JP4816026B2 - 光走査装置および該装置を装備する画像形成装置 - 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および該装置を装備する画像形成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に記載の画像形成装置に装備される露光ユニットでは、光源としてレーザダイオードが用いられ、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、走査光ビームは潜像担持体表面にスポット状に照射されてスポット潜像を形成する。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。

特開平９−２３０２７７号公報（図１、図５および図７）

上記のように画像形成装置では、露光ユニット（光走査装置）により潜像担持体の表面（被走査面）に走査光ビームをスポット状に照射して潜像を形成しているため、潜像担持体表面上での光ビームのビーム径が画像品質に大きな影響を与える。つまり、温度や湿度などの環境要因、露光ユニットに対する潜像担持体の相対的な傾きなどにより焦点位置が露光ユニットの光軸方向に移動することがある。このため、所定ビーム径で潜像形成を行うことができず、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、偏向ミラー面によって主走査方向に光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置において、光ビームの焦点位置を調整して高精細なビームスポットを被走査面上に形成することを第１目的とする。

また、この発明は、高精細な潜像を潜像担持体上に形成して高品質な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを第２目的とする。

この発明にかかる画像形成装置は、光を所定の方向に走査させる光走査装置であって、上記第１目的を達成するため、駆動軸を有し、且つ光を反射する面を有する可動部材を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、光を所定の面に結像する光学系とを備え、可動部材が静止した状態における当該可動部材が有する面の法線方向に対して、光学系の光軸が角度をなすように配置され、偏向手段は、第１支持部および第２支持部を有し、且つ第１支持部および第２支持部が所定間隔だけ離間して設けられているベース部と、第１支持部に一方の端部が固定端となるとともに、一方の端部と異なる他方の端部が自由端となる第１アーム部を２本有する第１振動子と、第２支持部に一方の端部が固定端となるとともに、一方の端部と異なる他方の端部が自由端となる第２アーム部を２本有する第２振動子と、駆動軸が第１アーム部と第２アーム部との中間に位置するように配置された可動部材を、駆動軸に対して第１振動子側で第１アーム部と連結する第１捩じりバネ部と、駆動軸に対して第２振動子側で可動部材を第２アーム部と連結する第２捩じりバネ部と、第１および第２振動子に対して駆動力を与えて第１アーム部および第２アーム部を法線方向について往復振動させることによって可動部材を振動させる振動駆動部と、可動部材が有する面の反対側より可動部材に対して非接触状態で外力を与えて可動部材を法線方向に変位させる変位駆動部とを備え、変位駆動部によって、法線方向に沿って可動部材を変位させて光の焦点位置を光軸方向に調整す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、可動部材が静止した状態における反射面の法線方向に対して、光学系の光軸が角度をなすように配置されており、いわゆる斜入射構造が採用されている。このため、可動部材の反射面の法線方向に沿って、可動部材が法線方向に変位すると、その変位量に応じて光の焦点位置も光軸方向に移動する。そこで、本発明では、可動部材が静止した状態における当該可動部材の反射面の法線方向に沿って、可動部材が変位して光の焦点位置を光軸方向に調整する。その結果、高精細なビームスポットを形成することができる。

また、このように構成された光走査装置を用いて潜像担持体上に潜像を形成することで高精細な潜像を形成することができ、該潜像を現像することで高品質な画像を得ることができる。

図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。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であるが、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および図８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制御してレーザ光源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γ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ピエゾ積層アクチュエータ部６５９ａ，６５９ａと、揺動軸ＡＸに対する他方側（右側）に配置された第２ピエゾ積層アクチュエータ部６５９ｂ，６５９ｂとを備えている。すなわち、第１ピエゾ積層アクチュエータ部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ピエゾ積層アクチュエータ部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ピエゾ積層アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂには互いに逆位相の電圧が露光制御部１０２から周期的に印加される。

各ピエゾ積層アクチュエータ部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ピエゾ積層アクチュエータ部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ピエゾ積層アクチュエータ部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ピエゾ積層アクチュエータ部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。なお、ここで「法線方向」とは可動部材６５６を静止した状態での偏向ミラー面６５１の法線方向を意味している。

