JP2011095590A - 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成でＭＥＭＳミラーの偏向角特性を高精度にモニターすることができる光走査装置を提供すること。
【解決手段】レーザー光源２５から出射される光ビームＬを偏向するＭＥＭＳミラー（偏向素子２９）と、前記レーザー光源２５から出射して前記ＭＥＭＳミラー（偏向素子２９）によって偏向された光ビームＬ２，Ｌ３を検知するＢＤセンサ（光検知素子）３２を備えた光走査装置１３において、前記ＭＥＭＳミラー（偏向素子２９）から前記ＢＤセンサ３２に向かう光路Ａ，Ｂを有効走査領域Ｒの両端外側に設け、光路Ａを通過する光ビームＬ２をＢＤミラー（反射手段）３３ａによって１回（奇数回）反射させてＢＤセンサ３２に導き、光路Ｂを通過する光ビームＬ２をＢＤミラー３３ａ，３３ｂによって計２回（偶数回）反射させてＢＤセンサ３２に導くよう構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、偏向手段としてＭＥＭＳミラーを用いた光走査装置とこれを備えた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された像担持体が光走査装置によって露光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜像は現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は、転写装置によって用紙上に転写された後に定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着され、トナー像が定着された用紙が装置外へ排出されることによって一連の画像形成動作が終了する。

ところで、従来、光走査装置には、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専ら用いられているが、より高解像度の画像や高速プリントを達成するためには、これらのポリゴンミラーやガルバノミラーを更に高速で回転させる必要がある。

しかしながら、ポリゴンミラーやガルバノミラーを高速で回転させると軸受の耐久性や風損による発熱や騒音の問題が発生し、高速走査には限界がある。

そこで、近年、シリコンマイクロマシニング（ＭＥＭＳ）技術を利用した偏向器の開発が進められており、例えばマイクロミラー（以下、「ＭＥＭＳミラー」と称する）とこれを軸支する捩り梁をＳｉ基板に一体に形成し、ＭＥＭＳミラー側の可動電極と固定側の固定電極との間に交流電圧を印加し、両電極間に発生する静電引力によって捩り梁を捩りながらＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動させる方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記方式によれば、ＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動（正弦振動）させるために高速動作が可能であり、騒音と消費電力を低く抑えることができるという利点が得られる反面、ＭＥＭＳミラーはポリゴンミラーに比して偏向角（振れ角）が小さく、反射面の大きさにも限界がある。

ところが、Ｓｉ基材の共振現象を利用したＭＥＭＳミラーは、固有の共振振動数にばらつきがあるために偏向角（振れ角）が個々に異なる上、温度や気圧の変動によって偏向角特性が変化するため、これを画像形成装置の光走査装置に使用した場合には環境変動によってリニアリティ等の走査性能が変動する。このため、例えばＭＥＭＳミラーの最大偏向角が所定の値よりも小さい場合には、ＭＥＭＳミラーの電極に供給する電流を増やして最大偏向角を所定の値に近づける等の偏向角を補償する技術が必要になる。そして同時に、この最大偏向角若しくは同等である走査速度をモニターする技術も必要となる。

ＭＥＭＳミラーの最大偏向角や走査速度をモニターする技術に関して、例えば特許文献２には、走査範囲の一端側に光検出素子（ＢＤセンサ）を配設し、該光検出素子から検出信号が出力される間隔がＭＥＭＳミラー（マイクロミラー）の振れ角の変動によって変動した場合には、ＭＥＭＳミラー（マイクロミラー）の振れ角が変動すると、その検出信号の出力間隔によってＭＥＭＳミラーの振れ角の変動をモニターする技術が提案されている。

特許第２９２４２００号公報 特開２００７−０８６６２６号公報

ところで、特許文献２において提案された技術においては、両方向の走査方向に対応可能な光検出素子が必要となる。このような両方向の走査方向に対応可能な光検出素子として単一の光−電流変換半導体素子が用いられているが、単一の光検出素子は、光量やビーム径、迷光の僅かな変動によって検知タイミングにバラツキが生じてしまう。

