JP5041835B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明の一つの態様は、光走査装置及び画像形成装置の少なくとも一つに関する。

従来の光走査装置においては、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用いられるが、より高解像度な画像と高速プリントを達成するにはこの回転をさらに高速にしなければならず、軸受の耐久性や風損による発熱、騒音が課題となり、高速走査に限界がある。

これに対し、近年シリコンマイクロマシニングを利用した光偏向器の研究がすすめられており、振動ミラーに関する技術、例えば、特許第２９２４２００号公報（特許文献１）、特許第３０１１１４４号公報（特許文献２）に開示されているように、Ｓｉ基板で振動ミラーとそれを軸支するねじり梁を一体形成した方式が提案されている。

振動ミラーをポリゴンミラーの代わりとして用いることで、低騒音化や低消費電力化が可能になり、オフィス環境に適合した画像形成装置が提供できる。また、低振動化に伴ってハウジングが薄肉化でき、軽量化や低コスト化が可能である。

さらにこの方式によれば、Ｓｉウエハ上に複数の振動ミラーをレイアウトし、バッチ処理により複数ウエハを同時加工するため、生産性に優れるという利点がある。例えば、特開２００５−０３１２３８号公報（特許文献３）、特開２００６−１７８４０８号公報（特許文献４）などで、振動ミラーの形態や生産例が示されている。

振動ミラーをポリゴンミラーの代わりとして用いることで、低騒音化や低消費電力化が可能となり、オフィス環境に適合した画像形成装置が提供できる。また、低振動化に伴なってハウジングが薄肉にできるので、軽量化や低コスト化が可能である。

しかしながら、ミラー自体の厚さが数百μｍと薄いため、往復振動に伴なう回転角速度の変化とミラーにかかる慣性力により、回転軸の近傍とミラー端とでは反対向きに力が働くために、図１３に示すようにミラー面が波状にうねって変形する（図１３は、従来の光走査装置の振動ミラー面の変形及び主走査方向における光ビームを示す図である。）。これに伴って、ミラー面で反射された光束の波面収差が劣化し、ビームプロファイルの崩れ、サイドローブの発生等の要因となる。ミラーに入射する光ビームが主走査方向に破線のようにずれているとパワーの大きい部分にさしかかってしまうので、ミラー面に照射される照射径の大きさや照射位置によって見かけの曲率が異なり、ビームスポット結像位置の差、いわゆる、ピントずれとなってあらわれる。

また、図１４に示すようにミラーに入射する光ビームが副走査に破線のようにずれていると光ビームのケラレを起こさないために振動ミラーの副走査方向の幅ｄを一定の幅以下に狭くできず、振動ミラーの大型化による高コスト化となる（図１４は、従来の光走査装置の振動ミラー面の変形及び副走査方向における光ビームを示す図である。）。また、ミラーにかかる慣性力や大型化による強度を保つ為の構造的な制約により、ミラーの振動時の波うちが大きく、光学性能の低下となる。

さらに、図１５に示すように、振動ミラー面に照射される光ビームの入射角が、書出し側の振れ角−θｄから書終わり側の振れ角＋θｄへの回転につれて大きくなるため、光束径は変わらなくても、回転軸と直交する方向（主走査方向）におけるミラー上の照射径は振れ角とともに大きくなる（図１５は、従来の光走査装置の振動ミラーの振れ角及び面形状の関係を示す図である。）。

このとき、ミラー面の変形は、必ずしも回転軸と対称形状ではないため、破線で示すように平均的なパワーを示す曲率成分（Ｒ成分）が残っており、慣性力の影響を受けやすいミラー端部ほど変形が大きくなることから、ミラー面に照射される照射径の大きさや照射位置によって見かけの曲率が異なり、ビームスポット結像位置の差、いわゆる、ピントずれとなってあらわれる。

そのため、感光体面上では、主走査方向に沿ってビームスポット径が不均一となり、濃度むらや解像度不良となって画像品質を著しく劣化させる要因となる。

この変形を低減するにはミラー基板の曲げ剛性を高くする、つまり、ミラー基板を厚くすれば良いが、その分、質量も増加することになり、同じ走査周波数で比較すると、対応できる振れ角が小さくなってしまうという問題があり、単純に厚くすることはできない。

本発明者は、ミラー面が波状にうねって変形することに伴って、ミラー面で反射された光束の波面収差が劣化し、ビームプロファイルの崩れ、サイドローブの発生等の要因になってしまうこと、および、ミラー面の変形が、回転軸と対称形状ではないため、ミラー面に照射される照射径の大きさや照射位置によって見かけの曲率が異なり、ビームスポット結像位置の差、いわゆる、ピントずれとなってあらわれるという課題を簡略で低コストな構成で解決し、かつ振動ミラー自体も低コスト化することを考えた。

