(57)【要約】【課題】簡単かつ安価な構成で二次元走査が可能な振動ミラーを提供するとともに、この振動ミラーを用いて往復走査記録させたときでも画像品質の良好な画像記録装置を提供する。【解決手段】両端が固定された梁３の中央にミラー５を設置し、梁の軸回りのねじり振動モードとミラー位置が振動の節となる梁３の曲げ振動モードを同時に組み合わせて振動させることで二次元走査を行う。特に、その梁の中央又はそのミラーの少なくとも一部の部分が磁性を有する振動子と、磁気を発する励磁手段とすることで、前記二次元走査が可能となる。【選択図】図１
2010032827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が固定された梁と、
前記梁の中央に設置されたミラーと、
を含み備え、
前記梁が、その軸回りのねじり振動モードと、前記ミラーの設置された位置が振動の節となる曲げ振動モードとを同時に組み合わせて振動することにより、前記ミラーがその反射光を二次元走査させるよう構成された振動ミラー。
【請求項２】
前記曲げ振動モードは、前記ミラーの設置された位置が振動の節となるとともに、前記ミラーと前記梁の両固定端のそれぞれとの間に１つずつ振動の腹を有する曲げ振動の２次モードであることを特徴とする請求項１記載の振動ミラー。
【請求項３】
前記曲げ振動モードにおける曲げ振動の共振周波数が前記ねじり振動モードにおけるねじり振動の共振周波数の２倍となるよう構成された請求項１または２に記載の振動ミラー。
【請求項４】
前記梁は、曲げ振動の２次モードにおいて振動の腹となる位置に対して除去加工又は重量付加加工されることにより、曲げ振動の共振周波数が調整されたことを特徴とする請求項２または３に記載の振動ミラー。
【請求項５】
両端が固定された梁及びその梁の中央に設けられたミラーを含んで構成されており、その梁の中央又はそのミラーの少なくとも一部の部分が磁性を有する振動子と、
磁気を発する励磁手段であって、前記磁性を有した前記部分を前記ミラーと平行な面から見て取り囲む、少なくとも４以上の箇所のそれぞれにおける磁気の向き及び強さを所定のものにできる励磁手段と、
を含み備え、
前記励磁手段が発する磁気の向き及び強さの、４以上の前記箇所についての組み合わせによって、前記ミラーが設けられた前記梁を、その軸回りのねじり振動モードと、前記ミラーの設けられた位置が振動の節となる曲げ振動モードとを同時に組み合わせて振動させることにより、前記ミラーがその反射光を二次元走査させるよう構成された振動ミラー。
【請求項６】
両端が固定された梁、その梁の中央に設けられたミラー、及びその梁の中央又はそのミラーに設けられた磁石を含んで構成された振動子と、
前記ミラーと平行な面から見て前記磁石を取り囲むような４箇所に端部が配置されたコア部材と、
前記端部に設けられており、その端部を有した前記コア部材を励磁させる駆動手段と、
を含み備え、
前記端部のそれぞれに設けられた前記駆動手段による前記コア部材の励磁の切り替えによって、前記梁を、その軸回りのねじり振動モードと、前記ミラーの設けられた位置が振動の節となる曲げ振動モードとを同時に組み合わせて振動させることにより、前記ミラーがその反射光を二次元走査するよう構成された振動ミラー。
【請求項７】
前記コア部材は、少なくとも１箇所で一体化されて構成されているものであることを特徴とする請求項６記載の振動ミラー。
【請求項８】
前記コア部材は、前記ミラーと平行な面から見て梁の軸方向上に前記磁石をはさんで配置された２個のコア部材と、梁の軸方向とは直交する方向上に前記磁石をはさんで配置された２個のコア部材とから構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の振動ミラー。
【請求項９】
前記コア部材は、前記ミラーと平行な面から見て磁石を中心として梁の軸方向と４５度の角度をなす方向上に磁石を囲むように配置された４個のコア部材で構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の振動ミラー。
【請求項１０】
前記駆動手段は、４個の前記コア部材のそれぞれに巻回されたコイルであり、励磁駆動時には、軸と平行に隣接する２つの前記コア部材についてそれらを同一極性に励磁する駆動と、軸をはさんで隣接する２つの前記コア部材についてそれらを同一極性に励磁する駆動とを組み合わせることで二次元走査するよう構成された請求項９記載の振動ミラー。
【請求項１１】
前記ねじり振動モードのねじり振動における原点位置が前記曲げ振動モードの曲げ振動における原点位置と重なるような位相関係であって前記ミラーでの反射光が８の字を描くように二次元走査される請求項１〜１０に記載の振動ミラー。
【請求項１２】
