JPS63225217A - 画像信号用光偏向子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、ファクシミリ、複写機、プリンタ等などの
画像形成装置、特に記録媒体への書き込みを光偏向器に
より偏向された光信号によって行うようにした画像形成
装置に適用して好適な画像信号用光偏向子に関する。

［発明の背景］ 従来、記録媒体への書き込み系を光信号例えばレーザを
利用したレーザ光学装置で構成するものとしては、複写
機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置がある。

このような画像形成装置において、レーザビームを偏向
走査する偏向器の光偏向子としては、回転多面鏡、機械
的振動子等が用いられている。

そのなかでも従来では、耐久性や加工精度の向上による
量産性等が優れた回転多面鏡がより多く用いられている
。

第２３図は回転多面鏡を使用したレーザ光走査装置３０
の一例を示す構成図であって、これは画像形成装置に使
用された例である。

同図において、１１はドラム状をなす記録媒体（以下、
像形成体として説明する）を示し、その表面にはセレン
などの光導電性感光体表層が形成され、光学像に対応し
た静電像（静電潜像）が形成できるようになされている
。

レーザ光走査装置３０は、半導体レーザ３１を有し、レ
ーザ３１は画像情報を２値化した変調信号に基づいて光
変調される。

レーザ３１から出射されたレーザビーム（光信号）はコ
リメータレンズ３２及びシリンドリカルレンズ３３を介
して回転多面鏡（ポリゴン）からなるミラースキャナ、
すなわち偏向器３４に入射する。

この偏向器３４によってレーザビームが偏向され、これ
が結像用のｆ−θレンズ３５及びシリンドリカルレンズ
３６を通して像形成体１１の表面に照射さ°れる。

偏向器３４によってレーザビームは像形成体１１の表面
を所定の方向ａに走査きれ、これによって、像露光がな
されることになる。

なお、３９はフォトセンサを示し、ミラー３８で反射さ
れたレーザビームを受けることにより、レーザビームの
走査開始を示すインデックス信号が得られ、このインデ
ックス信号を基準にして１ラインの画像データの書き込
みが行なわれることになる。

偏向器３４としては図示するような回転多面鏡の他に、
機械式の振動鏡、例えば検流計などで使用されているガ
ルバノミラ−を使用することができる。

機械式の振動鏡を用いてレーザビームを等速補正しなが
ら走査する例としては、特開昭５４−６０９４４号に開
示されているが、これはレンズ系に係わるもので、後述
するように機械式振動子の欠点を未解決のまま使用した
装置である。

第２４図はこのようなガルバノミラ−の振動子５０の一
例を示す。

ガルバノミラ−の振動子５ｏは、周知のように、反射ミ
ラー５１、駆動コイル５２及びこれらを機械的に連結す
るためのリガメント（回転支持棒）５３とで構成される
。駆動コイル５２は外部固定直流磁界内に配置される。

駆動コイル５２に所定周波数の駆動電流を供給すれば、
この駆動コイル５２に所定の電磁力が作用するので、こ
れによって反射ミラー５１が振動する。

従って、反射ミラー５１に上述した画像信号によって変
調された光信号を照射すれば、この光信号が偏向きれて
像形成体１１上に到達するから、上述と同様な光走査が
なされることになる。

ここで、回転多面鏡を用いた装置については、１、大型
化 ２、高レベル騒音 ３、振動 ４、高速走査での軸受摩耗 ５、高コスト 等の欠点がある。

機械的振動子を用いた装置については、１、広角度走査
が困難 ２、リガメントの金属疲労による低い耐久性３、反射ミ
ラー５１と駆動コイル５２とを別々に製造した上で、リ
ガメント５３に取り付けるものであるから、各部品が大
きくなり、小型化の隘路となっている 等の欠点がある。

以上のように、従来の画像形成装置においては、偏向器
として回転多面鏡あるいは機械式振動ミラーを使用して
いるため、高価でかつ寿命が短かく、それに伴って記録
装置の信頼性の低下、ざらに画像形成装置として重要な
画質の安定性を欠き、画質の低下をきたすなど数々の欠
点を有していた。

これらの欠点は、いづれも光偏向子で構成された光偏向
蕃を使用することによって解決することができる。

光偏向子とは、機械式振動ミラーと同様な構成部材を有
する。つまり、反射ミラー、駆動コイル及びリガメント
で構成され、夫々はエツチングなどによって一体加工さ
れたものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述した光走査装置における偏向器として光
偏向子を使用する場合、反射ミラーで反射されたビーム
は記録体上では、第２５図に示すようなビームスポット
の他に、その両脇にフレアが発生する。

フレアは主として、反射ミラーで反射された雑光によっ
て生ずるものと考えられる。

このようなフレアが発生すると、記録画質が劣化し、高
品質の記録画像が得られないという欠点がある。

そこで、この発明ではこのような問題点を構成簡単に解
決したものであって、雑光によるフレアの発生を抑え、
結果的に画質の改善を図ることができる画像イε号用光
偏向子を提供するものである。

ｒ問題点を解決するための技術的な手段］上述の問題を
解決するため、この発明においては、画像信号により変
調された光信号を所定の方向に偏向する光偏向子におい
て、 この光偏向子として、反射ミラー、駆動コイル、リガメ
ントが同一の絶縁基板によって形成されると共に、反射
ミラーには雑光に対する反射防止膜が形成されてなるこ
とを特１軟とするものである。

［作　用］ 光信号偏向用の反射ミラーに反射防止膜を形成すると、
これによって雑光の反射が抑えられる。

雑光の反射がなくなれば、光ビームだけが記録体上に到
達するから、フレアの発生が効果的に防止される。

「実　施　例］ 続いて、この発明に係る画像信号用光偏向子の一例を上
述した画像形成装置に適用した場合につき、第１図以下
を参照して詳細に説明する。

説明の便宜上、まずこの発明を適用したレーザ記録装置
及びその＃連系の概略構成を第９図を参照して説明する
。

カラー原稿は赤及びシアンの２色に色分解され、ＣＣＤ
などの光電変換素子に入射されてカラー原稿が光電変換
きれると共に、これが所定ビット数のデジタル信号に変
換されたのち色分５’ｊｌｉ　８れる。