画像劣化の発生を防ぐためには、ＭＥＭＳミラーの偏向角特性を高精度にモニターする必要があり、検知のバラツキを抑えるためには、そのバラツキの要因である光量変動等に対する対策が必要となる。これに対して、光量変動等の影響を受けにくい光検出素子として複数の半導体素子を用いたものがあるが、このような光検出素子は片方向の走査に対応しているため、ＭＥＭＳミラーの偏向角特性の高精度なモニターに使用することは不可能である。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、安価な構成でＭＥＭＳミラーの偏向角特性を高精度にモニターすることができる光走査装置とこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーと、前記光源から出射して前記ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームを検知する光検知素子を備えた光走査装置において、前記ＭＥＭＳミラーから前記光検知素子に向かう光路を走査領域両端外側の何れか一方に少なくとも２つ設け、該光路の少なくとも１つは光ビームを反射手段によって偶数回反射させて前記光検知素子に導き、他の光路の少なく１つは光ビームを反射手段によって奇数回反射させて前記光検知手段に導くよう構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光検知素子に光ビームを導く複数の前記光路に複数の光ビームを反射させる共通の反射手段を少なくとも１つ配置したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記光検知素子を走査領域両端外側の走査開始側に設けるとともに、該光検知素子による光ビームの検知によって走査領域の書き出しタイミングを決定することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、複数の前記光路を経て前記光検知素子に導かれる光ビームを検知する前記光検知素子から出力される応答信号の時間間隔に基づいて前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角又は走査速度を算出及び制御することを特徴とする。

請求項５記載の画像形成装置は、請求項１〜４の何れかに記載の光走査装置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、光路の少なくとも１つは光ビームを反射手段によって偶数回（偶数回には０回を含む）反射させて光検知素子に導き、他の光路の少なく１つは光ビームを反射手段によって奇数回反射させて光検知手段に導くよう構成したため、往復走査（両方向走査）において何れの光路によって光検知素子に導入される光ビームも光検知素子を片方向（同一方向）に走査する。このため、光検知素子として光量変動等の影響を受けにくい片方向の走査に対応したものを使用することができ、１つの光検知素子によって往復走査（両方向走査）時のＭＥＭＳミラーの偏向角特性を安価な構成で高精度にモニターすることができる。

請求項２記載の発明によれば、複数の光ビームを共通の反射手段によって反射させるようにしたため、反射手段の数を削減して装置の小型化とコストダウンを図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、光検知素子をＭＥＭＳミラーの偏向角特性のモニター用と走査領域の書き出しタイミング決定用として兼用するようにしたため、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、ＭＥＭＳミラーの偏向角特性が変化すると、該ＭＥＭＳミラーによって偏向される光ビームを検出する光検知素子の応答信号の時間間隔が変動することに着目し、この応答信号の時間間隔の変動に基づいてＭＥＭＳミラーの最大偏向角又は走査速度を算出及び制御するようにしたため、環境変動等に伴うＭＥＭＳミラーの偏向角特性の変動を高精度に補償することができる。

請求項５記載の発明によれば、光走査装置のＭＥＭＳミラーの環境変動等に伴う偏向角特性の変動を高精度に補償することによって画像劣化の発生を防ぎ、高質画像を安定的に得ることができる。

本発明に係る画像形成装置（カラーレーザープリンタ）の側断面図である。 本発明に係る光走査装置要部の構成を示す平面図である。 本発明に係る光走査装置の偏向素子の正面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は２つの光路を経てＢＤセンサに光ビームが入射する様子を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）はＭＥＭＳミラーの偏向角特性とＢＤセンサの応答信号との関係を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。

上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。

ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。

又、前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、駆動ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。又、テンションローラ９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。

ところで、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの上方には、前記各現像装置４ａ〜４ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが一列に並設されている。

又、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方には、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋに対応して本発明に係る計４つの光走査装置１３がそれぞれ配置され、これらの下方のプリンタ本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、該給紙カセット１４から用紙を取り出すピックアップローラ１５と、取り出された用紙を分離して搬送パスＳへと１枚ずつ送り出すフィードローラ１６とリタードローラ１７が設けられている。

又、プリンタ本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＳには、用紙を搬送する搬送ローラ対１８と、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対１９が設けられている。尚、搬送パスＳの横には、用紙の両面に画像を形成する場合に使用される別の搬送パスＳ’が形成されており、この搬送パスＳ’には複数の反転ローラ対２０が適当な間隔で設けられている。