前記ねじり振動モードのねじり振動の位相に対する前記曲げ振動モードの曲げ振動の位相関係を検出する手段と、
前記ねじり振動の位相に対する前記曲げ振動の位相関係を調整する調整手段と
をさらに含み備えた請求項１１記載の振動ミラー。
【請求項１３】
請求項１〜１２いずれか一項に記載の振動ミラーと、
光源と、
前記光源からの光を前記振動ミラーにより走査させたときに走査面上に像を結ぶよう構成された光学系と、
を含み備え、
前記振動ミラーの軸方向に前記走査面を相対移動させながら記録を行う画像記録装置であって、その振動ミラーの前記ねじり振動モードのねじり振動方向の往復の両方向において記録を行うときに前記振動ミラーの二次元走査によってその走査面上における像の軌跡を補正することを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を走査させるための振動ミラーと、振動ミラーを用いた走査によって画像を形成しその画像の記録を行う画像記録装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ等の画像形成装置は、レーザ光を走査することにより、感光体（感光ドラム）上に潜像を形成する。このようなレーザ光の走査は、レーザスキャニングユニットと呼ばれる光走査装置により実現される。レーザスキャニングユニットは、形成画像に応じて変調されて光源から出射されたレーザ光をミラーにより偏向し、偏向したレーザ光を感光体上にスポット状に結像する。この種のレーザスキャニングユニットに使用される偏向ミラーとして、複数の反射面を有するポリゴンミラーが広く知られている。ポリゴンミラーを備えるレーザスキャニングユニットは、モータ等の駆動手段によりポリゴンミラーを一方向に回転させることによりレーザ光を偏向する。
【０００３】
近年の書込速度高速化の要求に応じて、ポリゴンミラーの回転速度は高まっているが、ポリゴンミラーの回転数を高めると、風切音やモータの振動等に起因して発生する音が大きくなり静寂性を確保することが困難になる。また、ポリゴンミラーを備えるレーザスキャニングユニットは、モータ等の駆動手段を備える必要があるため、小型化や軽量化が困難であるという問題もある。このため、レーザスキャニングユニットに往復型の偏向ミラーが使用されることもある。
【０００４】
このような往復型の偏向ミラーとして振動ミラーが知られている。この振動ミラーは、レーザ光の走査方向に対して垂直方向に配置されたねじり回転軸を有する機械的振動子により構成されている。そして、振動子に支持されたミラーを往復振動させることでレーザ光を走査させる。
【０００５】
近年、このような振動ミラーの製造に半導体製造技術が適用されるようになっている。このような振動ミラーは、単結晶シリコン基板等の半導体基板を加工することにより形成され、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動ミラーとして注目されている（例えば、特許文献１、２等参照。）。
【特許文献１】特開２００３−８４２２６号公報
【特許文献２】特開２００１−３０５４７２号公報
【特許文献３】特開昭５６−８１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のようなＭＥＭＳ振動ミラーをレーザプリンタなどに適用した場合、振動ミラーの振動の片方向（一方の向き）だけを用いて記録を行うと、記録速度が落ちるとともに、記録に用いている時間の全体に対する割合が小さいため、効率が悪い。一方で、往復振動の両方向（両方の向き）において記録を行うと、ビームの往復の主走査の間に感光体が副走査方向に移動する。このため、ビームが感光体上でＺ字状の軌跡を描くことになり、走査の左右で副走査方向のドットピッチが変化してしまい、画像品質の低下を招いてしまう。
【０００７】
また、これに対して、ビームを二次元走査させることで副走査方向の補正を行い画像品質の低下を防止する方法も提案されている。（例えば、上記特許文献３。）しかしながら、構成が複雑で高価になるなどの課題があった。
【０００８】
本発明は、このような実情を鑑みて従来の課題を解決するものであって、簡単かつ安価な構成で二次元走査を可能とする振動ミラーを提供することを目的としている。また、上記ミラーを用いて、画像品質劣化のない画像記録装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は以下の技術的手段を採用している。
【００１０】
本願発明に係る振動ミラーは、両端が固定された梁と、前記梁の中央に設置されたミラーとを含み備えている。そして、前記梁が、その軸回りのねじり振動モードと、前記ミラーの設置された位置が振動の節となる曲げ振動モードとを同時に組み合わせて振動することにより、前記ミラーがその反射光を二次元走査するよう構成されている。