なお、付言すれば、光走査装置を構成する素子を配置する従来技術としては、例えば、光学箱に直接半導体レーザ素子を嵌合した例（特開２００１−２２８４３１号公報（特許文献５））、コリメートレンズの３次元方向の調整を接着で行う例（特開２００２−２５８１８６号公報（特許文献６））などが開示されている。
特許第２９２４２００号公報 特許第３０１１１４４号公報 特開２００５−０３１２３８号公報 特開２００６−１７８４０８号公報 特開２００１−２２８４３１号公報 特開２００２−２５８１８６号公報

本発明の第一の目的は、光走査装置を提供することである。

本発明の第二の目的は、画像形成装置を提供することである。

本発明の第一の態様は、光源から放出される光ビームを、少なくとも一つのレンズを通じて、ねじり梁を備えた振動ミラーに照射し、前記ねじり梁を軸として前記振動ミラーを振動させることによって、前記光ビームで対象を走査する光走査装置において、前記光走査装置は、前記振動ミラーに照射する前記光ビームの位置を、少なくとも前記光ビームで前記対象を走査する方向並びに前記光ビームで前記対象を走査する方向及び前記光ビームの進行方向と直交する方向に、移動させるように、前記光源及び前記少なくとも一つのレンズの相対的な配置を調整することが可能なものであると共に、前記光走査装置は、前記ねじり梁を軸として前記振動ミラーを振動させる間においても、前記光源及び前記少なくとも一つのレンズの相対的な配置を調整することが可能なものであることを特徴とする、光走査装置である。

本発明の第二の態様は、対象に画像を形成する画像形成装置において、本発明の第一の態様である光走査装置を含むことを特徴とする画像形成装置である。

本発明の第一の態様によれば、光走査装置を提供することが可能になる。

本発明の第二の態様によれば、画像形成装置を提供することが可能になる。

（光走査装置及び画像形成装置）
本発明の実施形態は、光走査装置及び画像形成装置に関する。

本発明の実施形態の第一の目的は、より安定な光学性能を有する光走査装置を提供することである。

本発明の実施形態の第二の目的は、より安定な光学性能を有する光走査装置を含む画像形成装置を提供することである。

本発明の実施形態の第一の態様は、光源から放出される光ビームを、少なくとも一つのレンズを通じて、ねじり梁を備えた振動ミラーに照射し、該ねじり梁を軸として該振動ミラーを振動させることによって、該光ビームで対象を走査する光走査装置において、該光源及び該少なくとも一つのレンズの相対的な配置を調整する調整手段を含むことを特徴とする光走査装置である。

本発明の実施形態の第二の態様は、対象に画像を形成する画像形成装置において、本発明の第一の態様である光走査装置を含むことを特徴とする画像形成装置である。

本発明の実施形態の第一の態様によれば、より安定な光学性能を有する光走査装置を提供することができる。

本発明の実施形態の第二の態様によれば、より安定な光学性能を有する光走査装置を含む画像形成装置を提供することができる。

最初に、本発明の実施形態の例を概略的に説明する。

本発明の第一の実施形態は、光ビームを出射する発光点を具備する光源と、該光ビームをカップリングするカップリングレンズと、ねじり梁を回転軸とし前記光ビームを偏向する振動ミラーと、それらを所定の位置に載置する光学箱と、を具備する光走査装置において、前記光ビームが前記振動ミラーの所定の反射位置に導かれるように前記発光点と前記カップリングレンズの間の相対位置を調整する調整手段を有することを特徴とする光走査装置である。

本発明の第一の実施形態である光走査装置においては、光ビームが前記振動ミラーの所定の反射位置に導かれるように発光点と前記カップリングレンズの間の相対位置を調整する調整手段を有するので、ミラー面に照射される照射位置のばらつきや照射径の大きさによって発生する光学的な性能低下の問題を低減できる。

本発明の第二の実施形態は、本発明の第一の実施形態である光走査装置において、前記調整手段がすくなくとも前記光ビームを主走査方向に移動させることを特徴とした光走査装置である。

本発明の第二の実施形態である光走査装置においては、調整手段がすくなくとも光ビームを主走査方向に移動させるので、各々の光線が振動ミラーの回転軸に一致するように調整できる。

本発明の第三の実施形態は、本発明の第一の実施形態である光走査装置において、前記調整手段がすくなくとも前記光ビームを副走査方向に移動させることを特徴とした光走査装置である。

本発明の第三の実施形態である光走査装置においては、調整手段がすくなくとも光ビームを副走査方向に移動させので、振動ミラーの副走査方向の幅を狭くでき、振動ミラーの小型化による低コスト化が可能となる。また、ミラーの軽量化や小型化による構造的な設計自由度の向上により、ミラーの振動時の波うちが低減できる。

本発明の第四の実施形態は、本発明の第二の又は第三の実施形態である光走査装置において、前記調整手段がすくなくとも前記発光点と前記カップリングレンズの間の光軸方向の相対位置を移動させることを特徴とした光走査装置である。

本発明の第四の実施形態である光走査装置においては、調整手段がすくなくとも発光点と前記カップリングレンズの間の光軸方向の相対位置を移動させるので、射出ビームが平行光束となるように調整が行え、振動ミラーの初期面精度や取付姿勢を加味して、振動ミラーで反射された光ビームが平行光束となるように調整でき、ミラー面のパワー成分が発生しても効果的に結像位置のずれを補正できる。