この例では赤、青及び黒の３色の色信号に色分離される
。

色分離された各色信号は半導体レーザビームを用いた、
書き込み部Ｂを介して像形成体１１上に書き込まれて静
電像が形成される。その後、この色信号に対応する現像
器により現像きれて色トナー像が形成きれることになる
。

このような酸Ｎ像形成及び現像プロセスが各色信号ごと
に繰り返きれることにより、゛像形成体１１上に単色ト
ナー像もしくは各色トナー像が重ね合された多色トナー
像が形成される。このような多色もしくは単色トナー像
は、記録紙上に転写、定着される。

さて、操作パネル５６のコピーボタンを操作することに
より、そのデータが操作部回路６４を介して本体制御用
として使用されるＣＰＵＩに取り込まれ、その結果とし
て得られる原稿の走査開始信号がＣＰＵＩとシリアル通
信で連結された光学駆動用のＣＰＵ２に送出され、この
ＣＰＵ２と電気的に連結されている原稿読み取り部Ａが
駆動される。

まず、原稿台８１の原稿８２が光学系により光走査され
る。

この光学系は、蛍光灯８５．８６及び反射ミラー８７が
設けられたキャリッジ８４、■ミラー８９及び８９′が
設けられた可動ミラーユニット８８で構成きれる。

キャリッジ８４及び可動ミラーユニット８８はステッピ
ングモーター９０により、スライドレール８３上をそれ
ぞれ所定の速度をもって所定の方向に走行せしめられる
。

蛍光灯８５．８６により原稿８２を照射して得られた光
学情報（画像、情報）が反射ミラー８７、■ミラー８９
．８９’　を介して、光学情報変換ユニット１００に導
かれる。

なお、カラー原稿の光走査に際しては、光学に基づく特
定の色の強調や減衰を防ぐため、蛍光灯８５及び８６と
しては、市販の温白色系の蛍光灯が使用され、また、ち
らつき防止のためこれら蛍光灯８５及び８６ば、約４０
ｋＨｚの高周波電源で点灯、駆動きれる。また管壁の定
温保持あるいは、ウオームアツプ促進のため、正特性サ
ーミスターを使用したヒーターで保温されている。

プラテンガラス８１の両端部裏面側には標準白色板９７
．９８が設けられている。これは、標準白色板９７．９
８を光走査することにより画像信号を白色信号に正規化
するためである。

光学情報変換ユニット１００はレンズ１０１、プリズム
１０２、ダイクロイックミラー１０３及び赤の色分解像
が投光されるＣＣＤ１０４と、シアン色の色分解像が投
光されるＣＣＤ１０５とで構成される。

光学系より得られる光信号はレンズ１０１により集束さ
れ、プリズム１０２内に設けられたダイクロイックミラ
ー１０３により赤色光学情報と、シアン色光学情報に色
分解きれる。

それぞれの色分解像は各ＣＣＤ１０４．１０５の受光面
で結像されることにより、電気信号に変換された画像信
号が得られる。画像信号は信号処理手段で信号処理され
た後、各色信号が書き込み部Ｂへと出力される。

信号処理手段は図示しないが、Ａ／Ｄ変換手段の他、演
算処理手段、色分離手段、２値化手段等の信号処理回路
を含む。

書き込み部Ｂは後述するように、水晶等を使用した振動
子からなる偏向器３００を有し、色信号により変調され
たレーザビームはこの偏向器３００によって偏向走査さ
れる。

偏向走査が開始されると、レーザビームインデックスセ
ンサー（図示せず）によりビーム走査が検出されて、第
１の色信号（例えば青信号）によるビーム変調が開始き
れる。変調されたビームは高圧電源６９から所定の高圧
電圧が供給された帯電器１２１によって、一様な帯電が
付与された像形成体１１上を走査するようになされる。

ここで、レーザビームによる主走査と、像形成体１１の
回転による副走査とにより、像形成体ｌｌ上には第１の
色信号に対応する静電像が形成されることになる。

この静電像は、青トナーを収容する現像器１２３によっ
て現像される。現像器１２３には高圧電源７０からの所
定のバイアス電圧が印加されている。現像により青トナ
ー像が形成される。

なお、現像器１２３のトナー補給はＣＰＵＩからの指令
信号に基づいて、トナー補給手段６６が制御されること
により、必要時トナーが補給されることになる。

青トナー像はクリーニングブレード１２７の圧着が解除
された状態で回転され、第１の色信号の場合と同様にし
て第２の色信号（例えば赤信号）に基づき静電像が形成
され、赤トナーを収容する現像器１２４を使用すること
によって、これが現像されて赤トナー像が形成される。

現像器１２４には高圧電源７０から所定のバイアス電圧
が印加きれるは言うまでもない。

同様にして、第３の色信号（黒信号）に基づき静電像が
形成きれ、黒トナーが充填された現像器１２５により、
前回と同様にして現像される。その結果、像形成体１１
上には多色トナー像が書き込まれたことになる。

なお、ここでは３色の多色トナー像の形成について説明
したが、２色又は単色トナー像を形成することもできる
のは言うまでもない。

現像処理としては、上述したように、高圧電源７０から
の交流及び直流のバイアス電圧が印加された状態におい
て、像形成体１１に向けて各トナーを飛翔きせて現像す
るようにした、いわゆる非接触現像の例を示した。

現像器１２４，１２５へのトナー補給は、上述と同様に
ＣＰＵＩからの指令信号に基づき、トナー補給手段６７
．６８が駆動されるもので、これによって各現像器１２
４．１２５に所定量のトナー量が補給される。

一方、給紙装置１４１から送り出しロール１４２及びタ
イミングロール１４３を介して送給された記録紙Ｐは、
像形成体１１の回転とタイミングを合わせられた状態で
、像形成体１１の表面上に搬送される。そして、高圧電
源７１から高圧電圧が印加された転写極１３０により、
多色トナー像が記録紙Ｐ上に転写され、かつ分ｉ極１３
１により分離される。

分離された記録紙Ｐは定着装置１３２（これは定着ヒー
タ温度制御回路６３により所定の温度に常時制御されて
いる）へと搬送きれることにより定着処理がなされてカ
ラー画像が得られる。