【００１１】
すなわち、本構成は、簡単な振動板構成でミラーの中心位置の光軸方向への移動のない二次元走査が可能となり、安価な振動ミラーを提供する。
【００１２】
また、本願発明に係る振動ミラーは、両端が固定された梁及びその梁の中央に設けられたミラーを含んで構成されており、その梁の中央又はそのミラーの少なくとも一部の部分が磁性を有する振動子と、磁気を発する励磁手段となっている。また、前記磁性を有した前記部分を前記ミラーと平行な面から見て取り囲む少なくとも４以上の箇所のそれぞれにおける磁気の向き及び強さを所定のものにできる励磁手段とを含み備えている。そして、前記励磁手段が発する磁気の向き及び強さの、４以上の前記箇所についての組合わせによって、前記ミラーが設けられた前記梁を、その軸回りのねじり振動モードと、前記ミラーの設けられた位置が振動の節となるその曲げ振動モードとを同時に組み合わせて振動させることが可能である。これによって、前記ミラーがその反射光を二次元走査させるように構成してもよい。
【００１３】
さらには、本願発明に係る振動ミラーは、両端が固定された梁、その梁の中央に設けられたミラー、及びその梁の中央又はそのミラーに設けられた磁石を含んで構成された振動子とを備えている。また、前記ミラーと平行な面から見て前記磁石を取り囲むような４箇所に配置されたコア部材と、前記端部に設けられており、その端部を有した前記コア部材を励磁させる駆動手段とを含み備えている。そして、前記端部のそれぞれに設けられた前記駆動手段による前記コア部材の励磁の切り替えによって、前記梁を、その軸回りのねじり振動モードと、前記ミラーの設けられた位置が振動の節となるその曲げ振動モードとを同時に組み合わせて振動させる。これによって、前記ミラーがその反射光を二次元走査するよう構成してもよい。
【００１４】
すなわち、これらの構成は、簡単な構成で二次元走査を可能とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、安価で簡単な構成で二次元走査が可能な振動ミラーを提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本願発明に係る実施の第１の形態は、振動ミラーを、両端が固定された梁と、梁の中央に設置されたミラーとを含み備える。そして、梁が、その軸回りのねじり振動モードと、ミラーの設置された位置が振動の節となる曲げ振動モードとを同時に組み合わせて振動することにより、ミラーがその反射光を二次元走査させるよう構成している。
【００１７】
本構成によれば、簡単な振動板構成でミラーの中心位置の光軸方向への移動のない二次元走査が可能となり、安価な振動ミラーを提供できる。
【００１８】
また、本願発明に係る実施の第２の形態は、第１の形態の振動ミラーにおいて、曲げ振動モードが、ミラーの設置された位置が振動の節となるとともにミラーと梁の両固定端のそれぞれとの間に１つずつ振動の腹を有する曲げ振動の２次モードとなるよう構成されている。
【００１９】
本構成によれば、ミラーの光軸方向の位置を保った状態で、曲げ振動方向に比較的大きな振幅を得ることが可能となる。
【００２０】
また、本願発明に係る実施の第３の形態は、第１または第２の形態の振動ミラーにおいて、曲げ振動モードにおける曲げ振動（以下、単に曲げ振動とも呼ぶ）の共振周波数がねじり振動モードにおけるねじり振動（以下、単にねじり振動とも呼ぶ）の共振周波数の２倍となるよう構成されている。
【００２１】
本構成によれば、決まったパターンでの繰り返し走査が可能となる。
【００２２】
また、本願発明に係る実施の第４の形態は、第２または第３の形態の振動ミラーにおいて、梁を、曲げ振動の２次モードにおいて振動の腹となる位置に対して除去加工又は重量付加加工されることにより曲げ振動の共振周波数が調整されたことを特徴としている。
【００２３】
本構成によれば、曲げ振動の共振周波数が目標の値と違った場合でも、ねじり振動の共振周波数には影響を与えずに曲げ振動の共振周波数だけを調整することが可能となる。
【００２４】
また、本願発明に係る実施の第５の形態は、振動ミラーを、両端が固定された梁及びその梁の中央に設けられたミラーを含んで構成されており、その梁の中央又はそのミラーの少なくとも一部の部分が磁性を有する振動子と、磁気を発する励磁手段を備えている。また、磁性を有した部分をミラーと平行な面から見て取り囲む少なくとも４以上の箇所のそれぞれにおける磁気の向き及び強さを所定のものにできる励磁手段とを含み備えている。そして、励磁手段が発する磁気の向き及び強さの、４以上の箇所についての組合わせによって、ミラーが設けられた梁を、その軸回りのねじり振動モードと、ミラーの設けられた位置が振動の節となるその曲げ振動モードとを同時に組み合わせて振動させる。これにより、ミラーがその反射光を二次元走査させるよう構成されている。