本発明の第五の実施形態は、本発明の第一の実施形態である光走査装置において、前記カップリングレンズの位置または姿勢は接着によって固定または保持されることを特徴とした光走査装置である。

本発明の第五の実施形態である光走査装置においては、カップリングレンズの位置または姿勢は接着によって固定または保持されるので、部品点数が少なく低コストな光走査装置が提供できる。

本発明の第六の実施形態は、本発明の第一の実施形態である光走査装置において、前記光源は前記光学箱の側壁に勘合して固定されることを特徴とした光走査装置である。

本発明の第六の実施形態である光走査装置においては、光源は光学箱の側壁に勘合して固定されるので、部品点数が少なく積みあがり公差が少なくて高精度かつ低コストな光走査装置が提供できる。

本発明の第七の実施形態は、本発明の第一の実施形態である光走査装置において、前記調整手段が前記振動ミラーを動作させた状態で行われることを特徴とした光走査装置である。

本発明の第七の実施形態である光走査装置においては、調整手段が振動ミラーを動作させた状態で行われるので、ピントが各像高で適切な範囲に収まるような最適化をおこなうことで、ミラー面の変形が回転軸と対称形状ではないときに、ビームスポット結像位置の差を少なくし、全像高にわたってのピントの最適化が行える。

本発明の第八の実施形態は、本発明の第一の乃至第七の実施形態のいずれかである光走査装置を搭載することを特徴とする画像形成装置である。

本発明の第八の実施形態である画像形成装置においては、本発明の第一の乃至第七の実施形態のいずれかである光走査装置を搭載することで、均一なビームスポット径が得られ、濃度むらのない高品位な画像形成が行える画像形成装置が提供できる。

本発明の第九の実施形態は、本発明の第一の乃至第七の実施形態のいずれかである光走査装置を搭載することを特徴とするタンデム型カラー画像形成装置である。

本発明の第九の実施形態であるタンデム型カラー画像形成装置においては、本発明の第一の乃至第七の実施形態のいずれかである光走査装置を搭載することで、均一なビームスポット径が得られ、濃度むらのない高品位かつ高速なカラー画像形成装置が提供できる。

次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。

図１は、本発明の実施形態による光走査装置の実施例を示す図である。

図１に示す光走査装置は４ステーションを単一の振動ミラーにより走査した方式である。図示するように各感光体ドラムを走査する光走査装置は一体的に構成され、転写体の移動方向１０５に沿って等間隔で配列された４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４に対し、各々に対応した光源部からのビームを、振動ミラーでの偏向後に再度分離して、導くことで同時に画像を形成する。

振動ミラー４４１に対して各光源部からのビームは副走査方向に異なる入射角で斜入射させることで、各光源部からのビームを一括して偏向、走査するようにしている。

半導体レーザとカップリングレンズとを有する光源部１０７、１０８は２ステーション分の光源が副走査方向に配列され、カップリングレンズの光軸に対して半導体レーザの発光点位置をわずかに副走査方向にずらして配置することで、各光源からの光線のなす角度が２．５°となるように調整がなされ、振動ミラー面１０６で副走査方向に交差するように、図示しないハウジングに一体的に支持されている。

本実施例では、光源部１０７は、下側の光源からの光線が主走査平面に対して下向きに１．２５°傾くように調整し、該光線に対して上側の光源からの光線が２．５°で交差するように調整する。一方、光源部１０８は、上側の光源からの光線が上向きに１．２５°傾くように調整し、該光線に対して下側の光源からの光線が２．５°で交差するように調整する。各光源部は、副走査方向に設置高さを変えて配置され、光源部１０７の下側の光源からの光線と光源ユニット１０８の上側の光源からの光線とが振動ミラー面１０６で副走査方向に２．５°の角度で交差するようにしている。

光源部１０８は、副走査方向に光源部１０７より低い位置となるように配備されており、入射ミラー１１１によって、各光源からのビーム２０４、２０３、２０２、２０１が上下一列に揃うように、副走査方向に高さを異ならしめてシリンダレンズ１１３に入射され、振動ミラー１０６の法線に対し主走査方向での入射角が各々２２．５°（＝α／２−Δα／２）となるように入射され、ｆθレンズ１２０の光軸、またはｆθレンズ１２０の光軸から光源側にΔαだけ傾けた軸を振幅中心として走査される。

各ビームはシリンダレンズ１１３によって振動ミラー面の近傍で副走査方向に収束され、偏向後はビーム同士が分離するように間隔を拡げつつｆθレンズ１２０に入射される。

ｆθレンズ１２０は全てのステーションで共用され、副走査方向には収束力を持たない。
ｆθレンズ１２０を通った各光源部からのビームのうち、光源ユニット１０８からの下段のビーム２０４は、折返しミラー１２６で反射され、トロイダルレンズ１２２を介して感光体ドラム１０１上にスポット状に結像し、第１の画像形成ステーションとしてイエロー色の画像情報に基いた潜像を形成する。