転写終了した像形成体１１はクリーニング装置１２６に
より清掃きれ、次の像形成プロセスに備えられる。

クリーニング装置１２６においては、ブレード１２７に
より清掃されたトナーの回収をしやすくするため、ブレ
ード１２７に近接して設けられた金属ロール１２８に高
圧電源７２から所定の直流電圧が印加きれる。この金属
ロール１２８が像形成体１１の表面に非接触状態で配置
される。

ブレード１２７はクリーニング終了後、圧着を解除され
るが、解除時、取り残される不要トナーを除去するため
、ざらに補助クリーニングローラ１２９が設けられ、こ
のローラ１２９を像形成体１１と反対方向に回転、圧着
することにより、不要トナーが十分に清掃、除去される
。

なお、第９図において、蛍光灯８５．８６を駆動するた
めの点灯制御回路６１はＣＰＵ２からの指令信号で制御
される。同様に、ステッピングモータ９０もＣＰＵ２の
指令信号でその駆動回路６２がＭ　ｆｉｔされることに
なる。

給紙装置１４１にはセンサ６５ａが設けられ、その検出
出力は紙サイズ検知回路６５に供給されて、その検出出
力がＣＰＵＩに供給される。

第１０図は上述した画像形成装置に使用される光走査装
置３０の、より具体的な関係を示すものである。

半導体レーザ３１から出射されたレーザビームはコリメ
ータレンズ３２でビーム形状が補正されたのち、シリン
ドリカルレンズ３３、反射ミラー４１を通過して偏向器
３００に入射せしめられる。

偏向１３００として、この発明では光偏向子３１０が使
用される。光偏向子３１０でレーザビームが所定方向に
所定の速度でもって偏向される。

偏向されたレープビームは走査用レンズ４２及びシリン
ドリカルレンズ３６を通過することにより像形成体１１
上に結像されて静電像が形成される。

シリンドリカルレンズ３３．３６は偏向器３００に設け
られた反射ミラー（後述する）に、上下方向のあおりが
ある場合、そのあおりを補正するために使用されるもの
である。

ここで、一方のシリンドリカルレンズ３６は、プラスチ
ック製のレンズを使用することができる。

このようなプラスチックレンズを使用する場合には、レ
ンズの面形状を最適形状に合せることが比較的簡単にで
きるため、光学系全体の性能を向上できるなどの利点が
ある。

しかし、反射ミラーのあおりが非常に小さい場合は、上
述したシリンドリカルレンズ３３．３６は省略すること
もできる。

走査用レンズ４２はレーザビームを像形成体１１の表面
に正しく結＠させるためと、レーザビームが像形成体１
１上を等速走査できるようにするために使用される。

ここで、光偏向子がもつ固有振動数で振動させた場合、
この光偏向子３１０に設けられた反射ミラーの偏向角θ
は、 θ＝Ａ−８ｉｎ　ωｔ ここに Ａ：反射ミラーの最大偏向角 ω：角速度 ｔ：時　間 で表きれるような正弦波偏向動作となる。

このため、レーザビームのスポット位置をθの関数Ｘ（
θ）としたとき、走査用レンズ４２として、 Ｘ　（θ）＝Ａ−ｆ　−ａｒｃ−５ｉｎ　（θ／　Ａ、
　）ただし、ｆは走査用レンズ４２の焦点距離となる特
性を持たせることにより、像形成体ｌｌ上におけるレー
ザビームのスポットの位置を時間ｔの関数Ｘ　（ｔ）と
して表わした場合、上式よりＸ　（ｔ）＝Ａ−ｆ・ωｔ となる。

従って、上述したようにこの走査用レンズ４２を使用す
れば、レーザビームを等速運動に変換することができる
。等速運動によって静電像を形成する場合には歪のない
画質を得ることができる。

なお、このような走査レンズ用４２による等速補正手段
を使用する代わりに、電気的補正手段を使用して補正し
てもよい。

電気的補正手段としては、例えば第６０回画像電子学会
研究会、昭和６１年７月２０日講演予稿集「電磁ミラー
走査による半導体レーザプリンタ」に記載のものを流用
することができる。

きて、このような光学走査系において、偏向器３００に
用いられる振動子、すなわち光偏向子としては、第１図
に示すような光偏向子が使用される。

第１図は偏向器３００のうち、その要部構成である光偏
向素子３１０そのものを図示したものであって、駆動コ
イル３１１、反射ミラー３１２及びリガメント３１３が
同一絶縁基板上に一体形成されて構成される。駆動コイ
ル３１１も反射ミラー３１２も共にほぼ長方形状をなし
、この例では上方に反射ミラー３１２が位置するように
配置された場合を示す。

駆動コイル３１１は所定の電磁力を得るため、形成ター
ン数が選定される。３１７はその引出用のリード線を示
す。

反射ミラー３１２はその中心部、が光信号つまり、レー
ザビームの反射面３１２Ａとして構成きれると共に、反
射面３１２Ａの周囲に反射防止膜３１２Ｂが形成されて
いる。

反射面３１２Ａの形状は主としてこれに到達するレーザ
ビームのスポット形状に対応する。

それは、コリメータレンズ３２を通過したレーザビーム
の形状は、第３図Ａに示すような形状となされているの
に対し、これがシリンドリカルレンズ３３を通過するこ
とにより、同図Ｂに示すような横長の楕円形状に変形さ
れるからである。

そして、反射面３１２Ａに到達するレーザビームの強度
分布との関係は第２図に示すようになる。

従って、反射面３１２Ａの副走査方向の輻ｄｍは少なく
ともレーザビーム径ｄｏ（１／ｅ２の強度となる強度曲
線ｍの幅にほぼ等しい。ここに、ｅはビームエネルギー
を指す）に等しいか、これよりも大きくしなければなら
ない。

なお、実際問題として、反射ミラー３１２の主走査方向
の長ざは走査用レンズ４２の焦点距離、像形成体１１上
に結像されるビームスポットの径、あるいは像形成体１
１上における走査幅等によって相違するが、実験によれ
ば、４〜１０ｍｍ程度が望ましい値である。