【００２５】
また、本願発明に係る実施の第６の形態は、振動ミラーが、両端が固定された梁、その梁の中央に設けられたミラー、及びその梁の中央又はそのミラーに設けられた磁石を含んで構成された振動子を備えている。また、前記ミラーと平行な面から見て前記磁石を取り囲むような４箇所に端部が配置されたコア部材と、前記端部に設けられており、その端部を有した前記コア部材を励磁させる駆動手段とを含み備えている。そして、前記端部のそれぞれに設けられた前記駆動手段による前記コア部材の励磁の切り替えによって、前記梁を、その軸回りのねじり振動モードと、ミラーの設けられた位置が振動の節となるその曲げ振動モードとを同時に組み合わせて振動させる。これにより、ミラーがその反射光を二次元走査するよう構成されている。
【００２６】
本構成によれば、簡単な構成で二次元走査を可能とするものである。
【００２７】
また、本願発明に係る実施の第７の形態は、第６の実施の形態の振動ミラーにおいて、コア部材が少なくとも１箇所で一体化されて構成されている。
【００２８】
本構成によれば、構成が簡単になるとともにサイズをコンパクトにまとめることが可能となる。
【００２９】
また、本願発明に係る実施の第８の形態は、第６または第７の実施の形態の振動ミラーにおいて、コア部材が、ミラーと平行な面から見て梁の軸方向上に磁石をはさんで配置された２個のコア部材と、梁の軸方向とは直交する方向上に磁石をはさんで配置された２個のコア部材とから構成されている。
【００３０】
また、本願発明に係る実施の第９の形態は、第６または７の形態の振動ミラーにおいて、コア部材が、ミラーと平行な面から見て磁石を中心として梁の軸方向と４５度の角度をなす方向上に磁石を囲むように配置された４個のコア部材で構成されている。
【００３１】
この構成によれば、簡単な構成で二次元走査が可能となる。
【００３２】
また、本願発明に係る実施の第１０の形態は、第９の実施の形態に記載の振動ミラーにおいて、駆動手段を、４個のコア部材のそれぞれに巻回されたコイルとする。そして、励磁駆動時には、軸と平行に隣接する２つのコア部材についてそれらを同一極性に励磁する駆動と、軸をはさんで隣接する２つのコア部材についてそれらを同一極性に励磁する駆動とを組み合わせることで二次元走査するよう構成されている。
【００３３】
本構成によれば、駆動力を大きくすることができる。
【００３４】
また、本願発明に係る実施の第１１の形態は、第１〜１０のいずれかの形態の振動ミラーにおいて、ねじり振動における原点位置が曲げ振動における原点位置と重なるような位相関係であって、ミラーでの反射光が８の字を描くように二次元走査されることを特徴とする。
【００３５】
本構成によれば、二次元走査時の描画パターンを所定の形状に形成することが可能となる。
【００３６】
また、本願発明に係る実施の第１２の形態は、第１１の形態の振動ミラーにおいて、ねじり振動の位相に対する曲げ振動の位相関係を検出する手段と、ねじり振動の位相に対する曲げ振動の位相関係を調整する調整手段とをさらに含み備えている。
【００３７】
本構成によれば、二次元走査時の描画パターンを安定して形成することが可能となるものである。
【００３８】
また、本願発明に係る実施の第１３の形態は、画像形成装置であって、第１〜１２いずれかの形態の振動ミラーと、光源と、前記光源からの光を前記振動ミラーにより走査させたときに走査面上に像を結ぶよう構成された光学系とを含み備えている。そして、前記振動ミラーの軸方向に走査面を相対移動させながら記録を行い、その振動ミラーのねじり振動方向の往復の両方向において記録を行うときに、前記振動ミラーの二次元走査によってその走査面上における像の軌跡を補正することを特徴とする。
【００３９】
本構成によれば、画像品質の良好な記録が可能となる。そして、本発明に係るこのような構成によれば、高速記録が可能で画像品質の良好な画像記録装置を提供することが可能である。
【００４０】
以下、本発明の最良の実施形態について、その実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４１】
（振動ミラーの構成）
まず、本発明の振動ミラー１０の振動部の構造について詳細に説明する。
【００４２】
図１は、本実施形態の振動ミラー１０の振動部の構造を示す概略斜視図である。
【００４３】
図１に示すように、振動ミラー１０は、プレス加工により成形された振動子１と、ミラー５と、永久磁石６とを備え、これらはそれぞれ接着剤により貼り合わされて構成されている。ここで、振動子１はチタン合金などの金属材料で構成され、本実施形態では、チタン合金（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ、ＡＭＳ４９１４）を採用している。
