JP4653473B2

JP4653473B2 - 光走査装置・画像形成装置

Info

Publication number: JP4653473B2
Application number: JP2004363438A
Authority: JP
Inventors: 智宏中島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: US7471306B2; US20060028533A1; JP2006072292A

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置及びこれらの画像形成装置に用いられる光走査装置に関する。

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進められて
おり、特許第２９２４２００号公報や特許第３０１１１４４号公報に開示されるように、
Ｓｉ基板で振動ミラー（可動ミラー）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。
この方式によれば、ミラー面サイズが小さく小型化できるうえ、共振を利用して往復振
動させるので高速動作が可能であるにもかかわらず、騒音が低いという利点がある。さら
に、振動ミラーを回転する駆動力も小さくて済むので消費電力も低く抑えられる。

特許第３４４５６９１号公報には、ポリゴンミラーの代わりに振動ミラーを配備した例
が開示されている。
しかしながら、これらの振動ミラーにおいて駆動周波数を大きくする、つまり高速化す
るにはねじり梁を太く、短くして共振周波数を上げてやる必要があり、必然的に振れ角が
とれなくなってしまう。
このため、従来のポリゴンミラーのように広域を走査することはできず、特開２００２
−２５８１８３号公報等に開示されているように、複数の光走査装置を主走査方向を合わ
せて配列し、画像領域を主走査方向に分割して画像記録を行う方法が考案されている。
一方、駆動周波数を上げずに高速化する方法として、往復走査により画像を双方向に記
録することが考えられるが、往走査と復走査で走査開始側が入れ替わることで、ジグザグ
に走査が行われることとなり、走査ラインのピッチが均一にならず、濃度ムラとなって画
像品質が劣化してしまうため、往復走査のいずれか１方向の走査のみを用いて画像記録を
行うという非効率な方法に頼らざるを得なかった。
特開２００２−２９６５３４号公報では、主走査に応じて副走査方向に照射位置を移動
することにより、披走査面が移動しても走査ラインの傾斜を補正してピッチを均一化した
例が開示されている。

特許第２９２４２００号公報特許第３０１１１４４号公報特許第３４４５６９１号公報特開２００２−２５８１８３号公報特開２００２−２９６５３４号公報

上記したように、従来は振動ミラーを利用する場合であっても、往復走査のいずれか片
方向の走査のみでしか画像記録を行わないため、所定の振れ角を確保しようとすると共振
周波数とのトレードオフとなり高速化に限界があった。
また、ポリゴンミラーを用いた光走査装置では、発光源の数ｎを増やして一括走査する
ことにより高速化が可能であることが知られているが、図２６に示すように、往復走査で
複数の発光源からの光ビームを同時走査しても、発光源の数が増えるにつれてジグザグの
周期が大きくなってしまい、復走査においては記録すべきラインに沿った位置にドットを
形成できないため濃度ムラが著しくなり、発光源の数ｎを増やすことと往復走査とを両立
することができず、結局駆動周波数を高くする以外には高速化に適合できる方法がなかっ
た。

本発明は、特別な機構を用いずに往走査と復走査で走査開始側が入れ替わってもジグザ
グ走査による画像品質の劣化を招くことなく画像記録が行えるようにするとともに、発光
源の数ｎを増やしても良好な画像品質を維持できるようにし、より高速まで適応可能な光
走査装置及びこれを有する画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

さらに具体的には、往復走査のいずれか片方向の走査のみで画像記録を行う場合の走査周波数に対し振動ミラーを１／２ｎの駆動周波数で済ませ、かつ光源の変調周波数も低く抑えることによって、より高速まで適応可能な光走査装置を提供することを目的とし、さらに個別には、ジグザグ走査によっても濃度むらを目立たなくすることで、複数の発光源による複数ラインの同時走査を可能とするとともに、往復走査での画像記録によっても片方向走査と同等の画像品質が得られるようにすること、環境変動があっても振動ミラーの動作特性を安定化し、経時で画像品質を維持できるようにすること、低騒音で省電力な画像形成装置を提供することを各々目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、複数の発光源を有する光源手段と、該光源手段からの光ビームをねじり梁を回転軸として往復走査する振動ミラー手段と、該振動ミラー手段の各走査に対応して上記発光源を変調するための画像情報を出力する記録制御手段とを有する光走査装置において、上記光源手段からの複数の光ビームを、記録密度に対応したラインピッチに設定して走査するとともに、主走査領域を複数の画像領域に分割するとともに、記録すべき１ラインに対応する画像情報を、往走査で記録する画素と復走査で記録する画素とに振り分け、各光ビームは分割された画像領域毎に異なる記録ラインを走査するようにし、１つの記録ラインにおいて、分割された画像領域毎に異なる発光源からの光ビームにより走査がなされるとともに、隣接する画像領域で走査方向が異なり、且つ、異なる発光源からの光ビームによる走査ラインを結合したライン形状が、分割ラインを中心として主走査方向に、副走査方向の一方向についてへの字状に凹となり又はへの字状に凸となるように交互に繰り返され、上記各発光源からの光ビームの１走査に対応する画素データ構成に複数のラインの画像情報を混在させ、上記複数の発光源で分担して複数のラインを同時に記録することを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、上記発光源の数をｎ、被走査面又は走査位置の副走査方向の移動速度をｖ、記録すべきライン間隔をｐとするとき、被走査面における発光源の副走査ピッチｄ、振動ミラー手段の駆動周波数ｆを概略下記式で表される値に設定することを特徴とする。
ｄ＝２ｐ
ｆ＝ｖ／２ｎ・ｐ

請求項３記載の発明では、請求項２記載の光走査装置において、上記駆動周波数を上記振動ミラー手段の共振点の近傍で共振点から外れた周波数帯域に設定することを特徴とする。

請求項４記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、上記振動ミラー手段の最大振れ角のうち、画像記録を行う振れ角領域を５０％以下とすることを特徴とする。

請求項５記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、上記振動ミラー手段の最大振れ角(振幅)の変化を検出する振れ角検出手段を備え、少なくとも画像記録中は上記振動ミラー手段の駆動周波数を一定に、且つ上記検出結果に基いて最大振れ角を一定に保持するよう制御することを特徴とする。

請求項６記載の発明では、請求項５記載の光走査装置において、上記振動ミラー手段によって走査された光ビームを検出する上記振れ角検出手段を、走査線上の少なくとも２箇所に備え、検出された走査時間により最大振れ角(振幅)を算出することを特徴とする。

請求項７記載の発明では、請求項１乃至６のうちの何れかに記載の光走査装置と、上記光走査装置により静電潜像を形成する像担持体と、上記潜像をトナーによりトナー像として顕像化する現像手段と、上記トナー像を記録媒体に転写する転写手段を有する画像形成装置であって、上記光走査装置を複数備え、各々に対応する像担持体上に形成したトナー像を重ね合わせることにより画像記録を行うことを特徴とする。

請求項８記載の発明では、請求項１乃至６のうちの何れかに記載の光走査装置と、上記光走査装置により静電潜像を形成する像担持体と、上記潜像をトナーによりトナー像として顕像化する現像手段と、上記トナー像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置であって、上記光走査装置を複数備え、上記像担持体を主走査方向に複数領域に分割して各静電潜像を形成し、繋ぎ合わせて画像記録を行うことを特徴とする。

本発明によれば、記録すべき1ラインに対応する画像情報を複数の発光源で分担して画像記録を行うことにより、複数のビームを同時に用い往復走査により画像記録を行っても、濃度ムラのない高品位な画像形成が行える。