ところで、プリンタ本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＳは、プリンタ本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラ対２３，２４が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、各光走査装置１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、その光ビームを各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５ａの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラ１５とフィードローラ１６及びリタードローラ１７によって搬送パスＳへと送り出された用紙がレジストローラ対１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ対２３，２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト７は次の画像形成に備えられる。

［光走査装置］
次に、本発明に係る前記光走査装置１３を図２〜図４に基づいて説明する。尚、４つの光走査装置１３の構成は全て同じであるため、以下、１つの光走査装置１３についてのみ説明する。

図２は本発明に係る光走査装置要部の構成を示す平面図、図３は同光走査装置の偏向素子の正面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。

図２に示すように、光走査装置１３にはレーザー光源（レーザーダイオード）２５が備えられており、このレーザー光源２５からの光ビームＬの出射方向に沿ってコリメータレンズ２６とシリンドリカルレンズ２７及び折り返しミラー２８が一直線上に配置されている。又、走査中心ＣＬ上には偏向素子２９が配設されており、この偏向素子２９によって偏向される光ビームＬ１の進行方向に沿って走査レンズ３０，３１がそれぞれ配設されている。又、走査中心ＣＬを境として前記レーザー光源２５やコリメータレンズ２６、シリンドリカルレンズ２７等が配された側とは反対側（書出側）であって、且つ、光ビームＬ１の有効走査範囲（実際にプリント幅として使用する走査範囲）Ｒを外れた位置には光検知素子であるＢＤセンサ３２と、偏向素子２９によって偏向されて有効走査範囲Ｒを外れた２つの光路Ａ，Ｂを進む光ビームＬ２，Ｌ３を折り返して前記ＢＤセンサ３２へと導く反射手段としての２つのＢＤミラー３３ａ，３３ｂが配置されている。

ここで、前記偏向素子２９の構成と作用を図３及び図４に基づいて説明する。

偏向素子２９は、フレーム３４上に接合されたＳｉ基板３５にエッチングや成膜等のマイクロマシニング技術（ＭＥＭＳ技術）を利用して長楕円状のＭＥＭＳミラー３６とこれを支持する捩り梁３７を一体に形成することによって構成されており、ＭＥＭＳミラー３６は捩り梁３７を中心として往復振動（正弦振動）する。

図３に示すように、上記捩り梁３７の長手方向（Ｘ軸方向）両端が絶縁部３８によって電気的に絶縁されており、その幅方向両側には長手方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びる櫛歯状の複数の可動電極３９が形成されており、Ｓｉ基板３５の本体３５Ａ側には可動電極３９の間に位置する複数の固定電極４０が形成されており、これらの可動電極３９と固定電極４０は捩り梁３７の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って交互に配置されている。そして、図４に示すように、可動電極３９と固定電極４０には不図示の交流電源から延びる電線４１，４２がそれぞれ接続されている。

以上のように構成された偏向素子２９において、交流電源から電線４１，４２を経て可動電極３９と固定電極４０に交流電圧がそれぞれ印加されると、これらの可動電極３９と固定電極４０との間に静電引力が発生し、この静電引力によってＭＥＭＳミラー３６が図４に鎖線にて示すように捩り梁３７（Ｘ軸）を中心として所定角度（偏向角）だけ往復振動する。尚、ＭＥＭＳミラー３６の駆動周波数は共振周波数に設定されており、これによってＭＥＭＳミラー３６の振幅（偏向角）が拡大される。又、ＭＥＭＳミラー３６の表面（反射面）にはアルミニウム膜等が成膜されてその反射率が高められている。

而して、図２に示す光走査装置１３において、レーザー光源２５が画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されると、該レーザー光源２５から画像データに対応して変調された光ビームＬが出射され、この光ビームＬは、コリメータレンズ２６によって適当な大きさのコリメート光に整形された後、副走査方向（Ｙ軸方向）にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ２７に入射される。そして、シリンドリカルレンズ２７を通過した光ビームＬは、折り返しミラー２８によって折り返された後、偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６（図３参照）に入射されて結像される。

偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６に入射した各光ビームＬは、前述のようにＭＥＭＳミラー３６が往復振動することによって主走査方向（Ｘ軸方向）に偏向され、この偏向された光ビームＬ１は、走査レンズ３０，３１を通過することによって図１に示す各画像形成ユニット１Ｍ（１Ｃ，１Ｙ，１Ｋ）の感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上に結像され、図２に示す有効走査領の一端を書出点Ｐ１、他端を書終点Ｐ２として感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上を主走査方向（図示矢印方向）に往復走査する。ここで、光ビームＬ１による感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上の往復走査において、書出点Ｐ１から書終点Ｐ２に向かう走査を往路、逆に書終点Ｐ２から書出点Ｐ１に向かう走査を復路とする。

ところで、本実施の形態では、ＢＤセンサ３２として光量変動等の影響を受けにくい片方向の走査に対応したものが使用され、このＢＤセンサ３２とＢＤミラー３３ａ，３３ｂは有効走査領域Ｒ外の書出点Ｐ１側に配置されている。

而して、図２に示すように、ＭＥＭＳミラー３６からＢＤセンサ３２に至る光路には光路Ａと光路Ｂの２つがあり、ＭＥＭＳミラー３６によって偏向されて走査レンズ３０，３１を通過する一方の光ビームＬ２はＢＤミラー３３ａで１回（奇数回）反射して光路Ａに沿ってＢＤセンサ３２に入射し、他方の光ビームＬ３は２つのＢＤミラー３３ａ，３３ｂで各１回ずつ計２回（偶数回）反射して光路Ｂに沿ってＢＤセンサ３２に入射する。従って、光ビームＬ１による感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上の一方向の走査で２つの光ビームＬ２，Ｌ３がＢＤセンサ３２を走査する方向は逆になるため、この光ビームＬ２，Ｌ３がＢＤセンサ３１を走査する方向は、光ビームＬ１による感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上での往路と復路の走査（両方向の走査）によって揃うこととなる（同一方向となる）。このことを図５（ａ），（ｂ）に基づいて以下に説明する。

即ち、図５（ａ），（ｂ）は２つの光路Ａ，Ｂを経てＢＤセンサ３１に光ビームＬ２，Ｌ３がそれぞれ入射する様子を示す説明図であり、光ビームＬ１が感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上の往路を走査する場合には、図５（ａ）に示すように、光路Ａにおいて光ビームＬ２はＢＤミラー３３ａで１回反射して図示の直線ａ，ｂ，ｃの順にＢＤセンサ３２を図示矢印方向（図の下方から上方に向かう方向）に走査する。

他方、光ビームＬ１が感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上の復路を走査する場合には、図５（ｂ）に示すように、光路Ｂにおいて光ビームＬ２はＢＤミラー３３ａ，３３ｂで各１回ずつ計２回反射して図示の直線ａ’，ｂ’，ｃ’の順にＢＤセンサ３２を図示矢印方向（図の下方から上方に向かう方向）に走査する。

従って、光路Ａ，Ｂに沿ってそれぞれＢＤセンサ３２へと入射する光ビームＬ２，Ｌ３がＢＤセンサ３２を走査する方向は、光ビームＬ１による感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上での往路と復路の走査（両方向の走査）によって揃うこととなる（同一方向となる）。この結果、片方向の走査に対応したＢＤセンサ３２は、光ビームＬ１による感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）の往復走査において光ビームＬ２，Ｌ３を検出することができ、以下に説明するようにＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性をモニターすることができる。又、ＢＤセンサ３２は、光ビームＬ２を検知することによって感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上への書き出しタイミングも決定する機能を果たす。

次に、本発明に係る光走査装置１３におけるＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性をモニターする原理を図６（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。

図６（ａ），（ｂ）はＭＥＭＳミラー３６の偏向角とセンサ応答信号の時間変化を示す図であり、前述のようにＭＥＭＳミラー３６は往復振動するため、その偏向角特性は時間ｔに対して図示のように正弦波を描き、波の谷の底から山の頂点までが往路、山の頂点から谷の底までが復路に対応している。

