JP4792960B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

この発明は、振動する偏向ミラー面によって光ビームを偏向して被走査面上で光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置に関するものである。

この種の光走査装置を用いる装置としては、例えばレーザプリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの画像形成装置がある。この画像形成装置では、感光体ドラムなどの潜像担持体の表面に形成すべきトナー像に関連する画像データに対して階調再現処理などの画像処理を加えて画像信号が形成される。また、この画像形成装置では、光走査装置として露光ユニットが設けられており、該露光ユニットが画像データに対応する潜像を潜像担持体上に形成する。例えば特許文献１に記載の露光ユニットでは、光源として半導体レーザが用いられ、上記画像信号に基づき光源からの光ビームが変調されるとともに、該変調光ビームが光偏向素子（本願発明の「偏向手段」に相当）の偏向ミラー面により偏向されて主走査方向への光ビームの走査が行われる。そして、走査光ビームが走査レンズ系（本願発明の「光学系」に相当）により感光体ドラム表面に結像されてスポット潜像が形成される。こうして形成されるスポット潜像は現像部により現像されて該スポット潜像位置にドットが形成されて画像データに対応するトナー像が形成される。

このように構成された露光ユニット（光走査装置）では、光偏向素子により光ビームを走査しながら該走査光ビームを走査レンズ系により感光体ドラムの表面（被走査面）に結像しているため、走査光ビームと走査レンズ系との相対関係が重要となってくる。そこで、この従来技術では、光偏向素子を静止させた状態で半導体レーザを点灯させている。また、光偏向素子により反射された光ビームを、走査レンズ系の対称中心、つまり光軸上の配置されたフォトダイオードなどの半導体光電変換素子に入射させて該フォトダイオードからの出力信号をモニターしながら、光偏向素子の位置を変位させる。そして、信号出力が最大になる位置で光偏向素子を固定している。このような調整作業により走査光ビームと走査レンズ系との相対な配置関係を調整している。

特開平９−８０３４８号公報（［００６３］、［００６７］、図１および図４）

上記したように、従来装置では静止状態にある光偏向素子の偏向ミラー面で反射された光ビームの主光線（以下「第１主光線」という）と走査レンズ系の光軸とが完全に一致するように光偏向素子の位置を変位させることによって、光偏向素子と走査レンズ系との相対的な配置関係が調整される。しかしながら、第１主光線と走査レンズ系の光軸とを完全に一致させた場合には、走査レンズ系のレンズ面、特に光偏向素子に最も近接する最近接レンズ面で正反射されたゴースト光が光偏向素子の偏向ミラー面を介して半導体レーザに戻ってくる。そのため、半導体レーザの発振が乱れてしまい、光ビームの出力が安定しないまま光走査を行うこととなり、その結果、良好な画像を得ることができないという問題が発生することがあった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、光源から射出される光ビームの出力を安定させて光ビームを被走査面上に走査させることができる光走査装置を提供することを目的とする。

この発明にかかる光走査装置は、所定の面上で光を所定の方向に走査させる光走査装置であって、上記目的を達成するため、光を射出する光源と、光源からの光を反射する偏向ミラー面を有する可動部材を所定の方向とほぼ直交する駆動軸回りに振動させて光を所定の方向に偏向させる偏向手段と、レンズ面を有し、偏向ミラー面により偏向された偏向光を所定の面に結像する光学系とを備え、可動部材を静止させた状態で偏向ミラー面により偏向される光の主光線を第１主光線としたとき、第１主光線と光学系の光軸とが偏向光が走査される主走査断面において互いに平行で且つ離間する一方、主走査断面に直交する副走査断面において互いに重なり合うように可動部材と光学系とが配置され、光学系が有するレンズ面のうち偏向手段に最も近い最近接レンズ面が屈折力を有していることを特徴としている。

