理部２５２で副走査位置を１／１０ラインの精度で認識可能とするよう信号演算処理をし、副走査位置に関わる諸演算回路２５３では、光ビーム検知器２５１の基準位置からの変動方向、及び変動量を算出する。光ビーム検知器２５１の基準位置は、例えば図９（ｂ）で光検出位置０にて光電流５０％の箇所を機構上設計してあるとすると、光ビーム検知器２５１が検知した光電流量と基準位置である。光電流５０％との比較から、基準位置からの変動方向及び変動量を算出できる。

副走査方向位置ずれの離間方向、離間量を演算可能とすることにより、副走査方向の位置ずれを適時演算可能となり、画質劣化を防止できる。

諸演算回路２５３では、検知信号の平均値処理、積分値処理、微分値処理、変動周波数分析処理を可能としている。このように、数値演算処理を行うことにより、主ビーム走査の主走査基準位置からの変動を修正するために、複数ビームを発生する、マトリックス発光素子の任意の光源を選択する際、フィードバック制御理論に基づいた方法で適切かつ速やかに光源を選択できる。

これにより、フィードバック制御理論に基づいて、より適切に画像劣化を防止できる。

さらに、諸演算回路２５３では、像担持体６０への像の形成を開始するたびに、複数回の光ビーム走査を行い、平均処理後開始する像形成ジョブでの主走査基準位置を確保できる光源を決定して像形成を実施する。この作業は、一連のジョブが終了し、新たなジョブが開始されるごとに実施する。このジョブごとの選択された光源の選択情報も、記憶処理部に記憶され、画像形成装置の運用情報として管理される。

像形成する基準光源を像形成ジョブを開始する前に設定することにより、新しいジョブごとに主走査基準位置を決定でき、過去の画像劣化の影響を受けないようにできる。

各部のこの他の動作については、公知の光走査装置の制御部と同様であるため、説明は省略する。

図１６に、画像形成装置の概略構成を示す。
感光体１４５の周囲に帯電装置１４４、光書き込み装置１４３、現像装置１４２、転写装置１４９及びクリーニング装置１４６を配し、画像形成装置制御部１５３により画像形成の開始を指示されると、感光体１４５は図示するように時計方向に回転して、光書き込み装置１４３にて不図示の外部入力装置から入力された画像データに対応し、同期信号に同期してビーム発生装置１５２を用いて光ビームを生成し、感光体１４５の面上に潜像を形成する。

画像の階調値を表す０〜２５５の整数値データが入力され、その入力データに対応してビーム発光時間幅を設定するビーム発光時間設定データは、ビーム発生部に供給され、ビーム発生部で生成された信号は、ビーム駆動部に供給され発光源であるレーザダイオードに電流を供給し、レーザダイオードを発光させ感光体面上に潜像を形成するビームを生成する。現像装置１４２にて像可視化剤によって可視化画像を得る。用紙収納部１４０に収納された用紙は、給紙手段１４１により給紙され、レジストローラ１５０を備えたレジスト部１５１によって用紙搬送タイミングと書き込みタイミングとを合わせ、所定の位置に可視化剤による顕在像を転写装置１４９にて転写可能とする。
像可視化剤による顕在像が転写された用紙は、用紙搬送部１４８によって搬送され、定着装置１４７によって顕在像が定着させられることにより、入力された画像データが用紙上に可視化固定される。

なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることなく様々な変形が可能である。

本発明の好適な実施の形態に係る光走査装置に構成を示す図である。 従来の振動ミラーを用いた光偏向器の構成を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係る光走査装置に適用される光偏向器の構成を示す図である。 櫛歯形状の光偏向器の構成を示す図である。 光偏向器の動作を示す図である。 捩り梁構造を説明するための図である。 偏向ミラーを用いて、像担持体上を光ビームを点滅させて走査し、像を形成する動作の概略と、偏向ミラーの揺動波形と、各機能部の概略とを示す図である。 独立に変調可能な複数の発光領域（発光点）が二次元アレイ状に配備された面発光レーザの一例を示す図である。 光電流と光検出位置との関係及び光ビーム検出器の構成を示す図である。 光検知部及び検知回路の構成を示す図である。 基準光源の発する光が主走査基準位置上を走査する状態を示す図である。 偏向ミラーが副走査方向に傾斜した状態を示す図である。 光源を変更した状態を示す図である。 副走査方向の変位量を示す図である。 光走査装置の制御系の構成を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係る光走査装置を用いた画像形成装置の概略構成を示す図である。 ポリゴンミラーに面倒れが発生した状態を示す図である。 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た状態を示す図である。 像担持体と偏向ミラーとの間にシリンドリカルレンズを配置した光走査装置の構成を示す図である。 マイクロミラーを用いた偏向器と像担持体との間にシリンドリカルレンズを配置した光走査装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ シリコン基板
２ 支持部材
３、６ 固定電極
４、５ 可動電極
７ 可動板
４０ 偏向ミラー
４４ 光ビーム発生部
４５ コリメートレンズ
４７ 検知器（主走査方向）
４８ 検知器（副走査方向）
４９ 信号検知部
６０ 像担持体
７１ 位置変動したビームによる像
７２ 変更した光源が発するビームによる像
１０１ 支持基板
１０２ ミラー
１０３ トーションバー
１０４ パッド
１０５ ミラー電極部
１０６ 絶縁体
１０７ 固定電極
１４０ 用紙収納部
１４１ 給紙手段
１４２ 現像装置
１４３ 光書込装置
１４４ 帯電装置
１４５ 感光体
１４６ クリーニング装置
１４７ 定着装置
１４９ 転写装置
１５０ レジスト搬送ローラ
１５１ レジスト部
１５２ ビーム発生装置
２３０ クロック生成器
２３１ ＭＰＵ
２３２ ＲＯＭ
２３３ ＲＡＭ
２３４ アドレス／データバス
２３６ プログラマブル発振器／駆動信号生成部
２３７ 同期基準信号生成部
２３８ 走査検知信号処理部
２３９ プログラマブル駆動信号波形整形器
２４１ ドライバアンプ
２４２ プログラマブル駆動信号発生タイミング制御部
２４４ 光ビーム発生手段
２４５ 信号検知部
２４６ 時差演算回路
２４７ 電圧可変部
２４８ 基準クロック生成部
２４９ 時間計測部
２５０ プログラマブル駆動信号波形整形部
２５１ 光ビーム検知器（副走査位置検知器）
２５２ 位置検知信号処理部
２５３ 諸演算回路
３００ 光ビーム制御部
３０１ 光ビーム偏向部
３０２ ミラー駆動制御部
３０３ 中央制御演算処理部
３０４ 光信号検知／演算部

Claims (8)

1. 複数の光ビームを発生させるマトリックス発光素子構造を有する複数光ビーム発生手段と、
   前記光ビームが入射し、偏向ミラーにより前記光ビームを偏向した上で出射させる光ビーム偏向手段と、
   前記光ビームを検出する光ビーム検出手段と、
   前記光ビーム偏向手段によって偏向された光ビームが往復走査しながら特定の光走査範囲で点滅するように前記光ビーム発生手段を制御する光ビーム点滅制御手段とを有し、
   前記光ビーム検出手段の検出信号に応じて、前記マトリクス発光素子構造の任意の光素子を前記光ビームの光源として選択可能であり、前記光ビーム点滅制御手段が該光源を点滅させることを特徴とする光走査装置。
2. 前記光ビーム検出手段は、主走査方向に関して前記光ビームの通過を、副走査方向に関して前記光ビームの位置をそれぞれ検出可能であることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記光ビーム検出手段の副走査方向に関しての光ビームの位置検出単位が１画素の１／ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
4. 前記マトリックス発光素子構造の発光素子の副走査方向の間隔は、１画素の１／ｎ（ｎは任意の自然数）であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光走査装置。
5. 副走査方向の離間方向、及び離間量を演算する手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の光走査装置。
6. 前記光ビーム検出手段の検出信号を処理する信号処理手段を有し、複数回の平均値処理、積分値処理、微分値処理及び変動周波数分析処理の少なくともいずれかを実行可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の光走査装置。
7. 像形成に用いる基準光源を像形成ジョブの開始前に設定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の光走査装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載の光走査装置と、
   像担持手段と、
   前記像担持手段の所定の領域に前記光ビームを走査して潜像を形成する露光手段と、
   前記潜像を可視化剤によって現像して可視化像を形成する現像手段とを有することを特徴とする画像形成装置。

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