反射ミラー３１２は上下の重心軸ａに対して対称となる
形状に選定きれる。この場合、上下の重心軸ａの他に左
右の重心軸すに対しても対称となるような形状が特に好
ましい。

このように重心Ｃに対して左右及び上下対称となる形状
に選定するのは、次のような理由に基づく。

第１に、振動のバランスをよくして光偏向子３１０の振
動の安定性を確保するためである。

第２に、加工精度のバラツキ（例えば、エツチング加工
のバラツキ）による光偏向子の厚みの不均一性、形状や
寸法のバラツキなどによって、固有振動周波数がばらつ
いたりするので、なるべく左右対称かつ上下対称となる
ような形状に設計する必要があるからである。

形状や寸法のバラツキは、例えば非対称形状とした場合
にエツチング加工時間が左右あるいは上下で相違したり
、この加工時間の相違によって腐食の進行速度差が相違
したりすることによって、出来上り時の形状や寸法が、
設計時の形状や寸法と相違したりすることがあるからで
ある。

加工精度のバラツキを抑えることができれば、量産性、
コスト等でのメリット及び光偏向子の振動や周囲環境条
件に対する安定性、信頼性の向上管に優れた効果を発揮
する。

反射防止膜３１２Ｂは反射ミラー３１２に入射するもろ
もろの光のうち、レーザビーム以外の光、つまり雑光の
反射を防止するために設けられたものである。

反射防止膜３１２Ｂは雑光を有効に吸収できるように、
黒塗りや、塗膜、スパッタなどの被膜処理によって形成
することができる。

ここで、反射ミラー３１２の副走査方向における幅をＤ
ｉとし、強度曲線ｍが零となるレーザビームの径をＤＬ
としたときには、両者は次のような関係になければなら
ない。

ＤＬ≦Ｄｆｆｉ そうてないと、レーザビームの外延の一部が反射するお
それがあるからである。

このようなことをも考慮して、さらに安全策を採るなら
ば、反射防止膜３１２Ｂは図示するように、反射ミラー
３１２の他に、リガメント３１３の一部に跨がるように
形成した方がよい。これはリガメント３１３から反射し
た雑光によフてフレアが生じないようにするためである
。

第４図は反射防止膜３１２Ｂの他の例を示すもので、こ
のように主走査方向は反射防止膜３１２Ｂを形成しなく
てもよい場合がある。反射ミラー３１２の主走査方向の
長きが許容長近くに選定されているようなときである。

第５図は上述した構成部材の他にフレーム３１５も一体
成形して光偏向子３１０を構成した場合の一例を示す。

また、第６図に示すような光偏向子３１０にもこの発明
を応用することができる。

第６図は反射ミラー３１２と駆動コイル３１１とを表裏
一体として構成した場合であって、同図へのように表面
に反射ミラー３１２が形成きれているときは、その裏面
側に駆動コイル３１１が形成される（同図Ｂ）。

反射ミラー３１２と駆動コイル３１１とを表裏一体構成
とすると、光偏向子３１０自体の重量を軽くできるから
、その慣性モーメントが小さくなり、光偏向子３１０の
固有振動周波数が安定したり、その値を大きくすること
ができるなどのメリットが生ずるからである。

第７図はざらにフレーム３１５を一体形成した場合の一
例である。これら第６図及び第７図の例においても、反
射ミラー３１２には雑光対策として、反射防止膜３１２
Ｂが形成きれている。

反射ミラー３１２の形状としては、第８図に示すような
種々の形状をとり得る。

同図Ａは、長方形状をなし、同図Ｂはひし形彫状であり
、同図Ｃは長方形の各四辺の隅を切り落とした状態の形
状であり、又同図りは横長の楕円形状をなす。

高速で反射ミラー３１２を振動きせるような場合には、
特に空気抵抗が問題となるので、このような場合には、
同図りに示す様な楕円形状をなす反射ミラーとすれば好
都合である。

光偏向子３１０として使用することができる水晶板の厚
みは、その厚さが厚くなるほど、光偏向子３１０がもつ
固有振動数ｆｏが高くなるが、その反面、加工が困難に
なったり、振れ角が小ざくなってしまうために、その厚
みは０．ｌｍｍ＝０゜５ｍｍ程度が望ましい。

水晶板を加工して光偏向子３１０を形成する場合、その
加工手段は通常、フォトリゾグラフィーとエツチング技
術が応用され、これによって微細加工が可能になる。エ
ツチング加工された光偏向子３１０の表面は、電気的な
抵抗を下げるために、クロムメッキ処理後、通常銀メッ
キが施される。

また、反射ミラー３１２は特に光源として半導体レーザ
を使用する場合、その反射率を上げるため、反射面３１
２Ａには金、銅、又はアルミ等のメッキ処理を施しても
よい。ざらに、反射面３１２Ａの表面の傷や、酸化を防
ぐため、メッキ処理後の表面にＳｉＯ又はＳｉＯ２等の
保護膜をコーティングすることもできる。

上述した光偏向素子３１０の材質としては、特に線膨張
係数αの小ざな電気絶縁性物質の結晶体及びそれに近い
物質を使用することができる。

具体的には、水晶（軸に／／であって、α＝７．５Ｘ１
０−６）の外、ダイヤモンド、石墨（α＝１．２〜５．
３Ｘ１０弓）、シリカ（α＝２．４Ｘ　１０−６）　、
透明石英ガラス（α＝５．４Ｘ１０−６）　、けい素を
原料とする不透明石英ガラス（α＝８Ｘ１０−６）など
がある。

石英ガラスの場合には、特に四酸化けい素からベルヌー
イ法で作られたものが高純度を示し好ましい。

これら物質の弾性率は、約２．５〜６Ｘ１０１０（単位
はＰａ＝Ｎ−ｍ２）程度である。この弾性率によって、
リガメント３１３、駆動コイル３１１、反射ミラー３１
２の各部間、ざらにリガメント３１３とフレーム３１５
の間にそれぞれ捩り慣性応力を与ることができる。