光源部１０８からの上段のビーム２０３は、折返しミラー１２７で反射され、トロイダルレンズ１２３、折返しミラー１２８を介して感光体ドラム１０２上にスポット状に結像し、第２の画像形成ステーションとしてマゼンタ色の画像情報に基いた潜像を形成する。

光源部１０７からの下段のビーム２０２は、折返しミラー１２９で反射され、トロイダルレンズ１２４、折返しミラー１３０を介して感光体ドラム１０３上にスポット状に結像し、第３の画像形成ステーションとしてシアン色の画像情報に基いた潜像を形成する。

光源部１０７からの上段のビーム２０１は、折返しミラー１３１で反射され、トロイダルレンズ１２５、折返しミラー１３２を介して感光体ドラム１０４上にスポット状に結像し、第４の画像形成ステーションとしてブラック色の画像情報に基いた潜像を形成する。

同期検知センサ１３８へは振動ミラー１０６で偏向された光ビームが走査レンズ１２０の脇をすり抜け、集束レンズ１３９により集光され、入射されるようにしており、その検出信号をもとにステーション毎の同期検知信号を生成している。

図２は、振動ミラー面への光の入射角及び振動ミラーの振れ角の条件を示す図である。

従来、光源部から振動ミラー面への入射角αと振動ミラーの振れ角（振幅）をθ０との関係は、α＞２θ０とし、最大偏向角２θｍａｘ＝α＋２θ０であるが、有効走査率（θｄ／θ０）を所定値以下、本実施例では、０．６以下に抑えるため、図２に示すように、
θ０≧α／２＞θｄ
θ０≧θｓ＞θｄ
ここで、θｄは感光体上を走査する有効振れ角、θｓは同期検知時の振れ角なる関係となるよう、光源からの光ビームの平均入射角αを設定している。

具体的には、θ０＝２５°、θｄ＝１５°、α＝４５°、θｓ＝１８°である。

尚、同期検知センサを、θｓ＞α／２なるように配置してもよい。

図では振幅中心が走査レンズの光軸とΔαだけ傾けた例、つまり、振幅中心を光源側にずらして振幅させる例を示している。これによって、走査開始端と走査終端とで振動ミラーの振れ角は異なるが、振動ミラーへの入射角が大きくなる反光源側での振動ミラーに照射する光束径を小さく抑えることができるが、本実施例では振幅中心を走査レンズの光軸と一致する配置、つまり、Δα＝０ とし、走査レンズ乃至はトロイダルレンズの面形状が主走査方向に沿って光軸に対称な曲面形状となるようにしている。

上記したように振動ミラー面は往復振動に伴なって波状に変形する。この変形量δは振幅θ０の時、最大となり、振れ角０からθ０への変化により比例的に変化量が大きくなる。

つまり、走査領域を走査する振れ角θｄは、走査レンズの画角により定まってしまうため、走査領域を走査する振れ角θｄの振幅θ０に対する比、有効走査率（θｄ／θ０）が小さい方がミラー変形の影響を受け難いということになる。

しかしながら、振幅θ０を大きくするにはミラー基板の質量を小さくする必要があり、逆に、ミラー基板を薄くすれば変形量が大きくなってしまうという相反する関係がある。

本実施例では、振動ミラーの角速度が比較的一定な振れ角の範囲内として有効走査率（θｄ／θ０）を設定し、被走査領域を走査する振れ角θｄを振幅θ０の６０％以下とすることで、書込領域における変形量がビームプロファイルを劣化させない限度内となるように抑えている。

図３は、振動ミラー面の変形によって生じる光ビームの結像位置変化の補正を説明する図である。より詳しくは、図３においては上記した振動ミラーを動作した際の面変形に伴って発生する平均的なパワー（曲率成分）による、主走査方向に沿った結像位置（ビームウエスト位置）のずれを示す。

この結像位置ずれは振動ミラーを動作させた状態でビームプロファイルを計測することにより得られ、本実施例の場合、主走査端部で最大約２ｍｍ生じており、深度余裕にもよるが、全領域で０．５ｍｍ程度に抑えないとビームスポットが均一化できない。

通常、走査レンズ乃至はトロイダルレンズの面形状は、被走査面である感光体上で、結像位置が揃うように、つまり、像面湾曲が平坦になるように、設計がなされるが、本実施例では、上記した振動ミラー面の変形に伴う結像位置のずれをあらかじめ計測しておき、主走査方向の面形状について、このずれを考慮して走査レンズ乃至はトロイダルレンズの像面湾曲が発生するように、狙い値をずらして設計しておくことで、振動ミラーが動作した際には、ミラー面の変形によって、結像位置が揃うようにしている。

転写ベルト１０５の出口ローラー部には、各ステーションで形成され重ね合わされた各色画像の重ね合わせ精度を検出するための検出手段が配備される。検出手段は転写ベルト１０５上に形成したトナー像の検出パターンを読み取ることで、主走査レジスト、副走査レジストを基準となるステーションからのずれとして検出し、定期的に補正制御が行なわれる。