図６（ａ）に示すＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は初期状態のものであって、光ビームＬ１が復路を走査するときには、図５（ｂ）に示すように光路Ｂを通過する光ビームＬ３はＢＤミラー３３ａ，３３ｂによって１回ずつ計２回（偶数回）反射してＢＤセンサ３２を矢印方向に走査するため、図６（ａ）に示すように時間ｔ１においてＢＤセンサ３２は光ビームＬ３を検知してセンサ応答信号を出力する。

次に、光ビームＬ１が往路を走査するときには、図５（ａ）に示すように光路Ａを通過する光ビームＬ２はＢＤミラー３３ａによって１回（奇数回）反射してＢＤセンサ３２を矢印方向に走査するため、図６（ａ）に示すように時間ｔ２においてＢＤセンサ３２は光ビームＬ２を検知してセンサ応答信号を出力する。

その後、光ビームＬ１が再び復路を走査するときには、図５（ｂ）に示すように光ビームＬ３はＢＤセンサ３２を矢印方向に走査するため、図６（ａ）に示すように時間ｔ３においてＢＤセンサ３２は光ビームＬ３を検知してセンサ応答信号を出力する。

従って、初期状態におけるＢＤセンサ３２の検知間隔は図６（ａ）に示すようにＴ１，Ｔ２，…となり、走査領域（偏向角対応）は図示のΔθとなる。

ところで、環境変動によってＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が図６（ｂ）に破線にて示す初期状態から実線にて示すように変化した場合、ＢＤセンサ３２が光路Ａ，Ｂを経てそれぞれ入射する光ビームＬ２，Ｌ３を検知する時間は図示のように初期状態に対してｔ１→ｔ１’，ｔ２→ｔ２’，ｔ３→ｔ３’，…とずれ、検知間隔はＴ１→Ｔ１’，Ｔ２→Ｔ２’，…と変化し、走査領域もΔθ→Δθ’へと変化する。

以上のように、環境が変動するとＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の周期（位相）は変化しないで一定に保たれているのに対して、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の振幅（最大偏向角）とＢＤセンサ３２の応答信号の位相が変化し、この応答信号の位相（検知間隔）の変化（Ｔ１→Ｔ１’，Ｔ２→Ｔ２’，…））とＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の変動との間には相関関係が成立する。

従って、ＢＤセンサ３２の検知間隔の変化（Ｔ１→Ｔ１’，Ｔ２→Ｔ２’，…）を検出することによって安価な構成でＭＥＭＳミラー３６の偏向状態を高精度にモニターすることができる。

具体的には、ＢＤセンサ３２の検知間隔の変化（Ｔ１→Ｔ１’，Ｔ２→Ｔ２’，…）に基づいてＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角θ_ｍ ’と初期状態における最大偏向角θ_ｍ との偏差Δθ_ｍ （＝｜θ_ｍ ’−θ_ｍ ｜）を求め、例えば駆動制御、温度制御、ＬＤ点灯基準クロック変調制御等の手法によって最大偏向角の偏差Δθ_ｍ が０となるようにすれば、環境変動等に伴うＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の変動を補償することができ、図６（ｂ）に実線にて示すように変化したＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性を破線にて示す初期の偏向角特性に戻すことができる。尚、最大偏向角に代えて走査速度を算出するようにしても良い。

以上のように、本実施の形態においては、光路Ａでは光ビームＬ２をＭＢミラー３３ａによって１回（奇数回）反射させてＢＤセンサ３２に導き、光路Ｂでは光ビームＬ３を２つのＭＤミラー３３ａ，３３ｂによって計２回（偶数回）反射させてＢＤセンサ３２に導くよう構成したため、往復走査（両方向走査）において何れの光路Ａ，ＢによってＢＤセンサ３２に導入される光ビームＬ２，Ｌ３もＢＤセンサ３２を片方向（同一方向）に走査する。このため、ＢＤセンサ３２として光量変動等の影響を受けにくい片方向の走査に対応したものを使用することができ、１つのＢＤセンサ３２によって往復走査（両方向走査）時のＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性を安価な構成で高精度にモニターすることができる。

そして、本実施の形態では、光路Ａ，Ｂを通過する複数の光ビームＬ２，Ｌ３を共通のＢＤミラー３３ａによって反射させるようにした（ＢＤミラー３３ａを共用するようにした）ため、反射手段の数を削減して光走査装置１３の小型化とコストダウンを図ることができる。