また、近年発達してきたセラミック材 （α＝７．０〜８．４Ｘ１０−６）も利用され得るもの
となってきた。

従って、光偏向子３１０の線膨張係数αとしてｔ、を約
１０　Ｘ　１０＝以下のものが好ましいと考えられ、そ
の値の小ざい程基板としての対温度変化に対して優れて
いる。

然るに、−力先偏向素子を形成する反射ミラー３１２な
どの各材質を考えると（加工としては蒸着法によるもの
が適する形態と考えられるが）、反射面３１２Ａには一
般的には上述したような材料を使用すればよい。

従って、Ａｕ　（ａ＝１４〜１５Ｘ１０−６）、Ａｇ　
（ａ＝１９〜．．２０．５Ｘ１０−６）　、Ｃｕ（ａ＝
７Ｘ　１０−６）　、下地処理としてＣｒ　（ａ＝７．
０Ｘ１０＝）　、Ｎｉ　　（α＝１２．８Ｘ１０−６）
が考えられる。

ざらに、ＡＩ（α＝２３Ｘ１０−６）等も可能性がある
。

駆動コイル３１１及びリガメント３１３等の電流導通線
部もほぼ同様にＡ　ｕ　＋　Ａ　ｇ　＋　Ｃｕ材等が用
いられることが通常であり、基材との温度による延びの
差を少なく押えることが必要条件となる。

勿論、導線部などに、Ｐｔ（α＝８．０〜８．９Ｘ　１
０−６）の利用も可能である。

以上のことから光偏向子３１０の基材としては、その線
膨張係数αが、α＝２〜８Ｘ１０−６までのものが好ま
しい。

同様に、反射面３１２Ａなどに使用される素材としては
、α＝７〜２５Ｘ１．Ｏ−６程度のものが好ましい。

光偏向子３１０は外部信号によって駆動される。

光偏向子３１０を使用した他励式の駆動回路の一例を第
１１図に示す。

第１１図において、３３０は正弦波発振器を示し、これ
はＲＣ回路や水晶光偏向子を使用した発振器を使用する
ことができる。

水晶振動子を使用する場合には、その固有発振周波数を
所定の値に分周したのちローパスフィルターによって正
弦波状に波形成形したものを使用すればよい。

ここで、その発振周波数つまり、駆動コイル３１１に対
する駆動周波数（共振周波数に等しい）について説明す
る。

光偏向子３１０は上述したように、固有振動数ｆｏをも
ち、この固有振動数ｆ’ｏに対する振れ角θの共振特性
は第１２図に示すようになる。

第１２図の共振特性からも明らかなように、固有振動数
ｆｏから外れた周波数において駆動しようとすると、入
力電流に対する振れ角への効率が低下し、固有振動数ｆ
ｏで振動させた場合と同等の振れ角θを得るためには、
非常に大きな入力電流を必要とする。

しかし、あまり大きな入力電流を駆動コイル３１１に流
すと、このコイルが焼損する恐れがあり、故障の原因と
なる。そのため、あまり大きな電流を駆動電流として使
用することができない。

また、光偏向子３１０の固有振動数ｆｏにバラツキが生
じることも考えられ、そのような場合には駆動周波数ｆ
の統一を図るために固有振動数ｆｏ以外の周波数で駆動
コイル３１１を駆動させる場合においても、その駆動０
周波数ｆと固有振動数ｆｏとの関係は、 Ｉｆ−ｆｏｌ≦ｆｏ／Ｑ の範囲とすることが望ましい。ここで、Ｑは共振特性の
共振の鋭ざを示す。

すなわち、製造上のバラツキを考慮すると固有振動数ｆ
ｏを、駆動周波数ｆに等しくなるように加工することが
困難であることから、その固有振動数ｆｏとしては、駆
動周波数ｆより±ｆｏ／Ｑ程度の範囲内にあるときに限
り、その光偏向子３１０を使用しようとするものである
。

±ｆｏ／Ｑ程度のずれの範囲内では、必要な振れ角θを
得るための駆動電流は、差程大きくならないからである
。ただし、駆動周波数ｆとしては、常に一定である。

Ｑとしては、１０〜１０００程度の共振鋭度をもった光
偏向子３１０が使用きれる。

このようなことから、正弦波発振器３３０の周波数とし
ては上式にかなうような範囲の周波数に設定されるもの
である。

正弦波発振器３３０の出力、つまり駆動信号は次段のオ
フセット調整器３３１に供給されて、そのＤＣオフセッ
トが調整される。

偏向器３００を光学走査系に設置する場合において、そ
の取り付は位置が設計値通りでない場合には、第１３図
に示すように、駆動信号のＤＣレベル（１点鎖線図示）
を調整することにより、左右の振れ位置を調整すること
が可能になる。

このようなことから、オフセットＨ整Ｍ３３１において
は、そのＤＣレベルを調整することにより、像形成体１
１における走査位置を規定通りの走査位置となるように
している。

オフセット調整された駆動４３号は振幅調整器３３２に
おいてその走査幅が調整される。

この調整法の一例としては、本出願人が既に開示した特
願昭６１−８１２９６号に述べた方法を用いることがで
きる。

この方法は像形成体１１上における走査幅を検出し、そ
の検出出力で振幅調整器３３２の振幅を調整すれば、走
査幅を常に一定の値に制御することが可能になる。

ＤＣオフセット及び振幅がそれぞれ調整された駆動信号
は出力アンプ３３３を介して上述した駆動コイル３１１
に供給される。

きて、偏向器の違いに基づく像形成体１１に及ぼすビー
ム走査時の散乱による雑光の影響について次に説明する
。

第１４図は雑光Ｆ、ｌＪ定手段の一例であって、レンズ
４２．３６を通過したビームが像形成体１】上に到達し
たときのビームスポット以外の光が雑光であるのでこの
光が測定される。