本発明によれば、発光源からの光ビームの１走査に対応する画像情報中に記録すべき複数のラインの画像情報を混在して画像記録を行うことにより、複数のビームを同時に用い往復走査により画像記録を行っても、濃度ムラのない高品位な画像形成が行える。

本発明によれば、発光源の数をｎ、被走査面または走査位置の移動速度をｖ、記録すべきライン間隔をｐとするとき、被走査面における発光源の副走査ピッチｄ、可動ミラー手段の駆動周波数ｆが各々上記式で表される値に設定することにより、記録すべきラインピッチに対して効率良く画像形成が行え、可動ミラー手段の駆動周波数を低く抑えることができ、高速化によっても所望の振れ角を確保することができる。

本発明によれば、駆動周波数を可動ミラー手段の共振点の近傍で共振点から外れた、振れ角の変化が急峻でない周波数帯域に設定することにより、温度変動によって共振周波数が変動したとしても、振れ角の変化が急峻でないため振れ角の変化を小さく抑えることができ、ゲイン調整等により振幅を一定に制御できるので、濃度ムラの目立ちにくい高品位な画像形成が行える。

本発明によれば、１ラインに対応する画像情報を可動ミラーの往走査と復走査を混在して画像記録を行うことにより、ラインを分断せず波状であっても連結したラインが形成できるので、濃度ムラの目立ちにくい高品位な画像形成が行える。

本発明によれば、１ラインをｎ個の領域に分割し、隣接する領域で走査方向が異なるよう画像情報を構成することにより、各発光源に対応する画素データを簡単な法則に基づいて繋ぎかえるだけで、濃度ムラの目立ちにくい高品位な画像形成が行える。

本発明によれば、可動ミラー手段の最大振れ角のうち、画像記録を行う振れ角領域を５０％以下とすることにより、往走査の走査終端と復走査の走査始端を副走査方向に１／２ラインピッチ以上ずらすことができ、可動ミラー手段の振幅周期変動や主走査倍率の変化によって走査終端のドット位置が主走査方向にずれても、各ドットの干渉によって濃度が変動するのを防止できるうえ、往復走査のいずれにおいても確実に同期検知が行え、分割された各画素領域の繋ぎ目を揃えられるので、濃度ムラの目立ちにくい高品位な画像形成が行える。

本発明によれば、可動ミラー手段の最大振れ角(振幅)の変化を検出する振れ角検出手段を備え、少なくとも画像記録中は、可動ミラー手段の駆動周波数を一定、かつ上記検出結果に基いて最大振れ角を一定に保持するよう制御することにより、複数の光走査手段を用いても、各々１画像中のラインピッチを均一化でき、主走査領域幅が変化することがないので、各画像を精度良く重ねられ、濃度ムラの目立ちにくい高品位な画像形成が行える。

本発明によれば、可動ミラー手段によって走査された光ビームを検出するビーム検出手段を、走査線上の少なくとも２箇所に備え、検出された走査時間により最大振れ角(振幅)を算出することにより、可動ミラー手段の振幅の変化を確実に捕らえることができ、複数の光走査手段間における主走査領域幅のずれを低減でき、各画像を精度良く重ねられるので、濃度ムラの目立ちにくい高品位な画像形成が行える。

本発明によれば、低騒音、低消費電力でありながら高速な画像記録が行える画像形成装置を提供できる。

本発明によれば、小型でありながら高速な画像記録が行える画像形成装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図１乃至図２３に基づいて説明する。
まず、図２１に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム方式のカラ
ーレーザプリンタの構成の概要を説明する。
カラーレーザプリンタは、並置された４つの像担持体としての感光体ドラム５０４Ｙ、
５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｂｋと、中間転写ベルト５０１を有している。感光体ドラム
５０４Ｙ、５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｂｋは中間転写ベルト５０１の移動方向に沿って
均等間隔で配置されている。
感光体ドラム５０４に付された符号Ｙはイエローを、Ｍはマゼンタを、Ｃはシアンを、
Ｂｋはブラックをそれぞれ示している。
転写ベルト５０１は、３つの支持ローラ５１６、５１７、５１８間に掛け回されて支持
されており、これらの支持ローラのうち１つを駆動ローラ、他の２つを従動ローラとして
回転駆動される。転写ベルト５０１の矢印で示す移動方向に沿って均等間隔で各感光体ド
ラム５０４Ｙ、５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｂｋが配置されている。

各感光体ドラム５０４Ｙ、５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｂｋの周囲の構成を、イエロー
画像対応の感光体ドラム５０４Ｙについて代表して説明する。感光体ドラム５０４Ｙの周
囲には、その回転方向（反時計回り方向）に沿って順に、感光体ドラム５０４Ｙの表面を
一様に帯電する帯電装置５０２Ｙ、帯電した感光体ドラム５０４Ｙの表面に画像情報に基
づいて静電潜像を形成する光走査装置５００Ｙ、静電潜像をトナー像として可視化する現
像手段としての現像装置５０３Ｙ、トナー像が転写される中間転写ベルト５０１、中間転
写ベルト５０１へのトナー像の転写後感光体ドラム５０４Ｙ上に残留したトナーをブレー
ドで掻き取って収容するクリーニング装置５０８Ｙ等が配置されている。光走査装置５０
０Ｙは、光ビームの射出方向が下向きとなるように配備されている。
現像装置５０３Ｙは、感光体ドラム５０４Ｙにトナーを供給する現像ローラ５０３Ｙ−
１と、現像剤攪拌部材５０３Ｙ−２等を有している。
他の感光体ドラム５０４Ｍ、５０４Ｃ、５０４Ｂｋについては構成が同様であるので、
色別の符号を付して説明を省略する。

各色画像は、中間転写ベルト５０１端に形成されたレジストマークを検出するセンサ５
０５の信号をトリガとして副走査方向の書出しタイミングをずらして各光走査装置５００
Ｙ、５００Ｍ、５００Ｃ、５００Ｂｋによって静電潜像が形成される。各色画像は各現像
装置５０３Ｙ、５０３Ｍ、５０３Ｃ、５０３Ｂｋによってトナー像として可視像化され、
これらのトナー像は中間転写ベルト５０１上に順次転写されて重ねられる。
記録媒体としての用紙Ｓが給紙トレイ５０７から給紙コロ５０６により１枚ずつ分離さ
れて給紙される。給紙された用紙Ｓは、４色目（Ｂｋ）の画像形成にタイミングを合わせ
てレジストローラ対５１０により送り出され、転写手段５１１により中間転写ベルト５０
１から４色重ね合わせ画像を一括転写される。
トナー像を転写された用紙Ｓは、搬送ベルト５１５により定着装置５１２へ送られ、定
着ローラ５１２ａと加圧ローラ５１２ｂにより挟持搬送されながら熱と圧力によりトナー
像を定着され、排紙トレイ５１４に排出される。

図３は、光走査装置５００に用いる光走査手段としての振動ミラーモジュールの詳細図
である。
振動ミラー基板２００は、２枚のＳｉ基板２０６、２０７を酸化膜等の絶縁膜を介して
接合して構成される。第１のＳｉ基板２０６は厚さ６０μｍのＳｉ基板からなり、エッチ
ングにより振動ミラー手段としての振動ミラー２０２及びこれを同一直線上で軸支するね
じり梁２０８が、その周囲を貫通することにより固定枠２１０から分離して形成されてい
る。
ねじり梁２０８は、回転軸と角度を有するエレメント２４６を有してＹ字状に形成され
ており、振動ミラー２０２に対し上記エレメント２４６により回転軸から偏心した２端（
２点）で連結されている。
本実施形態では、このように中央部に接続部を持たないことで、ねじり梁２０８から伝
わる応力によって振動ミラー２０２の反射面を変形させないようにし、連結点間の平面性
が保てるようにしている。