本実施例では、照明用のＬＥＤ素子１５４と反射光を受光するフォトセンサ１５５および一対の集光レンズ１５６とからなり、画像の左右両端と中央の３ヵ所に配備され、転写ベルトの移動に応じて基準色であるブラックとの検出時間差を読み取っていく。

図４は、光走査装置における振動ミラーモジュールの分解斜視図である。より具体的には、本実施例における光走査装置に用いる振動ミラーモジュールを示す。本実施例では、振動ミラーの回転トルクの発生方法として電磁駆動方式の例を説明する。

図示するように、振動ミラー４４１は、ねじり梁４４２で軸支されており、後述するように、単一のＳｉ基板からエッチングにより外形を貫通して作製し、実装基板４４８に装着され、振動ミラー基板４４０を構成する。

本実施例では、一対の振動ミラー基板４４０を背合わせで一体支持したモジュールをなす。

支持部材４４７は、樹脂で成形され、回路基板４４９の所定位置に位置決めされており、振動ミラー基板４４０を、ねじり梁が主走査平面に直交しミラー面が主走査方向に対し所定の角度、本実施例では２２．５°、傾くように位置決めする位置決め部４５１と、振動ミラー基板の実装基板４４８の一辺に形成されている配線端子４５５が、装着時に接触するように金属製端子群を配列したエッジコネクタ部４５２と、を一体で構成している。

こうして、振動ミラー基板４４０は、一辺を上記したエッジコネクタ部４５２に挿入し、押え爪４５３の内側に嵌め付け、基板裏側の両側面を位置決め部４５１に沿わせて支えられるとともに、電気的な配線が同時になされ、各々の振動ミラー基板４４０が個別に交換できるようにしている。

尚、回路基板４４９には、振動ミラーの駆動回路を構成する制御ＩＣや水晶発振子等が実装され、コネクタ４５４を介して電源および制御信号が入出力される。

振動ミラーモジュールは、図１０に示すように、振動ミラーモジュールを包囲するように立設された側壁２５７を一体的に形成する光学ハウジングに装着され、側壁の上端縁を上カバー２５８によって封止し、外気から遮断することで、外気の対流による振幅の変化を防止する。光ビームを入出射する側壁の開口部には平板状の透過窓２５９を備えている。

次に、振動ミラー基板４４０の詳細について説明する。

図５は、振動ミラーモジュールに用いられる振動ミラー基板の平面図である。図６は、振動ミラーモジュールに用いられる振動ミラー基板の分解斜視図である。

図５及び図６に示す振動ミラー基板４４０において、振動ミラー４６０は、表面にミラー面を形成し振動子をなす可動部と、それを支え回転軸をなすねじり梁と、支持部をなすフレームとからなり、Ｓｉ基板をエッチングにより切り抜いて形成する。

本実施例では、ＳＯＩ基板と呼ばれる６０μｍと１４０μｍとの２枚の基板が酸化膜を挟んであらかじめ接合されたウエハを用いて作製する。

まず、１４０μｍ基板（第２の基板）４６１の表面側からプラズマエッチングによるドライプロセスによって、ねじり梁４４２、平面コイルが形成される振動板４４３、可動部の骨格をなす補強梁４４４と、フレーム４４６とを残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通し、次に、６０μｍ基板（第１の基板）４６２の表面側からＫＯＨなどの異方性エッチングによって、可動ミラー４４１と、フレーム４４７とを残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通し、最後に、可動部周囲の酸化膜を除去して分離し振動ミラーの構造体を形成する。

ここで、ねじり梁４４２、補強梁４４４の幅は４０〜６０μｍとした。上記したように振動子の慣性モーメントＩは振れ角を大きくとるには小さい方が望ましく、反面、慣性力によってミラー面が変形してしまうため、本実施例では可動部を肉抜きした構造としている。

さらに、６０μｍ基板４６２の表面側にアルミニウム薄膜を蒸着して反射面となし、１４０μｍ基板４６１の表面側には銅薄膜でコイルパターン４６３とねじり梁を介して配線された端子４６４、および、トリミング用のパッチ４６５を形成する。

尚、上記実施例では、振動板４４３の外側に固定した永久磁石により形成された磁束中で、振動板４４３に形成されたコイルに電流を流し回転力を発生する構成について述べたが、振動板４４３の外側にコイルを配備し、振動板４４３に永久磁石を固定する構成であっても同様である。

実装基板４４８上には、振動ミラー４６０を装着する枠状の台座４６６と、振動ミラーを囲うように形成されたヨーク４４９が配備され、上記ヨークには可動ミラー端に対向して各々Ｓ極とＮ極とを向かい合わせ、回転軸と直交する方向に磁界を発生する一対の永久磁石４５０が接合されている。

振動ミラー４６０は、ミラー面を表に向けて台座４６６に装着され、各端子４６４間に電流を流すことによりコイルパターン４６３の回転軸に平行な各辺にローレンツ力が生じ、ねじり梁４４２をねじって振動ミラー４４１を回転する回転トルクＴを発生し、電流を切るとねじり梁の戻り力により水平に戻る。