このように構成された発明では、可動部材が所定の方向とほぼ直交する駆動軸回りに振動し、この可動部材に設けられた偏向ミラー面によって光源からの光を偏向している。また、偏向光は光学系により所定の面に結像される。そして、本発明では、次の２つの構成要件(1)、(2)、つまり
(1)可動部材を静止させた状態で偏向ミラー面により偏向される光の主光線（第１主光線）と光学系の光軸とが偏向光が走査される主走査断面において互いに平行で且つ離間する一方、主走査断面に直交する副走査断面において互いに重なり合うように可動部材と光学系とが配置されているという構成要件、
(2)光学系が有するレンズ面のうち偏向手段に最も近い最近接レンズ面が屈折力を有しているという構成要件、
をともに備えている。このため、最近接レンズ面への第１主光線の入射角はゼロ以外の値をとる。したがって、最近接レンズ面で発生するゴースト光が光源に戻るのを確実に防止して光源から射出される光の出力が安定化される。

図１は本発明にかかる光走査装置の一実施形態を装備した画像形成装置を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、いわゆる４サイクル方式のカラープリンタである。この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１は画像形成指令に含まれる画像データに対して階調再現処理などの画像処理を加えて作成した画像信号をエンジン部ＥＧに与えるとともに画像形成指令に対応する制御信号をエンジンコントローラ１０に与える。そして、エンジンコントローラ１０はエンジン部ＥＧの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２が図１の矢印方向（副走査方向）に回転自在に設けられている。また、この感光体２の周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部（図示省略）がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３には帯電制御部１０３が電気的に接続されており、所定の帯電バイアスを印加している。このバイアス印加によって感光体２の外周面が所定の表面電位に均一に帯電される。また、これらの感光体２、帯電ユニット３およびクリーニング部は一体的に感光体カートリッジを構成しており、感光体カートリッジが一体として装置本体５に対し着脱自在となっている。

そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は露光制御部１０２からの電気信号に基づき光ビームＬを感光体２上に走査して画像信号に対応する静電潜像を形成する。このように露光ユニット６は、本発明にかかる光走査装置に相当するが、その構成および動作については後で詳述する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、シアン用の現像器４Ｃ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。そして、エンジンコントローラ１０の現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４から感光体２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。

上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２、７３等に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。

また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ（図示省略）、濃度センサ７６（図２）および垂直同期センサ７７（図２）が配置されている。これらのうち、濃度センサ７６は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の副走査方向への回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色のトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。

そして、カラー画像をシートに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシート上にカラー画像を二次転写する。

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシート上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。

また、こうしてカラー画像が形成されたシートは定着ユニット９および排出ローラ８２を経由して装置本体５の上面部に設けられた排出トレイ部５１に搬送される。また、シートの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートを排出ローラ８２によりスイッチバック移動させる。これによってシートは反転搬送経路ＦＲに沿って搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートの両面に画像を形成することができる。

なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像データを記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。

図３は図１の画像形成装置に装備された露光ユニットの構成を示す主走査断面図である。また、図４は露光ユニットの副走査断面図である。また、図５および図６は露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図である。さらに、図７は偏向器の動作を示す断面図である。以下、これらの図面を参照しつつ、露光ユニット６の構成および動作について詳述する。

この露光ユニット６は露光筐体６１を有している。そして、露光筐体６１に単一のレーザ光源６２が固着されており、レーザ光源６２から光ビームを射出可能となっている。このレーザ光源６２はメインコントローラ１１からの画像信号に基づきＯＮ／ＯＦＦ制御されてレーザ光源６２から画像データに対応して変調された光ビームが射出される。このように本実施形態では、レーザ光源６２が本発明の「光源」に相当している。

また、この露光筐体６１の内部には、レーザ光源６２からの光ビームを感光体２の表面（被走査面）に走査露光するために、コリメータレンズ６３１、シリンドリカルレンズ６３２、ミラー６４、偏向器６５、走査レンズ系６６および折り返しミラー６７が設けられている。すなわち、レーザ光源６２からの光ビームは、図４（ａ）に示すように、コリメータレンズ６３１により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、副走査方向Ｙにのみパワーを有するシリンドリカルレンズ６３２に入射される。そして、このコリメート光は副走査方向Ｙにのみ集束されて偏向器６５の偏向ミラー面６５１近傍位置で線状結像される。このように、この実施形態では、コリメータレンズ６３１およびシリンドリカルレンズ６３２がレーザ光源６２からの光ビームを副走査方向Ｙにおいて集束させるビーム整形系６３として機能している。また、ビーム整形系６３は集束光ビームＬiを、同図に示すように、偏向ミラー面６５１に対して斜めに入射する。すなわち、集束光ビームＬiは偏向器６５の偏向ミラー面６５１の揺動軸（本発明の「駆動軸」に相当）ＡＸと直交する基準面ＳＳに対して鋭角αをなすように偏向ミラー面６５１に入射する。