振動ミラー２０２は、ねじり梁２０８に対して対称に形成され、両端の縁部及び対向す
る固定枠２１０の内辺には数μｍのギャップを有して互い違いに噛み合うよう櫛歯状の凹
凸が形成されている。
振動ミラー２０２の表面にはＡｕ等の金属被膜が蒸着されて反射面が形成されている。
また、図４及び図５に示すように、各基板２０６、２０７を絶縁層を介して接合した状態
で、固定枠２１０から各々の電極の周囲をエッチングによってエッチストップ層としての
絶縁層(酸化膜)まで貫通し、個別に分離することで基板そのものを電極として形成してい
る。
本実施形態では、振動ミラー２０２の両端の凹凸部を第１、第２の可動電極（説明では
便宜上分けているが同電位）２０２ａ、２０２ｂ、対向する固定枠２１０の凹凸部を第１
、第２の固定電極２０３、２０４としており、固定枠２１０から振動ミラー２０２、ねじ
り梁２０８、及びねじり梁２０８の付け根部を有する島部２２１、各固定電極２０３、２
０４を有する島部２２２、２２３を約５μｍの分離溝ギャップをもって分離した構成とし
ている。

第２の基板２０７は、１４０μｍのＳｉ基板からなり、エッチングにより中央部を貫通
し、固定枠２１０に形成した凹凸部と重なり合う内辺には外郭が一致するように櫛歯状に
凹凸を形成し、同様に第３、第４の固定電極２１１、２１２となし、固定枠２１０から島
部２２４、２２５を分離した構成としている。この際、第１の基板２０６における分離溝
と重ならないように分離溝を形成することで、島状に周囲を貫通しても接合された状態が
保てるようにしている。
第３、第４の固定電極２１１、２１２には、振動ミラー２０２の揺動に沿って第１、第
２の可動電極２０２ａ、２０２ｂが噛み合うように通過する。
本実施形態では、第１、第２の固定電極２０３、２０４には同位相の電圧パルスを印加
し、第３の固定電極２１１には第１、第２の固定電極２０３、２０４に印加する電圧パル
スよりも進んだ位相の電圧パルス、第４の固定電極２１２には第１、第２の固定電極２０
３、２０４に印加する電圧パルスよりも遅れた位相の電圧パルスが印加される。

図７に、振動ミラー２０２の振れ角に対応して各電極間に発生する静電トルクの様子を
示す。
図８に、電極の断面を示す。図中、左回り方向の静電トルクを正としている。振動ミラ
ー２０２は初期状態では水平であるが、第３の固定電極２１１に電圧を印加すると、対向
する可動電極２０２ａとの間で負の方向での静電力を生じ、ねじり梁２０８をねじって回
転され、ねじり梁２０８の戻り力と釣り合う振れ角まで傾く。上記電圧が解除されると、
ねじり梁２０８の戻り力で振動ミラー２０２は水平に戻るが、水平に戻る直前に第１、第
２の固定電極２０３、２０４に電圧を印加することによって正の方向での静電力を生じ、
引き続き、第４の固定電極２１２に電圧を印加することによってさらに正の方向での静電
トルクを付加するといった電極の切り換えを繰り返し行うことで、振動ミラー２０２をそ
の両端の可動電極２０２ａ、２０２ｂが対向する第１、第２の固定電極２０３、２０４を
抜ける振れ角（ここでは約２°）にて往復振動する。

この際、振動ミラー２０２の慣性モーメント、ねじり梁２０８の幅と長さとを、走査す
る所望の駆動周波数に合わせ、ねじり梁２０８を回転軸とした１次共振モードの帯域にか
かるように設計することによって、励振されて著しく振幅が拡大され、振動ミラー２０２
の両端の可動電極２０２ａ、２０２ｂが対向する第３、第４の固定電極２１１、２１２を
抜ける振れ角まで拡大することができる。
これによって、第３、第４の固定電極２１１、２１２を抜けた振れ角でも水平に戻す方
向、第３の固定電極２１１では振動ミラー２０２に正の方向での静電力が生じるので、静
電トルクの働く振れ角範囲を拡大でき、共振周波数を外れた駆動周波数においても大きな
振れ角が維持できる。

図９に、振幅に対して各固定電極への印加パルスのタイミングを示すが、振幅に対して
最適なタイミングで電圧パルスが印加され、効率よく静電トルクが働くように振幅と印加
パルスとの位相を設定するのが望ましい。
本実施形態では、第３、第４の固定電極２１１、２１２の厚さ、いいかえれば第２の基
板２０７の厚さtを、振動ミラー２０２の振れ角θ(＝５°)、幅を２Ｌ(＝４ｍｍ)、第１
の基板２０６の厚さｔ０(＝６０μｍ)とするとき、
ｔ０＋ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθなる関係となるように設定し、
θ０＝ａｒｃｓｉｎ(ｔ０／Ｌ)とすると、
第１、第２の固定電極２０３、２０４には、０＜｜α１｜≦θ０
第３、第４の固定電極２１１、２１２には、θ０＜｜α２｜≦θ
なる振動ミラー２０２の振れ角の範囲に電圧パルスを印加している。

図１０に、駆動周波数に対する振れ角の特性を示す。駆動周波数を共振周波数に一致さ
せれば最も振れ角が大きくとれるが、共振周波数付近においては急峻に振れ角が変化する
特性を有する。
従って、初期的には振動ミラー２０２の駆動制御部において固定電極に印加する駆動周
波数を共振振動数に合うよう設定することができるが、温度変化等で共振周波数が変動し
た際には振れ角が激減してしまうことで経時的な安定性に乏しいという欠点がある。
図１１に、温度に対する共振周波数の変動を示す。また、後述する実施形態のように複
数の振動ミラーを有する場合には、各々に固有の共振振動数がばらつくため、共通の駆動
周波数で駆動できないという問題がある。

そこで、本実施形態では、駆動周波数を振動ミラー２０２とねじり梁２０８からなる振
動部固有の共振周波数近傍で、比較的振れ角変化の少ない、共振周波数から高めに外れた
周波数帯域に設定しており、共振周波数２ｋHzに対し駆動周波数は２．５ｋHzとし、振れ
角は印加電圧のゲイン調整により±５°に合わせている。
この際、振動ミラーの加工誤差による共振振動数のばらつき（ここでは３００Hz）、温
度による共振周波数の変動（ここでは３Hz）があっても駆動周波数がいずれの共振周波数
にもかからないような周波数帯域、共振周波数２ｋHzであれば２．３０３Hz以上、または
２．６９７Hz以下に設定することが望ましい。
いま、振動ミラー２０２の寸法を、幅２ａ、高さ２ｂ、厚さｄ、ねじり梁２０８の長さを
Ｌ、幅cとすると、Ｓｉの密度ρ、材料定数Ｇを用いて、
慣性モーメントＩ＝(４ａｂρｄ／３)・ａ^２
バネ定数Ｋ＝(Ｇ／２Ｌ)・{ｃｄ(ｃ^２＋ｄ^２)／１２}
となり、共振振動数fは、
f＝(１／２π)・(Ｋ／Ｉ)^１／２
＝(１／２π)・{Ｇｃｄ(ｃ^２＋ｄ^２)／２４ＬＩ}^１／２
ここで、梁の長さＬ振れ角θは比例関係にあるため
θ＝Ａ／Ｉｆ^２、Ａは定数
で表され、振れ角θは慣性モーメントＩに反比例し、共振振動数ｆを高めるには慣性モー
メントＩを低減しないと振れ角θが小さくなってしまう。