従って、コイルパターン４６３に流れる電流の方向を交互に切り換えることによって、可動ミラー４４１を往復振動させることができる。

図７は、光走査装置における光源部の第一の実施例の斜視図である。より具体的には、図７においては、第一の実施例の詳細として、ハウジングに形成された光源部を示す。

光源である半導体レーザ２０１、２０２は、ホルダ部材２０３、２０４に形成されたかん合穴２０６、２０７に裏側からステム外周を基準として、ステム外周に沿った回転方向を位置決めして各々圧入固定される。ホルダ部材２０３、２０４は、ハウジング２０９の外壁面にネジ固定されるが、この際、光軸に直行する外壁面内での固定位置を、半導体レーザ２０１、２０２の各発光点が、各々対応するカップリングレンズ２１０、２１１の光軸に対して所定量だけ偏心するように調整することで、上記したように、上下光線が副走査方向Ｚに２．５°で交差するようにしている。

ハウジング内側に形成された、上下にＶ字状溝を有する台座部２０５には、カップリングレンズ２１０、２１１の外周をＶ字状溝面に突き当て、光軸と直交する面内での位置決めを行い、Ｖ字状溝に沿って移動することで、射出ビームが平行光束となるように光軸方向の調整を行う。カップリングレンズはＶ字状溝との隙間にＵＶ接着剤２０８を充填して硬化させ固定する。

第一の実施例では、ハウジングに振動ミラーを組み込んだ状態で上記ホルダ部材２０３、２０４の調整を行うことで主走査方向および副走査方向の、カップリングレンズ２１０、２１１の調整をおこなうことにより光軸方向に関して、発光点とカップリングレンズの間の相対位置を調整することができる。そのため、ミラー面に照射される照射径の大きさや照射位置によって振動ミラー見かけの曲率が異なることで発生する問題を低減できる。

主走査方向に関しては、ホルダ部材２０３、２０４のＹ方向の調整を各々の光線が振動ミラーの回転軸に一致するように調整できる。また、ミラーを振動させながらピントが各像高で適切な範囲に収まるような最適化をおこなうことで、ミラー面の変形が回転軸と対称形状ではないときに、ビームスポット結像位置の差を少なくし、ピントの最適化が行える。

副走査方向に関しては、ホルダ部材２０３、２０４のＺ方向の調整をおこなうことで、振動ミラーの副走査方向の幅ｄを狭くでき、振動ミラーの小型化による低コスト化が可能となる。また、ミラーの軽量化や小型化による構造的な設計自由度の向上により、ミラーの振動時の波うちが低減できる。

光軸方向に関しては、カップリングレンズ２１０、２１１の外周をＶ字状溝面に突き当て、光軸と直交する面内での位置決めを行い、Ｖ字状溝に沿って移動することで、射出ビームが平行光束となるように光軸方向の調整を行うので、振動ミラーの初期面精度や取付姿勢を加味して、振動ミラーで反射された光ビームが平行光束となるように調整できる。

尚、半導体レーザ２０１、２０２の駆動回路が形成されるプリント基板２１３は、リード端子をスルーホールに挿入し、ハウジング２０９の外壁面に立設したボス部２１２にネジ固定される。

図８は、光走査装置における光源部の第二の実施例の斜視図である。図９は、光走査装置における光源部の第二の実施例の中央断面図である。

図８及び図９に示す光源部においては、図７に示した第一の実施例に対し、ホルダ部材２０３、２０４が省略され、台座部２０５はＶ字状溝でなくカップリングレンズ２１０、２１１の外周に準じた円弧状の受け部を持つ突起形状となっている。半導体レーザ２０１、２０２がハウジング２０９に一体形成された嵌合部に圧入され、一方カップリングレンズはＸ、Ｙ、Ｚ方向の全てがＵＶ接着剤２０８によって三次元的に位置決め、固定されることで主走査方向、副走査方向、光軸方向の調整が全て同時に行われる。

いずれの実施例においても、調整をミラーを振動した状態で光学性能をモニタしながら行うことで、より高精度な調整が可能となり、均一なビームスポット径が得られて濃度むらのない高品位な作像を行うことに寄与する。

図１０は、光走査装置におけるハウジングの構成の一部を示す図である。図１１は、光走査装置におけるハウジングの全体的な構成を示す図である。より具体的には、図１０には、上記図１に示す光走査装置の構成部品、光源部、振動ミラーモジュール、走査レンズを収容するハウジング、図１１には折返しミラー支持まで含めたハウジングの形態を示す。

半導体レーザを一体化したホルダ部材２５１（図示しない）、２５２は、上記したように、各々樹脂成形によるハウジングケース２５０の外壁に取付けられ、振動ミラーモジュール２５３は、上記したように、一体的に形成され、平板状の透過窓２５９を備えた側壁２５７により包囲された小部屋に支持される。また、走査レンズ２５４は底面に接着固定される。ハウジング２５０は、上開口を上カバー２５８によって封止し、光ビームは射出窓２５５を通して放射される。