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走査レンズ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２１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６６が本発明の「光学系」に相当している。

ここで、上記構成を有する偏向器６５を採用した装置では、次のような特徴を有している。すなわち、この偏向器６５では、第１および第２ピエゾ積層アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂに与える電圧を調整すると、法線方向Ｚに可動部材６５６を変位させることができる。例えば両ピエゾ積層アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂに同一電圧を与えると、例えば図８に示すように法線方向Ｚへの体積変動量は同一となり、可動部材６５６は法線方向Ｚに変位する。しかも、その変位量は当該電圧に応じて決まるため、当該電圧を重畳した状態で第１および第２ピエゾ積層アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂに互いに逆位相の電圧を与えると、電圧に応じて可動部材６５６の揺動軸ＡＸを法線方向Ｚに変位させながら偏向ミラー面６５１を揺動させることができる。

こうして可動部材６５６の揺動軸ＡＸが法線方向Ｚに変位すると、光源６２から感光体表面２１までの光学距離が変動し、その結果、走査レンズ６６および折り返しミラー６７を介して感光体２に結像される位置、つまり走査光ビームの焦点位置ＦＰが光軸方向に変位する。例えば偏向ミラー面６５１の揺動軸ＡＸをミラー位置ＭＰ1に設定した際に走査光ビームの焦点位置が図４の破線で示すように感光体２の表面２１から光軸方向に離れた位置ＦＰ1となっていたとしても、電圧調整によって焦点位置を調整することができる。つまり、振動中の可動部材６５６を法線方向Ｚに変位させて偏向ミラー面６５１の揺動軸ＡＸをミラー位置ＭＰ2に一致させると、同図の実線に示すように、走査光ビームの焦点位置は感光体２の表面２１上の位置ＦＰ2となる。その結果、感光体表面２１上でのビームスポットは高精細となる。

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の開始および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。

また、同図に示すように、光軸ＯＡに対して光検知センサ６０と対称な位置に感光体表面２１に形成されるビームスポットの径を計測するスポット径計測部（計測手段）６８が配置されている。図９はスポット径計測部の構成を示す平面図である。また、図１０はスポット径計測部の動作説明図である。このスポット径計測部６８は主走査方向Ｘにおいて所望ビーム径と同程度の幅Ｗを有するスリット６８１が設けられたマスク部材６８２をフォトセンサ６８３のセンシング面にマスクしてなるものである。そして、フォトセンサ６８３のセンシング面が感光体２の表面２１と光学的に共役となるようにスポット径計測部６８は配置されている。このため、スポット径計測部６８により感光体表面２１上でのスポット径を計測することができる。その理由は、感光体表面２１に対する焦点位置が変位するのに応じてフォトセンサ６８３からの出力が変動し、感光体表面２１上に焦点が位置する、いわゆるベストフォーカス時にセンサ出力が最も大きくなるからである。というのも、ベストフォーカス時には高精細なビームスポットが感光体表面２１に形成され、感光体表面２１と光学的に共役なセンシング面でも走査光ビームの強度分布がシャープとなる。その結果、光ビームがスポット径計測部６８を走査した際に、走査光ビームがスリット６８１と一致した際に、走査光ビームの大部分がスリット６８１を介してフォトセンサ６８３のセンシング面に受光され、フォトセンサ６８３からの出力は大きくなる。これに対し、揺動軸ＡＸが法線方向Ｚに変位することにより焦点位置が感光体表面２１から離れるにしたがってスリット６８１での光ビームはピンボケ状態となり、マスク部材６８２により遮られる光量が増え、その結果、フォトセンサ６８３からの出力は小さくなる。そこで、この実施形態では走査毎にフォトセンサ６８３から出力されるセンサ出力の最大値をピークホールドし、その最大値が最も高くなった揺動軸の位置をベストフォーカスとして検知している。このように、この実施形態では、フォトセンサ６８３は感光体表面２１上での走査光ビームのビーム径を検知するビーム径センサとして機能し、このフォトセンサ６８３の出力に基づき主走査方向Ｘにおけるビーム径を間接的に計測している。もちろん、２次元ＣＣＤなどの撮像素子を用いてビームスポット形状を撮像し、撮像データに基づきビーム径を直接的に計測するように構成してもよい。