そこで、本実施形態では振動ミラー２０２の反射面の裏側の基板厚dを格子状に残し、
それ以外をｄ／１０以下の厚さまでエッチングにより肉抜きすることで、慣性モーメント
Ｉを約１／５に低減している。
図１２にその詳細を示す。回転時に基板にかかる応力は回転軸２４５に直交する方向に
おいて両翼幅の約１／６の位置をピークとして分布するため、リブ３０９の数を６段階に
可変し、応力が大きい領域ではリブの数を増やして剛性を確保し、慣性力が大きいミラー
周辺にかけては肉抜き部３１０の面積を増やして回転軸からの距離に応じて質量が軽減さ
れるようにしている。
これら慣性モーメントに利くパラメータ、ねじり梁２０８の寸法誤差等が共振周波数の
ばらつきを発生させる要因となる。

一方、空気の誘電率ε、電極長さＨ、印加電圧Ｖ、電極間距離δとすると、
電極間の静電力Ｆ＝εＨＶ^２／２δとなり、振れ角θ＝Ｂ・Ｆ／Ｉ、Ｂは定数
とも表され、電極長さＨが長いほど振れ角θが大きくなり、櫛歯状とすることで櫛歯数ｎ
に対して２ｎ倍の駆動トルクを得ている。
このように、外周長をできるだけ長くして電極長をかせぐことで、低電圧でより大きい
静電トルクが得られるように配慮している。
ところで、振動ミラー２０２の速度υ、面積Ｅに対する空気の密度ηとすると、
空気の粘性抵抗Ｐ＝Ｃ・ηυ^２・Ｅ^３、Ｃは定数
が振動ミラー２０２の回転に対向して働く。
従って、振動ミラー２０２を密封し減圧状態に保持するのが望ましい。本実施形態では
、図３に示すように、第１、第２の基板２０６、２０７が接合されてなる振動ミラー基板
２００を、中央部を貫通したセラミック基板２１３に接合し、ＣＡＮパッケージの基体２
５０上に、反射面を上側に向け、基体２５０の外縁に形成された一対のＶ溝２５０ａを結
ぶ直線上に回転軸２４５を合わせて装着する。

基体２５０にはリード端子２１６が基体２５０を貫通して一体化され、また、第２の基
板２０７上面には各電極と接続されるパッドが、上記分離された島部２２４、２２５には
金属面を露出して、また、島部２２１、２２２、２２３は第２の基板２０７に形成した貫
通穴２２６、２２７、２２８を介して金属ペーストを表面まで充填して形成され、各パッ
ドとリード端子２１６の先端とがワイヤーボンドにて配線されている。
基体２５０の段差部２４３にキャップ２４２を嵌め込み、減圧環境下で隙間を溶接シー
ルすることで振動ミラー２０２が配備される空間が１ｔｏｒｒ以下となるようにしている
。
光ビームは、対向ミラー２１５に形成されたスリット開口２１３を通じて入出射される
。第２の基板２０７の上面には、振動ミラー２０２と対向して対向ミラー２１５が一体的
に接合される。
対向ミラー２１５は透明樹脂で成形され、スリット開口２１３を挟んで屋根状に１４４
．７°の角度をなすように基板面より各々９°、及び２６．３°傾けた傾斜面に金属被膜
を蒸着して反射面２１７と２１８とを対で配備した構成となっている。

対向ミラー２１５の底面は振動ミラー面と平行に形成され、第２の基板２０７の枠部上
面に当接して接合されるが、この際、第２の基板２０７には対向ミラー２１５を位置決め
するための嵌合穴２１４が両サイドに設けられ（図５参照）、対向ミラー２１５の下面か
ら突出するピン２４１を挿入して回転軸２４５に直交して正確に配備されるようにしてい
る。
図６に、光走査装置の副走査断面を示す。光源手段としての半導体レーザ１０１から射
出した光ビームは、後述するようにカップリングレンズ１１０、入射プリズム１３６を介
して、振動ミラー２０２に対し、ねじり梁２０８を含む副走査断面内で法線に対して副走
査方向に約２０°傾けてスリット開口２１３より入射され、反射した光ビームは第１の反
射面２１７に入射されて振動ミラー２０２に戻される。さらに反射した光ビームはスリッ
ト開口２１３を越えて第２の反射面２１８に入射され、振動ミラー２０２との間で３往復
しながら反射位置が副走査方向に移動されて、振動ミラー２０２で合計５回反射がなされ
た後、再度、スリット開口２１３を通って射出される。

本実施形態ではこのように複数回反射を繰り返すことで、振動ミラー２０２の振れ角が
小さくても大きな走査角が得られるようにし、光路長を短縮している。
また、入射プリズム１３６は光ビームの入射位置が合うように矢印方向に調節され接合さ
れる。
いま、振動ミラー２０２での総反射回数Ｎ、振れ角αとすると、走査角θは２Ｎαで表
せる。
本実施形態では、Ｎ＝５、α＝５°であるから最大走査角は５０°となり、その内２５
°を画像記録領域としている。共振を利用することで印加電圧は微小で済み発熱も少ない
が、上式から明らかなように記録速度、つまり共振周波数が速くなるに従ってねじり梁２
０８のばね定数Ｋを高める必要があり、振れ角がとれなくなってしまう。そこで、上記し
たように対向ミラー２１５を設けることで走査角を拡大し、記録速度によらず必要十分な
走査角が得られるようにしている。
また、屋根状に対向して反射面を構成し、振動ミラー２０２への副走査方向での入射角
度が繰り返し反射毎に正負、言いかえれば、反射に伴う進行方向を右向き、左向きに振り
分けるようにすることで、斜入射に伴う被走査面での走査線の曲がりを抑え、直線性を維
持するとともに、光軸と直交する面内での光束の回転が射出時にはもとの姿勢に戻るよう
にして結像性能の劣化がおきないよう配慮している。

図1は本実施形態における光走査装置の分解斜視図、図２は光学素子の配置構成を示す
図である。
光源である半導体レーザ１０１は、図１に示すように、副走査方向に５０μｍのピッチ
で２つの発光源がモノリシックに形成されており、フレーム部材１０２に立設された壁１
０２ａに配備された段付きの貫通穴１０３に反対側からステム外周を基準に係合され、段
差部に鍔面を突き当てて光軸方向の位置決めがなされ、後述する押え板１４１により背面
から押圧固定される。
詳細に説明すると、図１３に示すように、押え板１４１の突起１５２をステム外周に形
成された切欠１０１ａに係合し、貫通穴１０３の中心軸の周りに回転することで、外周部
を切り起こして形成した一対の板ばね１５１をフレーム部材１０２に形成した庇状の突起
１５０に係合して半導体レーザ１０１を押圧するとともに、発光源の配列方向が所定量だ
け主走査方向から傾くように調整され、ネジ１５３により回転止めがなされる。

図１に示すように、フレーム部材１０２のＵ字状の凹部１０５にはＵＶ接着剤を介して
カップリングレンズ１１０の光軸が半導体レーザ１０１からの射出軸と合うように、また
、射出光束が平行光束となるように発光点との光軸方向の位置決めを行い、凹部１０５と
カップリングレンズ１１０との隙間のＵＶ接着剤を硬化させて固定する。
カップリングレンズ１１０の調整は、後述する振動ミラーモジュール、シリンダミラー
を取り付けた状態でも行うことができ、振動ミラー２０２の面精度やシリンダミラーの焦
線位置ずれを無効化できるので、それらの精度を緩和できる。本実施形態の場合、３つの
光源部を有するが、全て同一構成である。
カップリングレンズ１１０より射出した２本の光ビームは、一対の取付斜面１０９に接
合配備され副走査方向に負の曲率を有するシリンダミラー１３６に入射され、副走査方向
において振動ミラー面で集束する集束光束として振動ミラーモジュール１３０のスリット
開口２１３から入射される。