この偏向器６５は半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、偏向ミラー面６５１で反射した光ビームを主走査方向Ｘに偏向可能となっている。より具体的には、偏向器６５は次のように構成されている。この偏向器６５は、所定間隔だけ離間して設けられた第１および第２支持部６５２ａ，６５２ｂを有するベース部６５２を有している。そして、第１および第２支持部６５２ａ，６５２ｂに第１および第２振動子６５３ａ、６５３ｂがそれぞれ取り付けられている。すなわち、第１（左側）振動子６５３ａについては、その左外側端部が第１（左側）支持部６５２ａに固定され、その内側端部が自由端である２本の第１アーム部６５４ａ，６５４ａとなっている。また、第２（右側）振動子６５３ｂについては、その左外側端部が第２（右側）支持部６５２ｂに固定され、その内側端部が自由端である２本の第２アーム部６５４ｂ，６５４ｂとなっている。また、その重心位置６５５（図７）を通る揺動軸ＡＸが第１アーム部６５４ａ，６５４ａと第２アーム部６５４ｂ，６５４ｂとの中間位置で各アーム部６５４ａ，６５４ｂとほぼ平行となるように、矩形平板状の可動部材６５６が配置されている。この可動部材６５６では、重心位置６５５の一方側（左側）部位が第１捩じりバネ部６５７ａ，６５７ａにより第１アーム部６５４ａ，６５４ａと連結されるとともに、重心位置６５５の他方側（右側）部位が第２捩じりバネ部６５７ｂ，６５７ｂにより第２アーム部６５４ｂ，６５４ｂと連結されている。つまり、偏向器６５では、第１（左側）振動子６５３ａと第２（右側）振動子６５３ｂとが互いに対向して外枠部を形成するとともに、第１および第２振動子６５３ａ，６５３ｂは第１および第２捩じりバネ部６５７ａ，６５７ａ，６５７ｂ，６５７ｂを介して可動部材６５６と一体に接続されている。なお、この可動部材６５６の表面には、アルミニューム膜などが偏向ミラー面６５１として成膜されている。

また、上記可動部材６５６を揺動軸ＡＸ回りに振動させるために、偏向器６５には振動駆動部６５８が設けられている。この振動駆動部６５８は、揺動軸ＡＸに対する一方側（左側）に配置された第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ａと、揺動軸ＡＸに対する他方側（右側）に配置された第２積層圧電アクチュエータ部６５９ｂ，６５９ｂとを備えている。すなわち、第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ａは、ベース部６５２の左側上下端部６５２ｃ，６５２ｃと、第１振動子６５３ａの２本のアーム部６５４ａ，６５４ａの自由端部との間に配置されており、その上下端面はベース部６５２と第１アーム部６５４ａ，６５４ａにそれぞれ固定されている。また、第２積層圧電アクチュエータ部６５９ｂ，６５９ｂは、ベース部６５２の右側上下端部６５２ｄ，６５２ｄと、第２振動子６５３ｂの２本のアーム部６５４ｂ，６５４ｂの自由端部との間に配置されており、その上下端面はベース部６５２と第２アーム部６５４ｂ，６５４ｂにそれぞれ固定されている。そして、第１および第２積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂには互いに逆位相のミラー駆動信号が露光制御部１０２のミラー駆動部（図示省略）から周期的に印加される。

各積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂは印加される電圧によって積層方向（法線方向Ｚ）に体積変動するため、第１および第２積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂに対して逆位相の電圧が印加されると、可動部材６５６が重心位置６５５を通る揺動軸ＡＸを中心として揺動する。第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａのみに電圧が与えられると、例えば図７に示すように第１振動子６５３ａのアーム部６５４ａが法線方向（同図の上方向）Ｚに移動する。すると、アーム部６５３ａの移動が第１捩じりバネ部６５７ａを介して可動部材６５６に伝達され、これが回転トルクとなって可動部材６５６が重心位置６５５を通る揺動軸ＡＸを中心として時計方向に揺動する。また、第２積層圧電アクチュエータ部６５９ｂのみに電圧が与えられると、第２振動子６５３ｂのアーム部６５４ｂが法線方向（同図の上方向）Ｚに移動し、可動部材６５６に対して上記と逆方向の回転トルクが与えられ、その結果、可動部材６５６が揺動軸ＡＸを中心として反時計方向に揺動する。