図１１は画像形成装置の動作を示すフローチャートである。上記のように構成された装置では、偏向器６５が振動停止している状態で画像形成指令が与えられると、画像形成動作の開始前にエンジンコントローラ１０が起動処理を実行する。すなわち、ステップＳ１で偏向器６５の作動が開始される。このとき、偏向器６５の振幅は図１２に示すようにゼロから徐々に増大していく。そして、振幅が光検知センサ６０の配設位置に対応するセンサ位置に達する、つまり走査光ビームが光検知センサ６０を通過するタイミングで検知信号Ｈsyncが光検知センサ６０から出力される。そこで、本実施形態では、検知信号Ｈsyncの出力により偏向器６５が所定角度（センサ位置に対応する振幅角）以上で振動していることを検知し（ステップＳ２）、これによりレーザ光源６２からの光ビームの射出を確認している。ただし、この時点では走査光ビームの焦点位置が感光体表面２１と一致しているか否か不明であるため、以下のステップＳ３〜Ｓ７を実行して走査光ビームの焦点位置が感光体表面２１にほぼ一致するように偏向器６５の調整を行う。

ステップＳ３では、露光制御部１０２から第１および第２ピエゾ積層アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂに与える電圧が予め設定されたデフォルト値に変更設定される。これにより、可動部材６５６がデフォルト電圧に対応して法線方向Ｚに移動する。また、走査光ビームがスポット径計測部６８の配設位置（ビーム径センサ位置）を通過するたびにビーム径センサ（フォトセンサ）６８３からビーム径に応じた信号が出力される。そこで、ステップＳ４では、ビーム径センサ（フォトセンサ）６８３からの出力信号に基づき感光体表面２１での走査光ビームのビーム径を算出する。

次のステップＳ５では現時点でのビーム径と予め設定した所定ビーム径との差を求め、その差に応じた値だけ第１および第２ピエゾ積層アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂに与える電圧を増減する。これによって法線方向Ｚにおける可動部材６５６の位置が調整される。また、この位置調整直後に、ビーム径センサ（フォトセンサ）６８３からの出力信号に基づき感光体表面２１での走査光ビームのビーム径を算出する（ステップＳ６）。そして、調整後のビーム径が所定ビーム径と一致しているか否かを判断し（ステップＳ７）、一致していない間はステップＳ５に戻ってステップＳ５およびＳ６を繰り返す。これによって、走査光ビームの焦点位置を感光体表面２１にほぼ一致させることができ、感光体表面２１でのビームスポットは高精細となる。なお、上記ステップＳ７で「ＹＥＳ」と判断されると、焦点調整処理を完了し、通常の画像形成動作（ステップＳ８）に移行する。

以上のように、この実施形態では、本発明の光走査装置に相当する露光ユニット６は、光源６２からの光ビームが副走査断面（図４）において偏向器６５の偏向ミラー面６５１に対して斜めに入射する、いわゆる斜入射構成を採用している。また、この偏向器６５では、第１および第２ピエゾ積層アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂに与える電圧を調整することによって振動駆動部６５８が振動中に可動部材６５６を法線方向Ｚに変位させる。このため、上記振動駆動部６５８による偏向ミラー面６５１の変位量に応じた距離だけ光ビームの焦点位置も光軸方向に移動する。このように、本実施形態によれば、光ビームの焦点位置を調整して高精細なビームスポットを感光体表面（被走査面）２１上に走査させることができる。また、このような高精細なビームスポットを用いることで高精細な潜像を形成することができ、該潜像を現像することで高品質な画像を得ることができる。