図１４に、被走査面におけるビームスポットの配列を示す。上記したように半導体レー
ザ１０１を傾けて装着することにより副走査方向のビームスポット間隔を設定する。
後述するように、本実施形態ではラインピッチ(記録密度)Ｐの２倍となるように設定す
るため、第１、第２の走査レンズ１１６、１１７（図１参照）を含め光源から被走査面に
至る全系の副走査倍率β、２つの光源間のピッチｐを用いて、
２Ｐ＝β・ｐ・ｓｉｎφ
となるように、ビームスポット間隔を調整している。
図１に示すように、振動ミラーモジュール１３０は、ねじり梁２０８の方向が光軸方向
に合うように、フレーム部材１０２の底面側に設けられた段付きの角穴１０４の裏側より
基体２５０の外縁を基準に位置決めされ、段差部に鍔面を突き当てて振動ミラー面の位置
を合わせ、ここでは、均等間隔に３つの振動ミラーモジュール１３０が単一のフレーム部
材１０２により位置決めされる。

各振動ミラーモジュール１３０はプリント基板１１２に、基体２５０の底面から突出し
たリード端子２１６を各々スルーホール１１２ａに挿入して半田付けされ、フレーム部材
１０２の下側開口を塞ぐように基板上面を当接して固定すると同時に、回路接続がなされ
る。
プリント基板１１２には半導体レーザ１０１の駆動回路、振動ミラー２０２の駆動回路
を構成する電子部品、及び同期検知センサ１１３が実装されており、外部回路との配線が
一括してなされる。
一端をプリント基板１１２に結線されたケーブル１１５は半導体レーザ１０１のリード
端子と接続される。
フレーム部材１０２の上面は角穴１０４の裏側に設けられた各振動ミラーモジュール１
３０のミラー法線方向の突き当て面と平行な面となし、走査レンズを収納するハウジング
１０６の底面より突出した２本の突起１３５をフレーム部材１０２の係合穴１０２ｂ、１
０２ｃに挿入して同面上での位置決めを行い、４隅をネジ止めして配備される。
本実施形態では、ネジ１３７がハウジング１０６の貫通穴１０６ａ、フレーム部材１０
２の貫通穴１０２ｄを介してプリント基板１１２のネジ穴１１２ｂに螺合され、フレーム
部材１０２を挟むように３身一体で結合され、この後に上記半田付けがなされる。

ハウジング１０６には結像手段を構成する第１の走査レンズ１１６、第２の走査レンズ
１１７が主走査方向に配列され、各々の走査領域がわずかに重なるように位置決めされて
一体的に保持される。
第１の走査レンズ１１６は、副走査方向基準面の中央に突出され主走査方向の位置決め
を行う突起１２０を備えているとともに、両端を係合して光軸方向の位置決めを行う平押
面１１９を入射面側、出射面側各々に備えている。ハウジング１０６に一体形成された溝
１２２に突起１２０を係合し、一対の切欠１２１の各々に各端の平押面１１９を挿入し、
波板バネ１４３で入射面側に押し付け同面内での姿勢を保持することで、光軸と直交する
同一面に走査レンズ同士の相対的な配置を合わせ、副走査方向基準面をハウジング１０６
から突出した一対の突起１４２の先端に突き当てることで、光軸と直交する面内での位置
決めがなされて副走査方向の設置高さが決定され、カバー１３８と一体形成された板バネ
１４８で押圧支持される。

第２の走査レンズ１１７は、同様に副走査方向基準面の中央に突出され主走査方向の位
置決めを行う突起１２３を備えているとともに、両端に光軸方向の位置決めを行う平押面
１４４を備えている。ハウジング１０６に一体形成された溝１２２に突起１２３を係合し
、切欠１２１に平押面１４４を挿入し波板バネ１４３で出射面側に押し付けて姿勢を保持
するとともに、副走査方向基準面をハウジング１０６から突出した突起１４５及び１４６
の先端に突き当てて設置高さを位置決めし、カバー１３８と一体形成された板バネ１４８
で押圧支持される。符号１４７はカバー１３８を固定するネジを示す。
同期検知センサ(ピンフォトダイオード)１１３は、隣接する振動ミラーモジュール１３
０で共用する中間位置と両端位置に配置され、各振動ミラーモジュール１３０の走査開始
側と走査終端側とでビームが検出できるように計４箇所に実装されている。第２の走査レ
ンズ１１７の射出面側には各レンズの走査領域間にＶ字状の高輝アルミ薄板を貼り付ける
ミラー受部１２８がハウジング１０６に形成され、高輝アルミ薄板によって反射した光ビ
ームが走査領域間に形成された開口部１２９、及びフレーム部材１０２の矩形穴１０４を
通って各々の同期検知センサ１１３へ導かれるように隣接する光走査手段（振動ミラーモ
ジュール１３０）の走査開始側と走査終端側に対応した反射面が向かい合って配置されて
いる。
カバー１３８には、光ビームが通過する開口１３９が形成され、ハウジング１０６上面
を密閉するようにネジ止めされて前記したように板バネ１４８により走査レンズ１１６、
１１７を各当接部位に確実に突き当たるように押圧する。

図１５は、光走査装置５００と感光体ドラム５０４との位置決め方法を表す図である。
上記したフレーム部材１０２、ハウジング１０６は、ガラス繊維強化樹脂やアルミダイ
キャスト等で成形され、ハウジング１０６の奥側面（図１では手前側側面）には一対の位
置決めピン１３１が形成される（図１参照）。
こうして、完成された光走査装置（光走査装置ユニット）５００Ｙ、５００Ｍ、５００
Ｃ、５００Ｂｋは、図では下向きにビームを照射するため、図１とは前後左右が反転した
姿勢で取り付けられる。
ハウジング１０６の前側面（図1では奥側側面）には、段曲げされた面板１３２が配置
されている（図１参照）。光走査装置ユニット５００Ｙは、主走査方向に対向して配置さ
れた側板６３２、６３３を架橋して設けられたガイド板６３４に沿って前側板６３２側か
ら挿入され、上記位置決めピン１３１を奥側板６３３の位置決め穴６３７（一方が基準穴
で他方が長穴）に嵌合し、また、面板１３２に立設された位置決めピン
を前側板６３２の位置決め穴６３８に嵌合して面板１３２を当接し、ネジ１３４で固定さ
れる。

この際、位置決め穴６３８を長穴にしておけば、ハウジング１０６の長手方向と感光体
軸との傾きを調節することもでき、走査ラインの傾きを補正できる。
面板１３２の切欠き６３９からはプリント基板１１２のコネクタ６４０（図１参照）を
覗かせ、装着後に配線接続を行う。
固定側板６３２、６３３は板金で成形され、各々には感光体ドラム５０４の軸受６３６
を位置決めするための切欠６３５が形成され、係合して感光体ドラム５０４同士の配置精
度及びハウジング１０６との配置を保って支持できる。図１５において、符号６２９は中
間転写ベルト５０１上に形成するトナー像を読み取るスキュー検出手段としての検出器を
示し、符号６３０は検出光を投射するＬＥＤ光源を、符号６３１は反射光を受光するフォ
トセンサを示す。