まず、偏向器３００として回転多面鏡を使用した場合に
は、第１５図曲線Ｌ１に示すごとくなる。

同図において、無とは第１４図のスリット４２Ａあるい
は３６Ａがないときの測定結果であり、有とは、スリッ
ト４２Ａあるいは３６Ａが存在するときの測定結果であ
る。

スリット４２Ａあるいは３６Ａを使用すればそれだけ雑
光を遮光することができる。

なお、この測定結果は、Ａ１蒸着の回転多面鏡を用い、
半導体レーザの出力が１．４ｍＷ、スリット幅２〜３ｍ
ｍのスリット４２．３６を使用した場合である。

これに対して、偏向器３００として上述した光偏向子３
１０を使用したときには、その雑光は曲線Ｌ２のように
なり、雑光を大幅に減少させることができる。

第１６図は現像特性に及ぼす散乱光の影響度を測定した
結果である。

横軸は露光強度を示す。縦軸の負側（下部縦軸）は、像
形成体（本測定例では、特開昭６０−１０２６３４号記
載の負棗電ＯＰＣ像形成体を用いた）の感光特性を示す
。また、上部縦軸は露光量対像形成体への現像時の付着
トナー量の関係を示す。

曲線Ｌ３は現像バイアス条件として、 ＡＣｌ、５ＫＶ、ＤＣ５００Ｖのトナー付着曲線テアリ
、曲線Ｌ４はＡｃ２．ＯＫＶ、ＤＣ６４０■におけるト
ナー付着曲線である。

回転多面鏡を使用する場合には雑光量が大きいので、こ
れによる露光量によって像形成体１１の電位が大幅に低
下する。この電位低下によってトナーが付着してしまう
。つまり画像露光のない背景部のカブリＸが発生してし
まうことになる。

これに対して、光偏向子３１０を使用した場合には、上
述の説明からも明らかなように雑光が大幅に低減されて
いるので、カブリＹが殆ど発生しない。つまり回転多面
鏡を使用する場合には、僅かな雑光に起因する露光によ
り画像としてカブリが発生し、これによって画質の低下
をきたしていた。

同様のことが、画像形成装置の記録媒体としてフィルム
、印画紙等の感光物質を利用する場合にも、夫々の露光
量対濃度（現像後の）特性曲線によりそれぞれカブリと
して生じることがいえる。

平板感光体（Ｓｅ、５ｅＴｅ）を使用している医療用Ｘ
線電子写真装置、ベルト感光体などを利用した表示装置
などでも、同様なカブリ現象が発生する。

ここで、記録媒体と光源の組合せによっては、分光感度
特性と分光（分布）特性が相違することになる。この場
合、その組合せによってはカブリ露光量に対するカブリ
が増えることもある。

例えば、記録媒体として、アモルファスシリコン、有機
半導体、セレンを使用し、光源としてＨｅ　−Ｎ　ｅや
Ａｒのガスレーザ、ＧａＡｓなとの半導体レーザを使用
するような組合せの下では、カブリ露光量に対するカブ
リが増加することが確認された。

光偏向子３１０を使用すれば、特にビーム反射面がビー
ムスポットに比べそれ程大きくないから、ビーム走査の
際、反射面での光散乱による雑光の影響を軽減できる。

これによってカブリのない高品質の画像が得られた。

光偏向子３１０は一体構成であるので、外部環境条件特
に画像形成装置の一般的補償範囲の周囲温度（−５〜３
０℃）、装置内温度や駆動コイル３１１自体の発熱温度
等の変化に対しても反射ミラー３１２の安定した振動が
得られ、これにより規則的なビーム走査が常に行なわれ
る。

従って、高速走査記録においても常に良好な最終画像が
得られることになる。

上述のように偏向器として本発明に係わる光偏向子を使
用した場合には、偏向器として回転多面鏡を使用する場
合に比較して以下に述べるような特徴を有する。

第１に、光偏向子そのものが非常に小型であるから、回
転多面鏡を使用する場合に比し、小型化を達成すること
ができると共に、モータを回転駆動源として使用してい
ないために、騒音がなく、高速走査するときでも、常時
安定した偏向用の振動を実現することができる。

第２に、機械式振動ミラーを使用するものに比し、高速
走査が可能であるばかりでなく、振れ角の大きな小型の
偏向器を実現することができる。

第３に、光偏向子はエツチング処理などによって形成き
れるため、精度が高と、しかも製品にバラツキがない。

しかも、リガメント部分も弾性係数の大きな材料で構成
きれているから、機械式振動ミラーで使用されている金
属棒のような金属疲労が少なく、長期にわたって安定な
動作を期待できる。

第４に、光偏向子は一体成形であるため、大きな振れ角
、高い固有振動数が得られるから、記録紙サイズの大き
なもので、より高速記録を行う装置に適用して極めて好
適である。

第１７図は上述したレーザ記録装置における緒特性のデ
ータを示すものであって、この表において、タイブエと
は記録紙の最大用紙サイズがＡ４判までのものであり、
タイプＩＩとはＡ３判までのものである。

このように記録紙サイズが相違することによって記録ス
ピード、さらに解像度が相違することになるから、この
ような条件の相違にともなって駆動周波数も適宜選定さ
れる。

ざらに、このように記録紙サイズが異なる場合には、当
然に反射ミラーの振れ角も異なることから、これによっ
て記録用ビーム振れ角も相違することになる。

第９図に示した画像形成装置において使用することがで
きる現像器１２３〜１２５の一例を第１８図に示す。こ
れらの基本構成はいずれもほぼ同一であるため、そのう
ちの１つ例えば現像器１２３の構成について説明しよう
。

図において、４２１はハウジングを示し、このハウジン
グ４２１内には円筒状のスリーブ４２２が回転自在に収
納される。スリーブ４２２内にはＮ、Ｓ８極を有する磁
気ロール４２３が設けられる。スリーブ４２２の外周面
には層規制片４２４が圧接きれ、スリーブ４２２に付着
した現像剤の層厚が所定の厚みとなるように規制される
。所定の厚みとは、１０〜５００ｕｍのうち、予め規定
された値をいう。

ハウジング４２１内にはさらに第１及び第２の撹拌部材
４２５，４２６が設けられる。現像剤溜り４２９にある
現像剤りは、反時計方向に回転する第１の撹拌部材４２
５と、第１の撹拌部材４２５とは逆方向に、しかも互い
に重畳するように回転する第２の撹拌部材４２６とによ
って十分撹拌混合され、撹拌混合された現像剤りは、互
いに逆方向に回転するスリーブ４２２と磁気ロール４２
３との回転搬送力により、スリーブ４２２の表面に付着
搬送きれる。