こうして、組立てられたハウジングは、板金により成形された側板２６１、２６２により挟持するようにネジ固定され、側板に形成された矩形穴に折返しミラー２６４、トロイダルレンズ２６５を架橋して支持する。図中、２６３は補強板である。

図１２は、本発明の実施形態による、光走査装置を搭載した画像形成装置の実施例を示す図である。

感光体ドラム９０１の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラにトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、ドラムに残ったトナーを掻き取って備蓄するクリーニングケース９０５が配置される。感光体ドラムへは振動ミラーの往復走査により１周期で２ライン毎の画像記録が行われる。
上記した画像形成ステーションは転写ベルト９０６の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。

一方、記録紙は給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送りだされ、転写ベルトからトナー画像が転写されて、定着ローラ９１０で定着して排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。

本発明の実施形態を、光走査装置、ならびにこれを搭載した、デジタル複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に適用することができる。また、本発明の実施形態を、光偏向装置に振動ミラーを用いる光走査装置、および該装置を用いる機器全般、および光走査型の表示装置や車載用のレーザレーダ装置等にも適用することができる。

以上、本発明の実施の形態及び実施例を具体的に説明してきたが、本発明は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、これら本発明の実施の形態及び実施例を、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、変更又は変形することができる。

［付記］
付記（１）：光源から放出される光ビームを、少なくとも一つのレンズを通じて、ねじり梁を備えた振動ミラーに照射し、該ねじり梁を軸として該振動ミラーを振動させることによって、該光ビームで対象を走査する光走査装置において、該光源及び該少なくとも一つのレンズの相対的な配置を調整する調整手段を含むことを特徴とする光走査装置。

付記（１）に記載の発明によれば、より安定な光学性能を有する光走査装置を提供することができる。

付記（２）：前記調整手段は、前記振動ミラーに照射する前記光ビームの位置を調整する手段を含むことを特徴とする付記（１）に記載の光走査装置。

付記（２）に記載の発明によれば、光ビームの位置に依存する、光学性能の低下を低減することが可能な光走査装置を提供することができる。

付記（３）：前記調整手段は、前記振動ミラーに照射する前記光ビームの位置を、少なくとも前記光ビームで前記対象を走査する方向に、移動させる手段を含むことを特徴とする付記（２）に記載の光走査装置。

付記（３）に記載の発明によれば、少なくとも光ビームで対象を走査する方向における光ビームの位置に依存する、光学性能の低下を低減することが可能な光走査装置を提供することができる。

付記（４）：前記調整手段は、前記振動ミラーに照射する前記光ビームの位置を、少なくとも前記光ビームで前記対象を走査する方向及び前記光ビームの進行方向と直交する方向に、移動させる手段を含むことを特徴とする付記（２）に記載の光走査装置。

付記（４）に記載の発明によれば、少なくとも光ビームで対象を走査する方向及び光ビームの進行方向と直交する方向における光ビームの位置に依存する、光学性能の低下を低減することが可能な光走査装置を提供することができる。

付記（５）：前記調整手段は、前記光源又は前記少なくとも一つのレンズの光軸の方向における前記光源及び前記少なくとも一つのレンズの相対的な位置を調整する手段を含むことを特徴とする付記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光走査装置。

付記（５）に記載の発明によれば、振動ミラーに照射する光ビームの収束又は発散を制御することによって、振動ミラーによって反射される光の収束又は発散に依存する、光学性能の低下を低減することが可能な光走査装置を提供することができる。

付記（６）： ハウジングを含み、前記少なくとも一つのレンズは、該ハウジングに接着されると共に保持される又は固定されることを特徴とする付記（１）乃至（５）のいずれかに記載の光走査装置。

付記（６）に記載の発明によれば、光源及び少なくとも一つのレンズの相対的な位置をより簡単な構成で調整することが可能な光走査装置を提供することができる。

付記（７）： ハウジングを含み、前記光源は、該ハウジングに勘合されると共に保持される又は固定されることを特徴とする付記（１）乃至（６）のいずれかに記載の光走査装置。

付記（７）に記載の発明によれば、光源及び少なくとも一つのレンズの相対的な位置をより高い精度で調整することが可能な光走査装置を提供することができる。

付記（８）：前記調整手段は、前記ねじり梁を軸として前記振動ミラーを振動させる間においても、前記光源及び前記少なくとも一つのレンズの相対的な配置を調整することが可能な手段を含むことを特徴とする付記（１）乃至（７）のいずれかに記載の光走査装置。