又、本実施の形態では、ＢＤセンサ３２をＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性のモニター用と走査領域の書き出しタイミング決定用として兼用するようにしたため、このことによっても光走査装置１３の部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。

更に、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が変化するとＢＤセンサ３２の応答信号の時間間隔が変動することに着目し、この応答信号の時間間隔に基づいてＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角又は走査速度を算出及び制御するようにしたため、環境変動等に伴うＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の変動を高精度に補償することができる。そして、このようにＭＥＭＳミラー３６の環境変動等に伴う偏向角特性の変動を高精度に補償することによって、光走査装置１３を備えた図１に示すカラーレーザープリンタにおいて画像劣化の発生を防ぎ、高質画像を安定的に得ることができる。

尚、本実施の形態では、光路Ｂでは光ビームＬ３を２つのＭＤミラー３３ａ，３３ｂによって計２回（偶数回）反射させてＢＤセンサ３２に導くよう構成したが、ＭＤミラー３３ａ，３３ｂで反射させないで（つまり、反射回数０）光ビームＬ３を直接ＢＤセンサ３２に導くよう構成しても良い。又、以上は本発明をカラーレーザープリンタとこれに備えられた光走査装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロプリンタや複写機等を含む他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた光走査装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｋ ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 帯電器
４ａ〜４ｄ 現像装置
５ａ〜５ｄ 転写ローラ
６ａ〜６ｄ ドラムクリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ 駆動ローラ
９ テンションローラ
１０ 二次転写ローラ
１１ ベルトクリーニング装置
１２ａ〜１２ｄ トナーコンテナ
１３ 光走査装置
１４ 給紙カセット
１５ ピックアップローラ
１６ フィードローラ
１７ リタードローラ
１８ 搬送ローラ対
１９ レジストローラ対
２０ 搬送ローラ対
２１ 排紙トレイ
２２ 定着装置
２３，２４ 排紙ローラ対
２５ レーザー光源（光源）
２６ コリメータレンズ
２７ シリンドリカルレンズ
２８ 折り返しミラー
２９ 偏向素子
３０，３１ 走査レンズ
３２ ＢＤセンサ（光検知素子）
３３ａ，３３ｂ ＢＤミラー（反射手段）
３４ 偏向素子のフレーム
３５ Ｓｉ基板
３５Ａ Ｓｉ基板本体
３６ 偏向素子のＭＥＭＳミラー
３７ 偏向素子の捩り梁
３８ 偏向素子の絶縁部
３９ 偏向素子の可動電極
４０ 偏向素子の固定電極
４１，４２ 偏向素子の電線
Ａ，Ｂ 光路
ＣＬ 走査中心
Ｌ，Ｌ１〜Ｌ３ 光ビーム
Ｐ１ 書出点
Ｐ２ 書終点
Ｒ 有効走査範囲
Ｓ，Ｓ’ 搬送パス
θ_ｍ，θ_ｍ’ ＭＥＭＳミラーの最大偏向角
Δθ，Δθ’ 走査領域

Claims (5)

1. 光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーと、前記光源から出射して前記ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームを検知する光検知素子を備えた光走査装置において、
   前記ＭＥＭＳミラーから前記光検知素子に向かう光路を走査領域両端外側の何れか一方に少なくとも２つ設け、該光路の少なくとも１つは光ビームを反射手段によって偶数回反射させて前記光検知素子に導き、他の光路の少なく１つは光ビームを反射手段によって奇数回反射させて前記光検知手段に導くよう構成したことを特徴とする光走査装置。
2. 前記光検知素子に光ビームを導く複数の前記光路に複数の光ビームを反射させる共通の反射手段を少なくとも１つ配置したことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記光検知素子を走査領域両端外側の走査開始側に設けるとともに、該光検知素子による光ビームの検知によって走査領域の書き出しタイミングを決定することを特徴とする請求項１又は２記載の光走査装置。
4. 複数の前記光路を経て前記光検知素子に導かれる光ビームを検知する前記光検知素子から出力される応答信号の時間間隔に基づいて前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角又は走査速度を算出及び制御することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光走査装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
   
   

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