像形成体１１上に付着した現像剤りによって、この像形
成体１１に形成された静電潜像が非接触状態で現像きれ
る。

なお、現像時には、電源４３０から供給される現像バイ
アス信号が、スリーブ４２２に印加される。現像バイア
ス信号は電源４３０から供給されるが、この現像バイア
ス信号は像形成体１１の非露光部の電位とほぼ同電位に
選定された直流成分と、これに重畳された交流成分より
なる。

その結果、スリーブ４２２上の現像剤りのトナーＴのみ
が選択的に潜像化された像形成体１１の表面に移行する
ことによってその表面上に付着されて、現像処理が行な
われることになる。

４２７は補給トナー容器、４２８はトナー補給ローラで
ある。４３１は現像領域を示す。

現像剤としては、２成分現像剤が用いられ、現像バイア
スを印加していない状態では、像形成体１１と現像剤り
とが接触しない状態で、しかも交流バイアス印加による
振動電界の下で、トナーＴを飛Ｍきせ、像形成体１１の
静電像に選択的に付着させて現像するようにしている。

非接触での現像方法を用いる場合には、像形成体１１上
に青トナー像、赤トナー像、黒トナー像等からなる多色
トナー像を順次現像するとき、先のトナー像を後の現像
で損傷したり、異なる色のトナーが混入することがなく
、しかも薄層現像を実現できるなどの利点を有する。

現像剤として上述したような２成分現像を使用する場合
においては、現像剤の厚みは、厚みが２０００μｍ以下
、好ましくは１０００μｍ以下、就中１０〜５００μｍ
１更に好ましくは、１０〜４００Ｌｔｍという従来にな
い薄い現像剤層となる。

この場合、像形成体１１とスリーブ４２２との間隙を小
きくして現像するようになきれる。

なお、現像剤のキャリアとトナーとの結合力やキャリア
とスリーブ４２２との間の結合力が弱い場合であっても
、現像剤層を極く薄くしであるために、スリーブ４２２
上に十分強く付着されている。そのため、トナー飛散等
を生ずることがない。

現像剤層を薄層化して像形成体１１とスリーブ４２２と
の間隙を小きくすれば、トナーを飛ばすに要する振動電
界を低くできる。その結果、現像バイアス電圧を低くす
ることができる。

従って、トナー飛散はこの点からも軽減される他、スリ
ーブ面からの現像バイアスに基づくリーク放電等が制御
卸されるなどの利点がある。

像形成体１１とスリーブ４２２との間隙を小きくした場
合、潜像により現像領域４３１　（像形成体１１とスリ
ーブ４２２とが対向する空間領域）に形成される電界強
度が大きくなり、その結果、階調の微妙な変化や細かな
パターンもよく現像できるようになる。

現像層を薄くすれば、一般に現像領域に搬送されるトナ
ーの量は少なくなり、現像量も少なくなる。搬送量を大
きくするには、スリーブを高速で回転きせることか効果
的である。

ただし、像形成体１１とスリーブ４２２との線速度比が
１：１０になると、現像されるトナーが潜像面に対して
持つ平行な速度成分が大きくなり、現像に方向性が現れ
、画質が劣化する。

このことから薄層の下限として、スリーブ面上に少なく
とも０．０４ｍｇ／ｃｍ２程度の密度でトナーが付着し
ている状態であることが必要である。一般には、スリー
ブ４２２の線速度をＶｓ　ｌ。

像形成体１１の線速度をＶｄ、スリーブ４２２上の１層
中のトナー量をＭｔとするとき、Ｉ　Ｖｓ　Ｉ／Ｖｃｔ
　ｌ　・Ｍｔ≧０．４　（ｒｎｇ／ｃｍ２）！Ｖｓｌ／
Ｖｄｌ≦１０ という条件を満たす必要がある。

現像効率を考慮すれば、 Ｉ　Ｖｓ　ｌ／Ｖｄ　ｌ　・Ｍｔ≧０．５　（ｍｇ／ａ
ｍ”）ｌＶｓｌ／Ｖｄｌ≦８ とするのが好ましく、更に実験結果からは、ＩＶｓ　ｌ
／Ｖｄ　Ｉ　・Ｍｔ、≧０．５　（ｍｇ／ｃｍ２）ＩＶ
ｓＬ／Ｖｄｌ≦５ であることがより好ましいことが判った。

このときの現像剤中のトナーとキャリアとの比は、上述
したように単位体積中のトナーとキャリアとの総表面積
の比が０．５〜２とのなるのが望ましい。

以上のような条件に設定すれば、薄層中のトナーを効率
よく現像することができ、現像性は安定しており、良好
な画質を得ることができる。

薄層の現像剤層を形成する手段としては、スリーブ４２
２に対して弾性的に軽度に圧接された圧接板からなる層
規制片４２４が好ましく用いられる。

層規制片４２４は、スリーブ４２２に対し、先端がスリ
ーブ回転の上流を向くように抑圧された弾性板で構成さ
れたものである。現像剤をスリーブ４２２と層規制片４
２４の間をすり抜けさせることにより薄層が形成される
。

層規制片４２４の先端とスリーブ４２２の間隙を０．０
８ｍｍとすると、取付は精度や機械的精度のバラツキに
対し安定に一定量のトナーを搬送することができる。更
に、先端の間隙を０．１ｍｍ以上とすれば安定度が増す
ので好ましい。

勿論、先端の間隙を徒に大きくとることは望ましいこと
ではなく、この間隙を５ｍｍ以上にすると、現像剤すべ
ての均一性が崩れるのが観察された。

次に、薄層化された現像剤層は現像領域に搬送された像
形成体１１の静電像を非接触で現像することとなるが、
そのとき好ましい現像が達成されるには、以下のような
条件式（１）及び（２）を満たせばよいことが判明した
。