そして、上記のようにして偏向器６５は可動部材６５６を揺動させて光源６２からの光ビームを偏向して主走査方向Ｘに走査する。この走査光ビームは、アークサインレンズ特性を有する走査レンズ系６６および折り返しミラー６７を介して感光体２に結像され、感光体表面（被走査面）に光ビームのスポットが形成される。このように、本実施形態では走査レンズ系６６が本発明の「光学系」に相当している。なお、この実施形態では、図３や図４に示すように、走査レンズ（光学系）６６を構成するレンズ枚数は１枚であるが、構成レンズ枚数はこれに限定されるものではなく、例えば後述する「実施例」のごとく２枚のレンズを組み合わせた光学系であってもよい。

ここで、本実施形態にかかる露光ユニット（光走査装置）６が有する大きな特徴は次の２点である。まず第１点目の特徴は走査レンズ系６６が有する２つのレンズ面のうち偏向器６５に最も近い最近接レンズ面ＲＳ1がパワーを有している点である。また、第２点目の特徴は、図３に示すように、可動部材６５６を静止させた状態で偏向ミラー面６５１により偏向される光ビームＬsの主光線（第１主光線）ＰＲと走査レンズ系６６の光軸ＯＡとが主走査断面において互いに平行で且つ離間するように可動部材６５６と走査レンズ系６６とが配置されている点である。一方、副走査断面においては、図４（ｂ）に示すように、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとは重なり合って一致している。

また、この実施形態では、偏向器６５が露光筐体６１に対して変位自在に設けられており、オペレータが走査レンズ系６６に対して偏向器６５を変位させることで、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとが上記相対関係を満足するように偏向器６５の位置を機械的に調整可能となっている。もちろん、走査レンズ系６６のみ、または両者を変位させて上記相対関係を満足させるように調整してもよい。

なお、この実施形態では、図３に示すように、偏向器６５からの走査光ビームＬsの開始（または終端）を折り返しミラー６９ａにより光検知センサ６０に導いている。すなわち、この実施形態では、光検知センサ６０を、主走査方向Ｘにおける同期信号、つまり水平同期信号を得るための水平同期用読取センサとして機能させている。

以上のように、この実施形態では、上記した２つの構成上の特徴を有しているため、静止状態の偏向ミラー面６５１により偏向された光ビームＬsが最近接レンズ面ＲＳ1に入射する角度はゼロ以外の値となる。したがって、最近接レンズ面ＲＳ1で発生するゴースト光が偏向ミラー面６５１、ミラー６４、レンズ６３２、６３１を介してレーザ光源６２に戻るのを確実に防止することができる。つまり、レーザ光源６２から射出される光ビームの出力を安定化して光ビームを被走査面上に走査させることができる。

また、この実施形態では、偏向ミラー面６５１の振動中心が静止状態の偏向ミラー面６５１により偏向された光ビームＬsの主光線、つまり第１主光線ＰＲと一致しており、光ビームの走査中心が走査レンズ系（アークサインθレンズ）６６の光軸ＯＡと平行となっている。その結果、優れた等速走査性で光ビームを感光体２の表面上で走査させることができる。以下、その理由について説明する。