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、ピエゾ積層アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂへの印加電圧の調整により各アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂが振動子６５３ａ，６５３ｂに与える駆動力を調整して振動中の可動部材６５６を法線方向Ｚに変位させているが、他の方式で振動中の可動部材６５６を法線方向Ｚに変位させるように構成してもよい。例えば図１３では静電気力により振動中の可動部材６５６を法線方向Ｚに変位させる構成が図示されている。この装置では、可動部材６５６の直下位置においてベース部６５２に電極６５０ａが固定配置されている。また、電極６５０ａと振動子６５３ｂとに電源６５０ｂが接続されている。このため、電源６５０ｂの出力を制御することで電極６５０ａと可動部材６５６との間に作用する静電気力が変化して電極６５０ａに対する可動部材６５６の位置を変動させることができる。したがって、電源６５０ｂの出力制御により振動中の可動部材６５６を法線方向Ｚに変位させることができる。このように、本実施形態では、電極６５０ａと電源６５０ｂが本発明の「変位駆動部」として機能している。

また、図１４では電磁気力により振動中の可動部材６５６を法線方向Ｚに変位させる構成が図示されている。この装置では、可動部材６５６の直下位置においてベース部６５２に永久磁石６５０ｃが固定配置されている。また、可動部材６５６の一部にコイルパターン６５０ｄが設けられており、電源６５０ｅからの給電により永久磁石６５０ｃとの間でローレンツ力が作用して永久磁石６５０ｃに対する可動部材６５６の位置を変動させることができる。したがって、電源６５０ｅの出力制御により振動中の可動部材６５６を法線方向Ｚに変位させることができる。このように、本実施形態では、永久磁石６５０ｃ、コイルパターン６５０ｄおよび電源６５０ｅが本発明の「変位駆動部」として機能している。

また、図１５には法線方向移動用のピエゾ積層アクチュエータ部６５０ｆ，６５０ｇを別途設けてベース部６５２を法線方向Ｚに変位させることによって可動部材６５６を変位させる構成が図示されている。すなわち、この実施形態における偏向器６５では、図５に示す偏向器全体が本発明の「偏向素子」に相当しており、この偏向素子のベース部６５２の底部側を取り囲むように偏向器本体６５０ｈが設けられている。そして、この偏向器本体６５０ｈとベース部６５２との間にピエゾ積層アクチュエータ部６５０ｆ，６５０ｇが介挿されている。このため、各ピエゾ積層アクチュエータ部６５０ｆ，６５０ｇは印加電圧に応じて積層方向（法線方向Ｚ）に体積変動し、可動部材６５６の位置を法線方向Ｚに変動させることができる。したがって、各ピエゾ積層アクチュエータ部６５０ｆ，６５０ｇへの印加電圧制御により振動中の可動部材６５６を法線方向Ｚに変位させることができる。このように、本実施形態では、ピエゾ積層アクチュエータ部６５０ｆ，６５０ｇが本発明の「変位駆動部」として機能している。もちろん、ピエゾ積層アクチュエータ部６５０ｆ，６５０ｇの代わりに他のアクチュエータを「変位駆動部」として用いてもよいことはいうまでもない。

また、図１３ないし図１５に図示した実施形態では可動部材６５６を振動させるために図５に示す実施形態と同様にピエゾ積層アクチュエータを用いているが、他の駆動方式で可動部材６５６を振動させるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、スポット径計測部６８により主走査方向Ｘにおけるビーム径を計測しているが、副走査方向Ｙにおけるビーム径を計測して走査光ビームの焦点位置を調整するようにしてもよい。ここで、副走査方向Ｙにおけるビーム径を計測するため、例えば図１６に示すスポット径計測部を用いることができる。このスポット径計測部６８が図９のスポット径計測部と大きく相違する点は、斜めスリット６８４が採用されている点である。すなわち、この実施形態では、スリット６８４は光ビームの走査軌跡に対して斜めに設けられている。なお、それ以外の構成および動作は基本的に同一である。また、スポット径計測部６８の配設位置も上記実施形態に限定されるものではなく、感光体表面２１での走査光ビームのビーム径を計測することができる限り任意である。また、ビーム径を計測する構成についても上記実施形態に限定されるものではなく、任意である。