【００４４】
ミラー５はシリコンやガラスなどの材料をベースとしてアルミ材料などの反射膜が設けられさらにその上に保護膜が設けられた構成である。永久磁石６は円盤形状で希土類材料の磁石が用いられており円盤の面の表裏方向に着磁されている。
【００４５】
振動子１は、矩形状の枠体２と、両端が枠体２に支持された梁３と、梁３の中央に設けられミラー５および永久磁石６が固定される支持部４と、梁３において支持部４と両固定端の中間に設けられた調整部材７とから構成されており、これらが一枚の板から一体的に形成されている。
【００４６】
また、支持部４には同一平面内の外方に延出された共振周波数調整片２１を備える。図１の例では、ミラー５の外縁よりも外方に突出する状態で梁３の軸方向に延出された共振周波数調整片２１が、支持部４の四隅のそれぞれに設けられている。
【００４７】
振動子１は梁３をねじり振動軸として往復振動（ねじり振動）するとともに、図２に側面図を示すように梁３の両端を固定端とし支持部４が振動の節となる２次の曲げ振動モードで振動する。この曲げ振動モードにおいては、支持部４と支持部４に取り付けられたミラー５とは振動の節となるため、光軸方向の移動は発生しないものである。
【００４８】
また、調整部材７は振動の腹となる位置に設けられている。
【００４９】
上記の構成において、曲げ振動の共振周波数はねじり振動の共振周波数の２倍となるよう構成されている。ねじり振動と曲げ振動を同時に発生させ、ねじり振動の原点位置と曲げ振動の原点位置が重なるような位相関係で駆動すると、ミラーに入ってきた光を図３（ａ）に示すように８の字状に繰り返し走査することが可能である。
【００５０】
コア８はフェライト材料などの磁性体からなるコアで、永久磁石６を取り囲むように４方向に４つのコア部８（ａ）、８（ｂ）、８（ｃ）、８（ｄ）が設置され、これら４つのコア部は基部８（ｅ）でつながって一体的に構成されている。
【００５１】
コイル９（ａ）、９（ｂ）、９（ｃ）、９（ｄ）は４つのコア部のそれぞれに巻回されたコイルであって、コアを磁化するために設けられている。
【００５２】
本実施例においては、ミラーと平行な面から見て梁３の軸方向に永久磁石６をはさんでコア部８（ａ）、８（ｃ）が配置され、梁３の軸方向とは直交する方向に永久磁石６をはさんでコア部８（ｂ）、８（ｄ）が配置されている。コア部８（ｂ）、８（ｄ）およびコイル９（ｂ）、９（ｄ）において永久磁石６に対して交番磁場を発生するよう駆動することで振動ミラーのねじり振動を発生させることができ、コア部８（ａ）、８（ｃ）およびコイル９（ａ）、９（ｃ）において永久磁石６に対して交番磁場を発生するよう駆動することで振動ミラーの曲げ振動を発生させることができる。
【００５３】
図４に振動ミラーを二次元走査させるときのコイル９の駆動電流波形の例を示す。
【００５４】
各コイルの波形において、図中のＮ側のパルス電流を加えることでそれぞれのコイルに対応したコアの先端がＮ極に磁化され、Ｓ側のパルス電流を加えることでコアの先端がＳ極に磁化されるよう構成されている。例えば、コイル９（ａ）にＮ側のパルス電流が加わるとコア８（ａ）がＮ極に磁化される。
【００５５】
図４においては、コイル９（ａ）と９（ｃ）がペアとなって、交番磁界が発生するようにパルス電流が加えられ、コイル９（ｂ）とコイル９（ｄ）がペアとなって交番磁界が発生するようにパルス電流が加えられている。ここで、コイル９（ａ）、９（ｃ）に加えられるパルス電流の周波数は、コイル９（ｂ）、９（ｄ）に加えられるパルス電流の周波数の２倍に設定されており、それぞれの振動における共振周波数に等しい値となっている。また、それぞれのコイルのペアにおけるパルス電流値またはパルス幅を変えることでそれぞれの方向における振幅をコントロールすることが可能である。
【００５６】
コイル９への駆動電流は、図５に示すような波形によっても振動ミラーを二次元走査させることが可能である。図５においては、コイル９（ａ）と９（ｃ）のそれぞれに対して片側方向の電流のみを加えるよう駆動しているが、共振を用いて振動とタイミングを合わせて駆動しているため、図４と同じ周波数での振動が発生する。また、図示しないが、コイル９（ｂ）と９（ｄ）においても同様に片側方向だけの電流を加えて駆動することも可能である。このように片側方向だけの電流で駆動することで、駆動回路が簡単になるとともに制御が容易になるものである。
【００５７】
振動ミラーは、所定の共振周波数になるように設計され加工されるが、実際には加工のばらつき、ミラー５や永久磁石６の固定に使用する接着剤の量の差などによって、所望の共振周波数が得られない場合がある。共振周波数と駆動周波数が大きくずれると所望の振幅を得るのに大きな駆動エネルギーが必要となるため好ましくない。したがって、共振周波数を所定の範囲内に調整するのが好ましい。