アークサインθレンズ６６を用いた光走査装置において、光ビームの等速走査性は光ビームの走査中心とアークサインθレンズ６６との相対的な関係を考慮する必要がある。すなわち、この実施形態のように走査中心とレンズ６６の光軸ＯＡとが一致していない場合には、光軸OAに対する第１主光線ＰＲの相対角度βを考慮する必要がある。というのも、この角度βがゼロ以外の値となると、例えば図８に示すように、実際に感光体表面に形成されるスポット位置が等速走査された時のスポット位置（理想位置）からずれてしまうからである。このように第１主光線ＰＲが感光体表面と交わる中心位置ＣＰから各スポット位置まで距離（像高）が大きくなるにしたがって、実際のスポット位置と理想位置との絶対誤差は増大してしまう。これに対し、本実施形態では、ズレ角βをゼロに調整する、つまり第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとを平行に調整しているため、走査範囲の全域にわたって絶対誤差をほぼゼロに抑えて優れた等速走査性が得られる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、オペレータが走査レンズ系６６に対して偏向器６５を変位させて第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとが互いに平行となるように調整しているが、積層圧電アクチュエータ部にオフセット電圧を印加してズレ角βを微調整するように構成してもよい。すなわち、上記したように構成された偏向器６５では、積層圧電アクチュエータ部に与える電圧に応じて振動子のアーム部が法線方向Ｚに移動して可動部材６５６を揺動軸ＡＸを中心として回動変位させることができる。したがって、ズレ角βに応じて積層圧電アクチュエータ部にオフセット電圧を印加することで可動部材６５６が回動変位して光軸ＯＡに対する第１主光線ＰＲの傾きが調整される。例えば第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａのみにオフセット電圧が与えられると、図７に示すように第１振動子６５３ａのアーム部６５４ａが法線方向（同図の上方向）Ｚに移動して可動部材６５６が揺動軸ＡＸを中心として同図の紙面において時計方向に揺動して第１主光線ＰＲの傾きが変化してズレ角βを微調整することができる。したがって、オペレータがズレ角βを計測し、そのズレ角βに応じたオフセット電圧を設定することで第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとの相対関係を高精度に調整することができる。

また、上記実施形態では、走査レンズ系６６としてアークサインθレンズを用いているが、いわゆるｆθレンズを用いた光走査装置（露光ユニット）に対しても本発明を適用することができ、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、ｆθレンズが有する２つのレンズ面のうち偏向器６５に最も近い最近接レンズ面ＲＳ1がパワーを有し、しかも、第１主光線ＰＲとｆθレンズの光軸ＯＡとが主走査断面において互いに平行で且つ離間するように構成することができる。これによって、最近接レンズ面ＲＳ1で発生するゴースト光が偏向ミラー面６５１、ミラー６４、レンズ６３２、６３１を介してレーザ光源６２に戻るのを確実に防止して光ビームの出力を安定化することができる。

ここで、ｆθレンズを用いた場合、等速走査性を確保するためには、各スポット（印字ドット）が主走査方向に等間隔に配置するように画像信号を制御する必要がある。より具体的には、画像信号を作成する際に使用されるビデオクロックを偏向ミラー面６５１の走査角度に応じて調整する必要がある。ただし、ビデオクロックを調整したとしても、第１主光線ＰＲとｆθレンズの光軸ＯＡとが非平行である場合には、アークサインθレンズを用いた光走査装置と同様の問題が生じる。例えば図９に示すように、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとのズレ角βが０．２゜である場合、実際に感光体表面に形成されるスポット位置が等速走査された時のスポット位置（理想位置）からずれてしまう。これに対し、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとを平行に調整してズレ角βをゼロとした光走査装置では、走査範囲の全域にわたって絶対誤差をほぼゼロに抑えて優れた等速走査性が得られる。

また、上記実施形態では、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとが主走査断面において互いに平行で且つ離間するように構成しているが、光軸ＯＡに対する第１主光線ＰＲの平行離間方向はこれに限定されるものではなく、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとが上記相対関係を満足する限り任意である。例えば図１０および図１１に示すように、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとが主走査断面において互いに重なり合う一方、副走査断面において平行で且つ離間するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、４個の積層圧電アクチュエータ部により可動部材６５６を駆動して偏向ミラー面６５１を振動させているが、積層圧電アクチュエータ部の個数や可動部材６５６の駆動方式はこれに限定されるものではなく、任意である。つまり、偏向ミラー面を有する可動部材を振動させて光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置に本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、４サイクル方式のカラー画像形成装置の露光ユニットに本発明にかかる光走査装置を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置あるいは単色画像を形成するモノクロ画像形成装置の露光ユニットに本発明を適用することができる。また、光走査装置の適用対象は画像形成装置に装備される露光ユニットに限定されるものではなく、光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置全般に適用することができる。