また、上記実施形態では、信号Ｈsyncを検知する光検知センサ６０とスポット径計測部６８とを別個独立して設けているが、両者を共通化してもよい。

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。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 図１の画像形成装置に装備された露光ユニットの主走査断面図。 図１の画像形成装置に装備された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。 偏向器の動作を示す断面図。 スポット径計測部の一例を示す図。 スポット径計測部の動作を示す図。 画像形成装置の動作を示すフローチャート。 画像形成装置の動作を示す図。 本発明にかかる画像形成装置の他の実施形態を示す図。 本発明にかかる画像形成装置の別の実施形態を示す図。 本発明にかかる画像形成装置のさらに別の実施形態を示す図。 スポット径計測部の他の例を示す図。

符号の説明

２…感光体（潜像担持体）、 ６…露光ユニット（光走査装置）、 ２１…感光体表面（被走査面）、 ６２…レーザ光源、 ６５…偏向器、 ６６…走査レンズ（光学系）、 ６８…スポット径計測部（計測手段）、 ６５０ａ…電極（変位駆動部）、 ６５０ｂ，６５０ｅ…電源（変位駆動部）、 ６５０ｃ…永久磁石（変位駆動部）、 ６５０ｄ…コイルパターン（変位駆動部）、 ６５０ｆ，６５０ｇ…ピエゾ積層アクチュエータ部（変位駆動部）、 ６５０ｈ…外部ベース部（偏向器本体）、 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１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、 ６５８…振幅駆動部、 ６５９ａ，６５９ｂ…ピエゾ積層アクチュエータ部（駆動部）、 ＡＸ…揺動軸（駆動軸）、 ＦＰ1，ＦＰ2…焦点位置、 Ｌ…光ビーム、 ＯＡ…光軸、 Ｘ…主走査方向、 Ｙ…副走査方向、 Ｚ…法線方向

Claims (5)

1. 光を所定の方向に走査させる光走査装置であって、
   駆動軸を有し、且つ光を反射する面を有する可動部材を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、
   光を所定の面に結像する光学系とを備え、
   前記可動部材が静止した状態における当該可動部材が有する前記面の法線方向に対して、前記光学系の光軸が角度をなすように配置され、
   前記偏向手段は、
   第１支持部および第２支持部を有し、且つ前記第１支持部および第２支持部が所定間隔だけ離間して設けられているベース部と、
   前記第１支持部に一方の端部が固定端となるとともに、前記一方の端部と異なる他方の端部が自由端となる第１アーム部を２本有する第１振動子と、
   前記第２支持部に一方の端部が固定端となるとともに、前記一方の端部と異なる他方の端部が自由端となる第２アーム部を２本有する第２振動子と、
   前記駆動軸が前記第１アーム部と前記第２アーム部との中間に位置するように配置された前記可動部材を、前記駆動軸に対して前記第１振動子側で前記第１アーム部と連結する第１捩じりバネ部と、
   前記駆動軸に対して前記第２振動子側で前記可動部材を前記第２アーム部と連結する第２捩じりバネ部と、
   前記第１および第２振動子に対して駆動力を与えて前記第１アーム部および前記第２アーム部を前記法線方向について往復振動させることによって前記可動部材を振動させる振動駆動部と、
   前記可動部材が有する前記面の反対側より前記可動部材に対して非接触状態で外力を与えて前記可動部材を前記法線方向に変位させる変位駆動部と
   を備え、
   前記変位駆動部によって、前記法線方向に沿って前記可動部材を変位させて光の焦点位置を光軸方向に調整することを特徴とする光走査装置。
2. 前記変位駆動部は前記外力として静電気力を用いることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記変位駆動部は前記外力として電磁気力を用いることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
4. 前記所定の面と光学的に共役な位置で走査光を検知して前記所定の面上での光の径を計測する計測手段とを備え、
   前記計測手段による計測結果に基づき前記法線方向に前記可動部材を変位させる請求項１ないし３のいずれかに記載の光走査装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の光走査装置を用いて潜像担持体上に潜像を形成するとともに、該潜像を現像して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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