付記（８）に記載の発明によれば、ねじり梁を軸とした振動ミラーの振動に依存する、光学性能の低下をより適切に低減することが可能な光走査装置を提供することができる。

付記（９）：対象に画像を形成する画像形成装置において、付記（１）乃至（８）のいずれかに記載の光走査装置を含むことを特徴とする画像形成装置。

付記（９）に記載の発明によれば、より安定な光学性能を有する光走査装置を含む画像形成装置を提供することができる。

付記（１０）： タンデム型のカラー画像形成装置であることを特徴とする付記（９）に記載の画像形成装置。

付記（１０）に記載の発明によれば、より安定な光学性能を有する光走査装置を含むタンデム型のカラー画像形成装置を提供することができる。

本発明の一つの態様は、光走査装置及び画像形成装置の少なくとも一つに利用される可能性がある。

図１は、本発明の実施形態による光走査装置の実施例を示す図である。 図２は、振動ミラー面への光の入射角及び振動ミラーの振れ角の条件を示す図である。 図３は、振動ミラー面の変形によって生じる光ビームの結像位置変化の補正を説明する図である。 図４は、光走査装置における振動ミラーモジュールの分解斜視図である。 図５は、振動ミラーモジュールに用いられる振動ミラー基板の平面図である。 図６は、振動ミラーモジュールに用いられる振動ミラー基板の分解斜視図である。 図７は、光走査装置における光源部の第一の実施例の斜視図である。 図８は、光走査装置における光源部の第二の実施例の斜視図である。 図９は、光走査装置における光源部の第二の実施例の中央断面図である。 図１０は、光走査装置におけるハウジングの構成の一部を示す図である。 図１１は、光走査装置におけるハウジングの全体的な構成を示す図である。 図１２は、本発明の実施形態による、光走査装置を搭載した画像形成装置の実施例を示す図である。 図１３は、従来の光走査装置の振動ミラー面の変形及び主走査方向における光ビームを示す図である。 図１４は、従来の光走査装置の振動ミラー面の変形及び副走査方向における光ビームを示す図である。 図１５は、従来の光走査装置の振動ミラーの振れ角及び面形状の関係を示す図である。

１０１，１０２，１０３，１０４，９０１ 感光体ドラム
１０５ 転写体の移動方向，転写ベルト
１０６ 振動ミラー面，振動ミラー
１０７，１０８ 光源部
１１１ 入射ミラー
１１３ シリンダレンズ
１２０ ｆθレンズ，走査レンズ
１２２，１２３，１２４，１２５，２６５ トロイダルレンズ
１２６，１２７，１２８，１２９，１３０，１３１，１３２，２６４ 折返しミラー
１３８ 同期検知センサ
１３９ 集束レンズ
１５４ ＬＥＤ素子
１５５ フォトセンサ
１５６ 集光レンズ
２０１，２０２ ビーム，半導体レーザ
２０３，２０４ ビーム，ホルダ部材
２０５ 台座部
２０６，２０７ かん合穴
２０８ ＵＶ接着剤
２０９ ハウジング
２１０，２１１ カップリングレンズ
２１２ ボス部
２１３ プリント基板
２５０ ハウジングケース，ハウジング
２５１，２５２ ホルダ部材
２５３ 振動ミラーモジュール
２５４ 走査レンズ
２５５ 射出窓
２５７ 側壁
２５８ 上カバー
２５９ 透過窓
２６１，２６２ 側板
２６３ 補強板
４４０ 振動ミラー基板
４４１ 振動ミラー，可動ミラー
４４２ ねじり梁
４４３ 振動板
４４４ 補強梁
４４６ フレーム
４４７ 支持部材，フレーム
４４８ 実装基板
４４９ 回路基板，ヨーク
４５０ 永久磁石
４５１ 位置決め部
４５２ エッジコネクタ部
４５３ 押え爪
４５４ コネクタ
４５５ 配線端子
４６０ 振動ミラー
４６１，４６２ 基板
４６３ コイルパターン
４６４ 端子
４６５ パッチ
４６６ 台座
９００ 光走査装置
９０２ 帯電チャージャ
９０３ 現像ローラ
９０４ トナーカートリッジ
９０５ クリーニングケース
９０６ 転写ベルト
９０７ 給紙トレイ
９０８ 給紙コロ
９０９ レジストローラ対
９１０ 定着ローラ
９１１ 排紙トレイ
９１２ 排紙ローラ

Claims (4)

1. 光源から放出される光ビームを、少なくとも一つのレンズを通じて、ねじり梁を備えた振動ミラーに照射し、前記ねじり梁を軸として前記振動ミラーを振動させることによって、前記光ビームで対象を走査する光走査装置において、
   前記光走査装置は、前記振動ミラーに照射する前記光ビームの位置を、少なくとも前記光ビームで前記対象を走査する方向並びに前記光ビームで前記対象を走査する方向及び前記光ビームの進行方向と直交する方向に、移動させるように、前記光源及び前記少なくとも一つのレンズの相対的な配置を調整することが可能なものであると共に、
   前記光走査装置は、前記ねじり梁を軸として前記振動ミラーを振動させる間においても、前記光源及び前記少なくとも一つのレンズの相対的な配置を調整することが可能なものであることを特徴とする、光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記光走査装置は、前記光源又は前記少なくとも一つのレンズの光軸の方向における前記光源及び前記少なくとも一つのレンズの相対的な位置を調整することが可能なものであることを特徴とする、光走査装置。
3. 対象に画像を形成する画像形成装置において、
   請求項１又は２に記載の光走査装置を含むことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   タンデム型のカラー画像形成装置であることを特徴とする、画像形成装置。

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