ｌ　　（ｖｓ　１−ｎωｈ’　／３）　／Ｖｄ　１≦１
０　・・・・（１） ｌ　　（ｖｓ　ｌ−ｎωｈ’　／３）　／Ｖｄ　ｌ　・
ｍ≧０．４　［ｍｇ／ａｍ２］　・・・・（２）ここに
、 Ｖｓｌはスリーブの線速度［ｍｍ／ｓｅｃ　］ｎは磁気
ロールの磁極数［極］ ωは磁気ロールの回転角速度［ｒａｄｉａｎ／ｓｅｅ］
ｈ′は磁気ブラシの高さ［ｍｍ］ Ｖｄは像形成体の線速度［ｍｍ／ｓｅｃ］ｍは前記スリ
ーブの単位面積 当りのトナー付着量［ｍｇ／ａｍ２］ を表わす。

Ｖ　ｓ　Ｉ　＋ωは像形成体１１の移動に対して同方向
となるとき正とする。また、磁気ブラシの高ざとは、ス
リーブ内にある磁気の上に穂立ちした、スリーブ上の磁
気ブラシの平均の高ざをいう。具体的には、 スリーブの線速度Ｖｓｌは、 １　０　０〜１　０　０　０＋ｕａ／ｓｅｅ磁極数ｎは
、４〜１６ 磁気ロールの回転角速度ωは、 ３０〜１５０　ｒａｄｉａｎ／ｓｅｅ 磁気ブラシの高ざｈ′は、 ５０〜４００μｍ 像形成体１１の線速度Ｖｄは、 ３０〜５００　ｍｍ／ｓｅｅ スリーブの単位面積当りのトナー付着ｆｆ１ｍは、３０
〜１０ｍｇ／　ｃ　〜２ ときれる。

これらの関係は好ましい現像を達成するための一つの目
安となるが、像形成体１１とスリーブ４２２の間隔ｄ及
びバイアス電圧の大きざ等により変化する。

このような要因を考慮した好ましい現像条件は下記式に
より示される。

５≦Ｖｐ−ｐ／（ｄ−ｈ’　）≦５０　（ＫＶ／ｍｍ）
・・・・・・（３） ここに、 Ｖｐ−ｐは、交流バイアスの ピーク間電圧（ＫＶ） ｄは、像形成体とスリーブとの間隔（μｍ）ｈ＃は、磁
気ブラシの最大高き（μｍ）を表わす。

磁気ブラシの最大高ざとは、スリーブ４２２内にある磁
極上に穂立した磁気ブラシの最大高さをいう。

第１９図には非接触ジャンピングによる現像における各
部の条件を説明しである。第２０図には現像剤の具体例
を示しである。第２１図はその時の現像バイアス条件を
示しである。

偏向器３００の光偏向子として第１図以下に示すような
光偏向子３１０を使用する場合においては、回転多面鏡
による走査と異なり、往復走査が可能になる。このよう
な往復走査を採用する場合、光学走査系としては、第２
２図に示すような構成とすればよい。

すなわち、走査方向の前後する方向にそれぞれインデッ
クスセンサー３９．４５を配することにより、レーザビ
ームの走査開始と走査終了（ビームの戻りであるから、
走査開始ともいえる）を検出することができるから、対
応する画像情報を画像形成体ｌｌ上に記録することがで
きる。

３８．４４は反射ミラーを示す。

実施例ではこの発明をカラー画像形成装置の光走査装置
用に適用した場合であるか、白黒用の画像形成装置にお
ける光走査装置の偏向器としても適用することができる
。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明に係る光偏向子は、反射
ミラー、駆動コイル、リガメントを同一絶縁基板上に形
成すると共に、反射ミラーに反射防止膜を形成したもの
である。

これによれば、雑光が記録体つまり像形成体上に到達す
ることがないから、フレアの発生を効果的に抑制できる
。これによって、記録画質が改善され、高画質化を容易
に達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る画像信号用光偏向子の一例を示
す要部の構成図、第２図はその説明に供する構成図、第
３図はレーザビームのドツト形状の説明図、第４図〜第
７図はこの発明のざらに他の例を示す構成図、第８図は
反射ミラーの形状説明図、第９図はこの発明をカラー画
像記ＸＲ用の画像装置に適用した場合の一例を示す要部
の構成図、第１０図は光偏向子を使用したときの光学系
の要部を示す図、第１１図は反射ミラーの駆動回路の一
例を示す系統図、第１２図は光偏向子の共振特性を示す
図、第１３図はＤＣオフセットの説明図、第１４図は雑
光を測定する場合に使用する装置の概要図、第１５図及
び第１６図はこの発明の説明に供する特性図、第１７図
はレーザ記録装置の現像条件などの特性表を示す図、第
１８図は現像器の一例を示す断面図、第１９図は非接触
現像条件を示す図、第２０図は現像剤の組成内容を示す
図、第２１図は現像バイアス条件を示す図、第２２図は
この発明が適用できる光学系の他の例を示す構成図、第
２３図は回転多面鏡を使用した光学系の一例を示す構成
図、第２４図は機械式振動ミラーを使用した光学系の一
例を示す構成図、第２５図はフレアの説明図である。 Ａ・・・原稿読み取り部 Ｂ・・・書き込み部 １１・・・像形成体たるドラム ３０・・・レーザ光走査装置 ３１・・・半導体レーザ １２３〜１２５・・・現像器 ３００・・・偏向器 ３１０・・・光偏向子 ３１１・・・駆動コイル ３１２・・・反射ミラー ３１２Ａ・・・反射面 ３１２Ｂ・・・反射防止膜 ３１３・−・リガメント ３１５・・・フレーム 特許出願人　　小西六写真工業株式会社第１図 工Ω−：Ｌ偏向子 第２図 第６図 第７図 Δ Ａ［３ＣＤ □主え４にオ勺 ｌＮＯＢ 第７７図 第１２図 ｅ 第１６図 （■ン □巖神　　　２は ｐ区 第１７図 第１８図 に多：珪ｆｔ器 第１９図 第２０図 第２１図 第２２図 第２３図 ３０；レーｒ九退査末ゴ【

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像信号により変調された光信号を所定の方向に
   偏向する光偏向子において、 上記光偏向子として、反射ミラー、駆動コイル、リガメ
   ントが同一の絶縁基板によって形成されると共に、 上記反射ミラーには反射防止膜が形成されてなることを
   特徴とする画像信号用光偏向子。
2. （２）上記絶縁基板として、水晶基板が使用されてなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像信号
   用光偏向子。