【００５８】
以下に共振周波数の調整方法について説明する。
【００５９】
まず、ねじり振動の共振周波数の調整方法について説明する。
【００６０】
ねじり振動の共振周波数は、振動子のばね定数と慣性モーメントによって決まり、ここでは慣性モーメントを変えることで共振周波数を調整する。図１における振動子の支持部４に設けられた共振周波数調整片２１をレーザ等の手段により除去することで慣性モーメントを減少させることができる。このとき各共振周波数調整片２１の除去長さを変えることで慣性モーメントの調整量を変化させることができ、これにより共振周波数を所望の値にすることができる。
【００６１】
共振周波数調整片２１を除去しない初期状態においては、共振周波数は目標値よりも低くなるよう構成しておき、除去することで共振周波数を高めて所望の値になるように調整を行う。なお、振動ミラーの対称性を維持するために各共振周波数調整片２１はそれぞれ同一長さだけ除去することが好ましい。上記の例では振動子の一部を除去することで共振周波数を調整しているが、振動子に樹脂などの付加重量を与えることで慣性モーメントを増加させて共振周波数を調整することも可能である。この場合は、上記の実施例とは逆に初期状態においては共振周波数が高めになるよう構成しておき、重量付加によって共振周波数を低くして調整を行うものである。
【００６２】
次に曲げ振動の共振周波数の調整方法について説明する。
【００６３】
曲げ振動の場合、振動の腹になる位置の質量が共振周波数に大きく影響を及ぼす。本実施例においては、曲げ振動の２次モードのときに腹になる梁３の中間位置に調整部材７を設けており、図６に示すようにこの調整部材７の中央近傍にレーザ等で穴を空けることで質量を変えて共振周波数を調整する。
【００６４】
梁３の軸近傍において質量を変えた場合には、ねじり振動に対する慣性モーメントの変化はほとんど無視することができ、このためねじり振動の共振周波数は変化なく、曲げ振動の共振周波数だけを変化させることができる。上記のようにして曲げ振動の２次モードにおける共振周波数がねじり振動の共振周波数の２倍になる所定の値に調整することが可能である。
【００６５】
なお、上記の例においては調整部材７に穴を空けることで共振周波数を調整しているが、樹脂などの付加重量を加えることで共振周波数を調整することも可能である。
【００６６】
図７に、上記実施例とはコアとコイルの配置の異なる実施例における振動ミラーの概略図を示す。
【００６７】
この実施例においては、振動子１とミラー５と永久磁石６は前記の実施例と同一構成である。本実施例においては、コア８の４つのコア部８（ａ）、８（ｂ）、８（ｃ）、８（ｄ）がそれぞれ梁３に対して４５度傾いた配置で永久磁石６を取り囲むように取り付けられている。それぞれのコア部は基部８（ｅ）で一体化されている。コイル９は上記４つのコア部のそれぞれに対して、巻回されている。
【００６８】
本実施例におけるコイル９の駆動方法について説明する。
【００６９】
図８に振動ミラーを二次元走査させるときのコイル９の駆動電流波形の例を示す。
【００７０】
各コイルの波形において、図中のＮ側のパルス電流を加えることでそれぞれのコイルに対応したコアの先端がＮ極に磁化され、Ｓ側のパルス電流を加えることでコアの先端がＳ極に磁化されるよう構成されている。
【００７１】
図８において、図中のＡのタイミングにおいては、コイル９（ａ）と９（ｂ）にＮ極側の電流が流れコア８（ａ）と８（ｂ）がＮ極となるとともに、コイル９（ｃ）と９（ｄ）にＳ極側の電流が流れることでコア８（ｃ）と８（ｄ）がＳ極となり、これによって、振動子に対してねじり方向の力を与える。図中Ｃのタイミングにおいては、それぞれのコイル９にＡのタイミングにおける電流と逆方向の電流が流れることで逆方向のねじり力を与えている。
【００７２】
図中、符号ＡからＣのタイミングの時間がねじり振動の共振における半周期となるよう設定されている。一方図中符号Ｂのタイミングにおいては、コイル９（ａ）と９（ｄ）にＮ極側の電流が流れコア８（ａ）と８（ｄ）がＮ極になるとともに、コイル９（ｂ）と９（ｃ）にＳ極側の電流が流れることでコア８（ｂ）と８（ｃ）がＳ極になることで振動子に対して曲げ方向の力を与えている。図中、符号Ｄのタイミングにおいては、図中符号Ｂのタイミングにおける電流と同じ方向の波形となっているが、符号ＢからＤのタイミングの時間が曲げ振動の共振における１周期になるよう設定されているため、常に振動の周期に合った状態で駆動されるものである。
【００７３】
このような構成の駆動方法によると、コイル９とコア８を全て駆動するため、駆動パワーを高めることができる。
【００７４】
（画像記録装置の構成）