図１６は、隣接する光走査手段におけるライン像の継ぎ目補正方法を表す図である。こ
こでは、簡単のため、複数ｎの発光源の内いずれかにおいて書出し位置の差が０となるよ
うに合わせる例を示す。
いま、隣接する光走査手段の記録位置がＤだけずれている場合を想定する。
Ｄ＝０となるように補正すればよいが、その補正手段としては、
まず、走査ラインの書出タイミングを、ラインピッチＰの２ｎ倍単位で補正する。
具体的には、画像データを読み出す同期検知信号の選択により、タイミングを１周期Ｔの
ｋ倍毎にずらす。ここで、ｋは自然数で、Ｌ−ｋ・２ｎＰが最も０に近いｋを選択する。
次に、残りの分を振動ミラー２０２の振幅位相を１周期Ｔの１／ｍ倍毎にずらして、２ｎ
Ｐ／ｍ単位で補正する。ここで、ｍは自然数で、Ｌ−２ｎＰ・(ｋ＋１／ｍ)が最も０に近
いｍを選択すればよい。
このようにして、転写ベルト上において隣接する領域に記録されるライン像を繋ぎ合わ
せることができる。

ところで、振動ミラー２０２は共振振動されるため、ｓｉｎ波状に走査角θが変化する
。
一方、被走査面である感光体ドラム面では均一間隔で主走査ドットを印字する必要があ
り、上記した走査レンズ１１６，１１７の結像特性は単位走査角あたりの走査距離ｄＨ／
ｄθがｓｉｎ^−１θ／θ０に比例するように、つまり、画像中央で遅く周辺に行くに従っ
て加速度的に速くなるように光線の向きを補正しなければならず、中央部から周辺部にか
けて結像点を遠ざけるようにパワー配分された走査レンズが用いられるが、振幅θ０に対
して有効走査領域θｓを広げるには限界がある。
また、往復走査の各走査開始端の外側において画像書出しのタイミングをとる同期検知
信号を得るための領域を確保しなければならず、往復走査による信号を分離するために、
本実施形態では図１７に示すように、最大振れ角(振幅θ０)の１／２だけを画像書込に用
いる、つまり有効走査領域θｓの振幅θ０に対する比(有効走査率)が５０％以下となるよ
うにしている。

さらに、図１８に示すように、振幅による走査速度の変化に対抗して各画素に対応する
位相が書込開始から書込終端にかけて進んだ状態から段階的に遅れるようにすると同時に
、各画素のパルス幅が書込開始から画像中央に至る領域では長い状態から段階的に短くな
るように、一方、画像中央から書込終端に至る領域では長くなるような画素クロックｆｍ
をＬＤ駆動部６０６（図２２参照）に与えており、このような電気的な補正を付加するこ
とで、各画素の主走査ドット間隔を均一化して濃度むらが目立たないようにしている。
なお、本実施形態では、半導体レーザ１０１を２つの発光源を有する半導体レーザアレ
イとしたが、これに限定される趣旨ではなく、単一発光源の半導体レーザからのビームを
合成しても、また、２以上の発光源を用いてもよい。

図１９、図２０は各記録ラインに対する画素データの構成を説明する図で、図１９は発
光源ｎ＝２、図２０は発光源ｎ＝４としたときの例である。
いずれも、感光体ドラム面における複数ビーム間のピッチは記録密度に対応したライン
ピッチＰの２倍に設定し、振動ミラー２０２の往復走査毎に２ｎＰラインずつ飛ばして走
査する。つまり、記録速度は１ビームで１方向のみ走査する従来の場合の２ｎ倍というこ
とになる。
発光源ｎ＝２の場合、主走査の画像領域の画素を１〜Ｌ１、Ｌ１＋１〜Ｌに２分割し、
発光源＃１のビームによる往走査により１〜Ｌ１を、発光源＃２のビームによる１回前の
復走査によりＬ１＋１〜Ｌを記録することで第１ラインを形成し、発光源＃２のビームに
よる１回前の復走査により１〜Ｌ１を、発光源＃１のビームによる往走査によりＬ１＋１
〜Ｌを記録することで第２ラインを形成するというふうに、１ライン中で往走査と復走査
を交互に用い、破線で示す記録ラインのデータを各発光源の往復走査で記録する画素の一
部として振り分け、への字状に画像が記録される。
従って、発光源＃１が記録するデータ構成を例にとると、往走査で、第１ラインの１〜
Ｌ１、第２ラインのＬ１＋１〜Ｌ、折り返された後、復走査で、第３ラインのＬ〜Ｌ１＋
１、第４ラインのＬ１〜１の順で画像記録を行っていく。
なお、このへの字状の凹凸は１ラインピッチ以下であるから目視上は判別できない。

同様に、発光源ｎ＝４の場合も、主走査の画像領域の画素を１〜Ｌ１、Ｌ１＋１〜Ｌ２
、Ｌ２＋１〜Ｌ３、Ｌ３＋１〜Ｌに４分割し、発光源＃１のビームによる往走査により１
〜Ｌ１を、発光源＃２のビームによる１回前の復走査によりＬ１＋１〜Ｌ２を、発光源＃
４のビームによる１回前の往走査によりＬ２＋１〜Ｌ３を、発光源＃３のビームによる１
回前の復走査によりＬ３＋１〜Ｌを記録することで第１ラインを形成し、発光源＃２のビ
ームによる１回前の復走査により１〜Ｌ１を、発光源＃１のビームによる往走査によりＬ
１＋１〜Ｌ２を、発光源＃３のビームによる１回前の復走査によりＬ２＋１〜Ｌ３を、発
光源＃４のビームによる１回前の往走査によりＬ３＋１〜Ｌを記録することで第２ライン
を形成するというふうに、各発光源の往復走査で記録する画素の一部として振り分ける。
従って、発光源＃１が記録するデータ構成を例にとると、往走査で、第１ラインの１〜
Ｌ１、第２ラインのＬ１＋１〜Ｌ２、第３ラインのＬ２＋１〜Ｌ３、第４ラインのＬ３＋
１〜Ｌ、折り返された後、復走査で、第５ラインのＬ〜Ｌ３＋１、第６ラインのＬ３〜Ｌ
２＋１、第７ラインのＬ２〜Ｌ１＋１、第８ラインのＬ１〜１の順で画像記録を行ってい
く。

このように、各発光源数に応じて１ライン中の画素データを分割して記録する形態をと
ることで、ジグザグにビームが走査されても画像全体の濃度が平均化され、濃度ムラのな
い高品位な画像形成が行える。
なお、被走査面が移動するのではなく、走査位置を副走査に移動しながら主走査を行う
場合も同様である。また、必ずしも被走査面における各発光源からのビームピッチを記録
密度に応じたラインピッチの２倍に限るものではなく、例えば、ラインピッチよりも小さ
いビームピッチとすれば、画像記録の効率は落ちるが濃度ムラは低減できる。

各光走査装置５００Ｙ、５００Ｍ、５００Ｃ、５００Ｂｋは上記したように光走査手段
間の走査線が平行となるように調整されているので、用紙上における送り方向と直交する
方向のいずれかのライン(主走査ライン)傾きが各色で平行になるように基準となるブラッ
クのラインに揃えて調節することで、各領域に対応した走査線同士が平行となり、書出し
のタイミング補正によって色ずれが生じないようにすることができる。
なお、本実施形態では、各振動ミラー２０２の共振ピークは異なっても、印加電圧のゲ
インを可変することによって所定の帯域において振れ角を一致させ共通の駆動周波数で走
査するようにしている。
環境温度の変化でバネ定数が変化し共振帯域が一様にシフトするが、それに対応して駆
動周波数を選択し直す場合にも、共通の駆動周波数を与え、走査周波数を各振動ミラーモ
ジュール１３０で共通とすることで、各領域の終端まで各ラインのレジストが一致するよ
うにしている。