次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

上記実施形態では、図３や図４に示すように単レンズを用いて走査レンズ系６６を構成しているが、複数枚のレンズを用いたレンズ系を走査レンズ系６６として用いることができる。以下、図１２および図１３を参照しつつ本発明にかかる光走査装置に好適な走査レンズ系の構成について説明する。

図１２は本発明の実施例にかかる光走査装置（露光ユニット）を示す図である。また、図１３は図１２の光走査装置の面形状と位置を説明するための副走査断面図である。この実施例では、図１２に示すように、走査レンズ系６６は２枚のレンズ６６１、６６２により構成されている。また、これらのレンズ６６１、６６２が有するレンズ面はいずれも自由曲面（ＸＹ多項式面）であり、各自由曲面は次の〔数１〕で定義される。

また、光走査装置である露光ユニット６におけるレンズデータを〔表２〕に示す。

同表および後で説明する表３〜表６において、レンズデータ中で、特に断らない限りは、通常の同軸系のレンズデータと同様に、曲率半径、面間隔、屈折率（ｎd ）、アッベ数（ｖd ）が示されている。

この〔表２〕から明らかなように、コリメータレンズ６３１では、レンズ面（面番号２）が平面形状を仕上げられる一方、レンズ面（面番号３）が球面形状に仕上げられている。また、シリンドリカルレンズ６３２では、レンズ面（面番号４）が副走査方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカル面に仕上げられる一方、レンズ面（面番号５）が平面形状に仕上げられている。このため、レーザ光源（面番号１）６２からの光ビームは、図１２に示すように、コリメータレンズ６３１により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、副走査方向Ｙにのみ集束されて偏向器６５の偏向ミラー面６５１近傍位置で線状結像される。なお、〔表２〕から明らかなように、球面、非球面等の曲率半径の中心がその面より射出側に位置するときに正、入射側に位置するときに負と定義される。

面番号６で表現される仮想面は、その面より後の面の偏心量を与えるためのものであり、この場合のα回転角は、図１３の副走査断面をｙ−ｚ断面としたときに、図１３の紙面の表から裏に向くｘ軸正方向に対して左周りを正、右周りを負とするα回転角を定義するための面である。ここで、α回転角：６は、図１３の面で左周りに６°回転していることを示しており、ビーム整形系６３の中心軸（光軸）ＯＡiに対して静止状態の偏向ミラー面６５１の面法線が左周りに６°回転するように、偏向器６５が配置されている。したがって、静止状態で偏向ミラー面６５１が正面方向を向いている場合（法線がｙ−ｚ面内にあるとき）、偏向ミラー面６５１の斜め下方向６°から光源６１からの光ビーム（照明光）Ｌiが偏向ミラー面６５１に入射する。そのとき、入射光ビームＬiは副走査方向において偏向ミラー面６５１上に集束する。この偏向ミラー面６５１は表２中の面番号７で示すミラー面である。

また、面番号８で表現される仮想面は、その面より後の面を定義する座標の偏心量を与えるためのものであり、走査レンズ系６６を定義する座標をｘ軸の周りでα回転角：６°だけ図１３の紙面において左周りに回転させている。

走査レンズ系６６は上記したように２枚のレンズ６６１、６６２により構成されており、面番号９〜１２で表現されるレンズ面の形状データはそれぞれ〔表３〕〜〔表６〕に示すとおりである。なお、これらの表において、面間隔は光の進行方向に沿って正で表現されている。また例えば“Ｅ−０７”は“×１０^−７”を意味する。

走査レンズ６６１では、その入射側、つまり偏向ミラー面６５１を向いた走査レンズ６６１のレンズ面（面番号９：本発明の「最近接レンズ面」に相当）ＲＳ1は自由曲面（ＸＹ多項式面）であり、〔表３〕に示す形状データを有している。また、その射出側のレンズ面（面番号１０）は〔表４〕に示す形状データを有する自由曲面（ＸＹ多項式面）となっている。

もう一方の走査レンズ６６２では、その入射側のレンズ面（面番号１１）は〔表５〕に示す形状データを有する自由曲面（ＸＹ多項式面）となっている。そして、この面を定義する座標は、図１３に示すように、前の面（走査レンズ６６１の射出側のレンズ面）を定義する座標に対して、ｙ軸方向に−２４．９２８２ｍｍシフトしている。さらに、走査レンズ６６２の射出側のレンズ面（面番号１２）は〔表６〕に示す形状データを有する自由曲面（ＸＹ多項式面）となっている。