次に、上記のように構成された振動ミラーを備える本発明の画像記録装置の構成例について説明する。
【００７５】
図９は、当該画像記録装置の主要部の概略構成平面図である。
【００７６】
レーザスキャニングユニット５０は上記の図１で説明した構成の振動ミラー１０を備えるレーザスキャニングユニットで、感光体７０はレーザスキャニングユニット５０により走査されたレーザ光により潜像記録が行われる感光体である。感光体７０は記録が行われている間、図示の矢印の方向に一定速度で回転走査される。感光体７０に潜像が記録された後、公知の電子写真記録方法によって用紙上への記録が行われる。レーザスキャニングユニット５０は、光源５２、振動ミラー１０、結像レンズ系５４、アパーチャ５５、シリンドリカルレンズ５６、反射ミラー６４、振幅検出センサ６５、スリット６６を筐体５１内に備える。
【００７７】
光源５２は、回路基板６３上に実装されたレーザダイオード６１と、コリメータレンズ６２とを備える一体のユニットとして構成されている。回路基板６３は、外部から入力される画像信号にしたがってレーザダイオード６１が出射するレーザ光の強度変調を行う。変調されたレーザ光はコリメータレンズ６２に入射される。コリメータレンズ６２は、円筒形状のガラスまたはプラスチックのレンズからなり、レーザダイオード６１から出力されたレーザ光をコリメータレンズ６２の光軸と一致した略平行光に変換して出力する。なお、レーザダイオード６１の発光点は、コリメータレンズ６２の焦点に配置されている。
【００７８】
光源５２から出力されたレーザ光は、アパーチャ５５、シリンドリカルレンズ５６を通じて振動ミラー１０の反射面に入射される。振動ミラー１０は、振動ミラー１０のねじり振動方向が画像記録装置におけるレーザの主走査方向に一致するようになっている。これとともに、振動ミラー１０の曲げ振動方向が画像記録装置における感光体の送り方向である副走査方向に一致するように配置されて取り付けられている。シリンドリカルレンズ５６は、レーザ光を副走査方向に収束させてミラー５に照射するが、収束された結像点はミラー５の面上から若干光軸方向にずれた位置となるよう構成されている。これは、結像点をミラー５の面上と一致させるとミラーで反射した光は一点上から出るため振動ミラー１０を曲げ振動させてもビームは副走査方向に変位しないためである。
【００７９】
振動ミラー１０により偏向されたレーザ光は結像レンズ系５４に入射される。ここでは、結像レンズ系５４は、２枚のアクリルレンズにより構成されており、振動ミラー１０により偏向されたレーザ光を、感光体上の走査速度が略同一となる状態で感光体上にスポット状に結像させる。すなわち、結像レンズ系５４は、正弦的に振動する振動ミラー１０により反射され、入射角が時間とともに三角関数的に変化するレーザ光を、感光体上に等間隔なスポット列として結像させるアークサインθレンズになっている。
【００８０】
反射ミラー６４および振幅検出センサ６５およびスリット６６は、振動ミラー１０によって走査され感光体に記録が行われる領域の両方の外側に１組ずつ設けられていて、走査されたレーザ光は反射ミラー６４で反射された後、スリット６６を通って振幅検出センサ６５に入射されるよう構成されている。また、振幅検出センサ６５は図示しない制御回路に接続されている。振動ミラー１０は、これらの反射ミラー６４を越えて外側まで走査されるよう大きな振幅を持って振動するよう駆動され、これにより１往復の振動の間にそれぞれの振幅検出センサ６５から２回ずつ検出信号が出力される。
【００８１】
ここで、２つの振幅検出センサ６５からの信号間の時間が一定になるよう制御すれば、振動ミラー１０のねじり振動の振幅は一定に保たれ、これにより画像も所定の位置に記録されるものである。また、スリット６６は図１０に示すように光が通過するスリット幅が副走査方向に次第に変化するような形状となっている。このため、ビームの副走査方向における通過位置が変化するとスリットを横切るのにかかる時間が変化し、振幅検出センサ６５における検出パルス幅や検出光量が変化するよう構成されている。したがって、ビームが通過するときの検出パルス幅や検出光量によってビームが通過する副走査位置を検出することが可能となる。
【００８２】
上記のような構成の振動ミラー１０のコイル９に対して、図４の電流波形によって駆動が行われる。ここで、ねじり振動と曲げ振動の共振周波数が駆動周波数に一致していれば変位の位相関係は所定の関係が保たれてミラーから反射されるビームは図３（ａ）に示すようにねじり振動の原点と曲げ振動の原点が一致した８の字状を描くことになる。しかしながら、温度変化などによって共振周波数が変化したりして駆動周波数と共振周波数にずれが発生すると電流波形に対する振動変位の位相が変化するため、主走査方向と副走査方向における変位の位相関係がずれることがある。すると、ビームが描く形状が変化し、例えば図３（ｂ）に示すようなねじり振動の原点と曲げ振動における原点が一致しない形状を描くことになったりする。