図２２は、半導体レーザ１０１、振動ミラー２０２の駆動制御を表すブロック図を示す
。
画像データは、各振動ミラーモジュール１３０毎にビットマップメモリ６１１に保存さ
れ、各発光源毎にラスター展開がなされ、ラインデータとしてラインバッファ６１２に保
存される。
保存されたラインデータは往走査では同期検知センサ６０４、復走査では終端検知セン
サ６０５により出力される各々同期検知信号をトリガとして読み出され画像記録が行われ
るが、この際、往走査と復走査とでデータ順を反転して、つまり、入力されたデータが先
頭から出力されるバッファと末尾から出力されるバッファとを配備し交互に切り換えて読
み出される。
駆動パルス生成部６０１は、基準クロックをプログラマブル分周器で分周し、上記した
ように振動ミラー２０２の振幅に合わせたタイミングで電圧パルスが印加されるようにパ
ルス列を生成し、ＰＬＬ回路によって各振動ミラーモジュール１３０間で所定の位相遅れ
δを持たせて各振動ミラー（可動ミラー）２０２の駆動部６０２に与えられ電極の各々に
電圧が印加される。

ここで、振動ミラー２０２間の相対的な位相遅れδを、１走査ラインピッチｐを用いて
δ＝(１／ｆｄ)・{(Δｙ／ｐ)−ｎ}
ここで、ｎは(Δｙ／ｐ)−ｎ＜１を満足する自然数
となるように与えれば、継ぎ目における位置ずれは１走査ラインピッチの整数倍となり、
振動ミラー２０２の１周期おきの書出しタイミング補正、つまりｎライン周期分ずらして
書き出すことにより副走査方向のレジストずれΔｙを無効化することができ、継ぎ目の位
置ずれのない高品位な画像が得られる。
同期検知センサ６０４、終端検知センサ６０５はプリント基板１１２上に配備され、検
出面は感光体ドラム面に到達する光路長と概略等しい位置に配置されている。

図２３にその検出部の詳細を示す。主走査方向に垂直に配置したフォトダイオード８０
１と非垂直なフォトダイオード８０２を有し、フォトダイオード８０１のエッジを光ビー
ムが通過した際に同期検知信号、または終端検知信号を発生し、フォトダイオード８０１
からフォトダイオード８０２に至る時間差Δｔを計測することで、上記レジストずれの主
要因である副走査方向の走査位置ずれΔｙを被走査面である感光体ドラム上に相当する計
測値として検出することができる。
なお、Δｙはフォトダイオード８０２の傾斜角γ、光ビームの走査速度Ｖを用いて
Δｙ＝(Ｖ／ｔａｎγ)・Δｔで表され、Δｔが一定であれば走査位置ずれが生じて
いないことになる。
本実施形態では、この時間差を走査位置ずれ演算部６１０で監視することで走査位置ず
れを検出し、Δｔ基準値に合うように振動ミラー２０２間の位相を常に可変して補正を行
うことができる。

振動ミラー２０２には基本的に画像記録及びその準備期間以外は駆動電圧が印加されな
い。
電源投入時、及び待機状態から起動する際にはプログラマブル分周器で連続的に分周比
を変えることで駆動周波数ｆｄを高周波側から可変して励振し、振幅検出部６１０からの
出力を検出し（ここでは同期検知センサ６０４、走査角−θ０となる近傍に配置された終
端検知センサ６０５とでビームを検出）、この同期検知信号と終端検知信号との時間差Ｔ
を振幅演算部６０９で計測することで、振動ミラー２０２の最大振れ角(振幅θ０)を検出
する。
いま、センサで検出される光ビームの走査角をθｄ、画像中央からの走査時間をｔ、振
動ミラー２０２の駆動周波数をｆｄとすると
θｄ／θ０＝ｓｉｎ２π・ｆｄ・ｔ、ｔ＝Ｔ／２
で与えられる。
この時間差Ｔが予め定められた基準値Ｔ０に達するまで印加する電圧パルスのゲインを
可変することによって振れ角を補正する。
この補正は、環境の変化に応じて定期的、例えばジョブ間でも行われるが、画像記録中
にこの補正を行うと画像の主走査端がゆらいでしまうため、記録中は同一値を保持するよ
うにしている。

また、本実施形態では複数の振動ミラー２０２を有するが、共通の駆動周波数を選択し
、かつ各振動ミラー２０２間の振れ角が一致するようにゲイン調整がなされる。
上記補正は振動ミラーモジュール１３０の各々で行われ、本実施形態では３つの光走査
手段から構成されるので、全ての補正が終了した後に印字動作を可能としている。図２２
において、符号６０３は、記録制御手段としての書込制御部を示す。

次に、図２４及び図２５に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と
同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略
して要部のみ説明する。
第１の実施形態では、主走査領域を分割して走査するプリントヘッドの一例を示したが
、本実施形態では主走査領域を単一の振動ミラーで走査する、いわゆる従来のポリゴンミ
ラーをそのまま置き換えた例を示す。
本実施形態では、より大きな振動ミラーで、かつ振れ角を確保しなければならないので
、それに適応した回転トルクが得られる電磁駆動方式を採用している。
図２４に、カラー画像形成に対応した光走査装置の一例を示す。図２５は振動ミラーモ
ジュールの詳細図である。
図２５に示すように、振動ミラー４４１は２段に形成され、３箇所のアンカー部(固定
部)４４３、その間を結ぶねじり梁４４２とを単一のＳｉ基板（８０μｍ）によりエッチ
ングにより外形を抜いて一体的に構成している。
振動ミラー４４１は１対配備され、各反射面が６０°の角度をもって配置するように、
支持部材４４７の各立ち曲げ部４４８、４４９に形成した開口４５２から各々反射面を覗
かせ、３箇所のアンカー部４４３を固定点４５１に接合して支持されている。
支持部材４４７の中央部には固定コアを各反射面に対応して２段に重ねて保持するため
の樹脂製のコア保持部４５０が設けられ、各固定コア４４５は凹部にはめ込んで取り付け
られる。

振動ミラーモジュール４１２は、図２４に示す光走査装置の中央部に配置され、光源手
段としての各光源ユニット４０１、４０２、４０３、４０４から射出され、副走査方向に
所定間隔をもって入射された光ビームを同時に、また、各振動ミラー４４１で相反する方
向に走査され、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各々に対応した感光体ドラム４
３０、４３１、４３２、４３３上に照射され、画像形成を行う。
各光源ユニット４０１、４０２、４０３、４０４は、各々２つの半導体レーザを搭載し
、各光ビームを振動ミラー４４１の反射面の近傍で主走査方向に交差するように光軸を設
定することで、感光体ドラム４３０、４３１、４３２、４３３上では隣接する複数のライ
ンを同時に走査するようにしている。