表２中の面番号１１で表現される仮想面は、その面より後の感光体表面（面番号１２:本発明の「被走査面」に相当）を定義する座標の偏心量を与えるためのものであり、前の面（走査レンズ６６２の射出側の面）を定義する座標上で面間隔−１４０ｍｍ（ｚ軸正方向へ１４０ｍｍ）の位置で、前の面（走査レンズ６６２の射出側の面）を定義する座標に対して、ｙ軸方向に−９．３７０５ｍシフトし、その位置でｘ軸の周りでα回転角：−１３．０９５２°だけ回転している（図１３の面で右周り）。

本発明にかかる光走査装置の一実施形態を装備した画像形成装置を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 本発明にかかる光走査装置の一実施形態を示す主走査断面図。 露光ユニットの副走査断面図。 露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図。 露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図。 偏向器の動作を示す断面図。 光軸に対する主光線の傾きによる影響を示す図。 光軸に対する主光線の傾きによる影響を示す図。 本発明にかかる光走査装置の他の実施形態を示す図。 図１０の光走査装置の副走査断面図。 本発明の実施例にかかる光走査装置を示す図。 図１２の光走査装置の面形状と位置を説明するための副走査断面図。

符号の説明

６…露光ユニット（光走査装置）、 ６２…レーザ光源、 ６５…偏向器（偏向手段）、 ６６…走査レンズ系（光学系）、 ６５１…偏向ミラー面、 ６５２…ベース部、 ６５２ａ…第１支持部、 ６５２ｂ…第２支持部、 ６５３ａ…第１振動子、 ６５３ｂ…第２振動子、 ６５４ａ…第１アーム部、 ６５４ｂ…第２アーム部、 ６５５…重心位置、 ６５６…可動部材、 ６５７ａ…第１捩じりバネ部、 ６５７ｂ…第２捩じりバネ部、 ６５９ａ，６５９ｂ…積層圧電アクチュエータ部（圧電アクチュエータ）、 ＡＸ…揺動軸（駆動軸）、 Ｌs…偏向光ビーム、 ＯＡ…（走査レンズ系の）光軸、 ＰＲ…（光ビームの）第１主光線、 ＲＳ1…最近接レンズ面、 Ｘ…主走査方向、 Ｙ…副走査方向

Claims (3)

1. 所定の面上で光を所定の方向に走査させる光走査装置において、
   光を射出する光源と、
   前記光源からの光を反射する偏向ミラー面を有する可動部材を前記所定の方向とほぼ直交する駆動軸回りに振動させて光を前記所定の方向に偏向させる偏向手段と、
   レンズ面を有し、前記偏向ミラー面により偏向された偏向光を前記所定の面に結像する光学系とを備え、
   前記可動部材を静止させた状態で前記偏向ミラー面により偏向される光の主光線を第１主光線としたとき、
   前記第１主光線と前記光学系の光軸とが前記偏向光が走査される主走査断面において互いに平行で且つ離間する一方、前記主走査断面に直交する副走査断面において互いに重なり合うように前記可動部材と前記光学系とが配置され、
   前記光学系が有するレンズ面のうち前記偏向手段に最も近い最近接レンズ面が屈折力を有している
   ことを特徴とする光走査装置。
2. 前記偏向手段は前記偏向ミラー面を正弦振動させ、
   前記光学系はアークサインレンズ特性を有している請求項１記載の光走査装置。
3. 電圧が周期的に変動するミラー駆動信号を発生させるミラー駆動部を備え、
   前記偏向手段は圧電アクチュエーターの伸縮動作により前記可動部材を前記所定の方向とほぼ直交する駆動軸回りに振動駆動する振動駆動部を有し、
   前記ミラー駆動部から前記圧電アクチュエーターに与えられるミラー駆動信号に応じて前記可動部材が振動し、
   前記ミラー駆動部はオフセット電圧を前記圧電アクチュエーターの全部または一部に与えることによって前記偏向光が走査される主走査断面において前記光源からの光が前記偏向ミラー面に入射する角度を制御して前記第１主光線を前記光軸に対して平行に調整する請求項１または２に記載の光走査装置。

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