【００８３】
図中の点Ｅ、Ｆは振幅検出センサ６５により検出が行われる位置に対応する点を示しており、ビームが描く軌跡が正常かどうかは、このＥ、Ｆ点におけるビームの副走査位置を検出することで判定可能である。つまり、この副走査位置の検出によりねじり振動と曲げ振動の変位の位相関係を調べることができる。検出された変位の位相関係の結果から、ねじり振動のためのコイル９（ｂ）、９（ｄ）の駆動パルスの位相に対して、曲げ振動のためにコイル９（ａ）、９（ｃ）に加える駆動パルスの位相を変化させることでビームが８の字を描くように調整することが可能である。
【００８４】
以上のようにして、常にねじり振動における原点と曲げ振動における原点が一致するようコントロールされている。さらに上記のように位相を合わせた上で、Ｅ、Ｆ点での副方向位置を検出することで曲げ振動方向の振幅量を測定することが可能であり、この測定結果に基づいてコイル９（ａ）、９（ｃ）に加える駆動パルスの電流値またはパルス幅を制御することで曲げ振動の振幅を一定に保つことができる。
【００８５】
上記のような構成において、感光体７０が図９の矢印の方向に一定速度で回転しながら記録が行われるときに、感光体７０に対し図９中の左側から右側に向けて記録が行われる。この際に走査ビームを図３（ａ）の矢印Ｇ方向になるように走査させるとともに、図９中の右側から左側に向けて記録が行われるときに図３（ａ）の矢印Ｈ方向の走査が行われるようにすれば、往復記録時のビーム走査を副走査方向において、ほぼ平行になるように補正できるものである。副走査方向の補正量は、曲げ振動の振幅を変えることで調整することが可能である。
【００８６】
以上のように、本発明の画像記録装置によれば、振動ミラーの往復とも記録に用いることができるため記録の高速化が可能であるとともに、往復記録時に走査ビームの副走査方向における位置補正を行うことができ、副走査方向にほぼ一定間隔の記録を行うことができて画像品質を良好に保つことが可能なものである。
【００８７】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、種々の変形および応用が可能である。例えば、上記実施形態では、振動子に金属材料を用いた場合について説明したが、シリコン材料を用いた場合でも  適用可能である。
【００８８】
以上説明したように、本発明によれば、安価で簡単な構成で二次元走査が可能な振動ミラーを提供することが可能であり、また、高速記録が可能で画像品質の良好な画像記録装置を提供することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の振動ミラー及び画像記録装置は、画像形成装置、レーザプリンタ、デジタル複写機などに利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態における振動ミラーの構造を示す概略斜視図。
【図２】振動ミラーにおける曲げ振動モードを示す側面図。
【図３】振動ミラーにより走査されるビームの軌跡を示す図。
【図４】振動ミラーの駆動電流波形例を示す図。
【図５】振動ミラーの他の駆動電流波形例を示す図。
【図６】振動ミラーの曲げ振動の共振周波数調整方法例を示す図。
【図７】振動ミラーの構造を示す概略図。
【図８】振動ミラーの駆動電流波形例を示す図。
【図９】本発明の一実施形態における画像記録装置の概略平面図。
【図１０】スリットの形状例を示す図。
【符号の説明】
【００９１】
１    振動子
２    枠体
３    梁
４    支持部
５    ミラー
６    永久磁石
７    調整部材
８    コア
９    コイル
１０    振動ミラー
２１    共振周波数調整片
５０    レーザスキャニングユニット
５２    光源
５４    結像レンズ系（アークサインθレンズ）
５６    シリンドリカルレンズ
６４    反射ミラー
６５    振幅検出センサ
６６    スリット
７０    感光体
【図１】
2010032827.tif 000003
【図２】
2010032827.tif 000004
【図３】
2010032827.tif 000005
【図４】
2010032827.tif 000006
【図５】
2010032827.tif 000007
【図６】
2010032827.tif 000008
【図７】
2010032827.tif 000009
【図８】
2010032827.tif 000010
【図９】
2010032827.tif 000011
【図１０】
2010032827.tif 000012