以下、各光源ユニット４０１、４０２、４０３、４０４から感光体ドラム４３０、４３
１、４３２、４３３に至る光線の行程について説明する。光源ユニット４０１からの光ビ
ームはシリンダレンズ４０５、入射ミラー４０９を介し、振動ミラー４４１の下段の反射
面で偏向されてｆθレンズ４１３の下段に入射され、トロイダルレンズ４２０とによって
感光体ドラム４３０上にスポット状に結像する。
ｆθレンズ４１３を通過した光ビームは折返しミラー４１９によってトロイダルレンズ
４２０に入射され、折返しミラー４２１、４２２を介して感光体ドラム４３０に到達する
。なお、ｆθレンズ４１３は同一形状のレンズを重ね合わせて一体的に樹脂成形している
。
光源ユニット４０２からの光ビームはシリンダレンズ４０６を介し、振動ミラー４４１
の上段の反射面で偏向されてｆθレンズ４１３の上段に入射し、折返しミラー４１５によ
ってトロイダルレンズ４１６に入射され、折返しミラー４１７、４１８で反射されて感光
体ドラム４３１に到達する。
光源ユニット４０４、４０３については、振動ミラーモジュール４１２に対して対称に
配備されているだけで、感光体ドラム４３２、４３３に至る光ビームの行程は同様である
ので説明は省略する。

振動ミラー４４１の反射面の裏側中央には円筒形状の永久磁石４４４が各々接合され、
Ｃ字状に形成された固定コア４４５のギャップ４５１の中間に配置するように各々支持部
材４４７により位置決めされており、ギャップ４５１を挟む両端部が所定の隙間を有して
主走査方向に対向するようにしている。
なお、本実施形態では、相反する方向に光ビームを走査する各振動ミラー４４１の上段
、下段に対向する固定コア４４５を各々一体的に形成している。固定コア４４５の中央部
にはコイル４４６が巻き付けられ、通電により上記ギャップ４５１間に磁束を発生させる
ことで、振動ミラー４４１に固定した永久磁石４４４の姿勢を変化させるようにねじり梁
４４２を回転軸とした回転トルクが働いて、ねじり梁４４２をねじって振動ミラー４４１
が傾く。
従って、コイル４４６に交流電流を流せば磁束の方向が時間的に変化し、振動ミラー４
４１は往復振動する。

この際、第１の実施形態と同様、振動ミラー４４１固有の機械的な共振周波数に合わせ
た周波数での電圧をコイル４４６に印加すれば、振動ミラー４４１は励振され、大きな振
れ角を得ることができる。
本実施形態の振れ角は２５°であり、第１の実施形態のように多重反射を用いることな
く最大走査角５０°を得ている。この内の２５°が画像記録領域である。
図２５中、符号４２３、４２４は各々同期検知センサ、終端検知センサを実装した基板
を示しており、同様に、走査ビームを検出して振れ角の変動を検出し、印加するゲインを
調整して振れ角を一定に保っている。

本発明の第１の実施形態における光走査装置の分解斜視図である。振動ミラーモジュールと走査レンズとの位置関係を示す斜視図である。振動ミラーモジュールの分解斜視図である。振動ミラー基板における第１の基板の平面図である。振動ミラー基板における第２の基板の平面図である。光走査装置の副走査方向の断面図である。振動ミラーの振れ角と各電極間に発生する静電トルクとの関係を示すグラフである。電極の要部断面図である。振幅に対する各固定電極への印加パルスのタイミングチャートである。駆動周波数に対する触れ角の特性を示すグラフである。温度に対する共振周波数の変動を示すグラフである。振動ミラーの肉抜き状態を示す概要平面図である。半導体レーザの取付構造を示す斜視図である。被走査面におけるビームスポットの配列を示す図である。感光体ドラムと光走査装置の配置関係を示す斜視図である。光走査手段におけるライン像の継ぎ目補正方法を示す図である。最大触れ角の１／２だけを画像書き込みに用いることを示す図である。各画素の主走査ドット間隔を均一化する方法を示す図である。各記録ラインに対する画素データの構成を説明する図で、発光源ｎ＝２としたときの図である。各記録ラインに対する画素データの構成を説明する図で、発光源ｎ＝４としたときの図である。画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの概要正面図である。制御ブロック図である。同期検知センサと終端検知センサの検知メカニズムを示す図である。第２の実施形態における画像形成装置の要部斜視図である。第２の実施形態における振動ミラーモジュールの分解斜視図である。従来における複数の発光源からの光ビームの同時走査による不具合を示す図である。

符号の説明

１０１光源手段としての半導体レーザ
２０８ねじり梁
２０２振動ミラー手段としての振動ミラー
６０３記録制御手段としての書込制御部
５００光走査装置
５１１転写手段
５０４像担持体としての感光体ドラム
Ｓ記録媒体としての用紙

Claims

複数の発光源を有する光源手段と、該光源手段からの光ビームをねじり梁を回転軸として往復走査する振動ミラー手段と、該振動ミラー手段の各走査に対応して上記発光源を変調するための画像情報を出力する記録制御手段とを有する光走査装置において、
上記光源手段からの複数の光ビームを、記録密度に対応したラインピッチに設定して走査するとともに、
主走査領域を複数の画像領域に分割するとともに、記録すべき１ラインに対応する画像情報を、往走査で記録する画素と復走査で記録する画素とに振り分け、
各光ビームは分割された画像領域毎に異なる記録ラインを走査するようにし、
１つの記録ラインにおいて、分割された画像領域毎に異なる発光源からの光ビームにより走査がなされるとともに、隣接する画像領域で走査方向が異なり、且つ、異なる発光源からの光ビームによる走査ラインを結合したライン形状が、分割ラインを中心として主走査方向に、副走査方向の一方向についてへの字状に凹となり又はへの字状に凸となるように交互に繰り返され、
上記各発光源からの光ビームの１走査に対応する画素データ構成に複数のラインの画像情報を混在させ、上記複数の発光源で分担して複数のラインを同時に記録することを特徴とする光走査装置。
請求項１記載の光走査装置において、
上記発光源の数をｎ、被走査面又は走査位置の副走査方向の移動速度をｖ、記録すべきライン間隔をｐとするとき、被走査面における発光源の副走査ピッチｄ、振動ミラー手段の駆動周波数ｆを概略下記式で表される値に設定することを特徴とする光走査装置。
ｄ＝２ｐ
ｆ＝ｖ／２ｎ・ｐ
請求項２記載の光走査装置において、
上記駆動周波数を上記振動ミラー手段の共振点の近傍で共振点から外れた周波数帯域に設定することを特徴とする光走査装置。
請求項１記載の光走査装置において、
上記振動ミラー手段の最大振れ角のうち、画像記録を行う振れ角領域を５０％以下とすることを特徴とする光走査装置。
請求項１記載の光走査装置において、
上記振動ミラー手段の最大振れ角(振幅)の変化を検出する振れ角検出手段を備え、少なくとも画像記録中は上記振動ミラー手段の駆動周波数を一定に、且つ上記検出結果に基いて最大振れ角を一定に保持するよう制御することを特徴とする光走査装置。
請求項５記載の光走査装置において、
上記振動ミラー手段によって走査された光ビームを検出する上記振れ角検出手段を、走査線上の少なくとも２箇所に備え、検出された走査時間により最大振れ角(振幅)を算出することを特徴とする光走査装置。
請求項１乃至６のうちの何れかに記載の光走査装置と、上記光走査装置により静電潜像を形成する像担持体と、上記潜像をトナーによりトナー像として顕像化する現像手段と、上記トナー像を記録媒体に転写する転写手段を有する画像形成装置であって、
上記光走査装置を複数備え、各々に対応する像担持体上に形成したトナー像を重ね合わせることにより画像記録を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至６のうちの何れかに記載の光走査装置と、上記光走査装置により静電潜像を形成する像担持体と、上記潜像をトナーによりトナー像として顕像化する現像手段と、上記トナー像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置であって、
上記光走査装置を複数備え、上記像担持体を主走査方向に複数領域に分割して各静電潜像を形成し、繋ぎ合わせて画像記録を行うことを特徴とする画像形成装置。