(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射するレーザ光を偏向して被走査面を走査する偏向器であって、第１の偏向方向と該第１の偏向方向とは反対の第２の偏向方向とに往復動作して、前記レーザ光源から出射するレーザ光を偏向する偏向素子と、前記偏向素子を駆動する駆動装置とを有する偏向器と、
前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光を受光し、それに基づく出力を行う受光センサと、
前記駆動装置による前記偏向素子の駆動を制御するコントローラと、
を有し、前記偏向素子の往復動作の１周期中に第１偏向方向にレーザ光を偏向して前記被走査面を走査し、且つ、前記第１偏向方向と反対の第２偏向方向にレーザ光を偏向して前記被走査面を走査する光学走査装置において、
前記コントローラは、前記第１偏向方向にレーザ光を偏向して前記被走査面を走査した後で前記第２偏向方向にレーザ光を偏向して前記被走査面を走査する前までの期間における、前記偏向器によって該第１の偏向方向に偏向走査されるレーザ光が前記受光センサへの入射する光量が減少することにより前記受光センサの出力が変化する第１のタイミングと、前記偏向器によって該第２の偏向方向に偏向走査されるレーザ光が前記受光センサへの入射する光量が増加することにより前記受光センサの出力が変化する第２のタイミングと、に基づき前記駆動装置による前記偏向素子の駆動を制御することを特徴とする光学走査装置。
【請求項２】
前記第１の偏向方向に関して前記受光センサの下流側に設けられ、前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光が前記受光センサに入射することを規制する規制部を有し、
前記第１のタイミングは、前記第１の偏向方向に偏向走査されるレーザ光が前記受光部及び前記規制部に入射しているタイミングであり、前記第２のタイミングは、前記第２の偏向方向に偏向走査されるレーザ光が前記受光部及び前記規制部に入射しているタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
【請求項３】
前記コントローラは、更に、前記第２偏向方向にレーザ光を偏向して前記被走査面を走査した後で前記第１偏向方向にレーザ光を偏向して前記被走査面を走査する前までの期間における、前記偏向器によって該第２の偏向方向に偏向走査されるレーザ光が前記受光センサに入射する光量が減少することにより前記受光センサの出力が変化する第３のタイミングと、前記偏向器によって該第１の偏向方向に偏向走査されるレーザ光が前記受光センサへ入射する光量が増加することにより前記受光センサの出力が変化する第４のタイミングと、に基づき前記駆動装置による前記偏向素子の駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
【請求項４】
前記第１の偏向方向に関して前記受光センサの上流側に設けられ、前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光が前記受光センサに入射することを規制する別の規制部を有し、
前記第３のタイミングは、前記第２の偏向方向に偏向走査されるレーザ光が前記受光部及び前記規制部に入射しているタイミングであり、前記第４のタイミングは、前記第１の偏向方向に偏向走査されるレーザ光が前記受光部及び前記規制部に入射しているタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
【請求項５】
前記偏向素子は、２つの可動子と、前記２つの可動子を連結するねじりばねとを有し、前記２つの可動子のうちの１つがレーザ光を反射する反射鏡であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学走査装置。
【請求項６】
前記コントローラが、第１周波数と、該第１周波数の２倍の第２周波数とを合成して前記駆動装置による前記偏向素子の反射鏡の駆動を制御することによって、前記偏向素子の往復動作による１周期中の一部区間において、前記偏向素子の反射鏡がレーザ光を略等角速度で偏向走査することを特徴とする請求項５に記載の光学走査装置。
【請求項７】
前記偏向素子を保持する保持部材を有し、
前記規制部が、前記保持部材に一体的に成型されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学走査装置。
【請求項８】
前記保持部材及び前記規制部は、樹脂材料によって成型されていることを特徴とする請求項７に記載の光学走査装置。
【請求項９】
前記受光センサが、前記保持部材に固定されていることを特徴とする請求項７または８に記載の光学走査装置。
【請求項１０】
前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光を被走査面上に結像させる結像レンズを有し、
前記受光センサは、前記保持部材の前記偏向素子が固定されている側とは反対側に組み付けられており、前記結像レンズに対して前記偏向素子よりも離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の光学走査装置。
【請求項１１】
前記駆動装置が、前記保持部材に固定されており、前記駆動装置と前記受光センサは同一の電気回路基板上に実装されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の光学走査装置。
【請求項１２】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射するレーザ光を偏向走査する偏向器であって、往復動作して、前記レーザ光源から出射するレーザ光を偏向する偏向素子と、前記偏向素子を駆動する駆動装置とを有する偏向器と、
前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光を被走査面上に結像させる結像レンズと、
前記偏向素子を保持する保持部材と、
前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光を検知する１つの検知部材であって、前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光を受光する１つの受光センサと、前記受光センサに入射するレーザ光を規制する規制部とを有する１つの検知部材と、
を有する光学走査装置において、
前記規制部は前記保持部材に一体的に形成され、前記受光センサが前記保持部材の前記偏向素子が固定されている側とは反対側に固定され、前記結像レンズに対して前記偏向素子よりも離れた位置に配置されていることを特徴とする光学走査装置。
【請求項１３】
前記保持部材及び前記規制部は、樹脂材料によって成型されていることを特徴とする請求項９に記載の光学走査装置。
【請求項１４】
前記駆動装置が、前記保持部材に固定されており、前記駆動装置と前記受光センサは同一の電気回路基板上に実装されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の光学走査装置。
【請求項１５】
前記偏向器によって主走査方向に偏向走査されたレーザ光を被走査面上に結像させる結像レンズを有し、
前記規制部は、前記結像レンズの主走査方向における一端近傍を通過して前記受光センサに入射するレーザ光を規制する第１エッジと、前記結像レンズの主走査方向における他端近傍を通過して前記受光センサに入射するレーザ光を規制する第２エッジとを備えることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の光学走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に用いられる光学走査装置に関するものである。さらに詳しくは、微細電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術によって製造された偏向ミラー（以下、ＭＥＭＳミラーと称す）を用いてレーザ光を偏向走査する光学走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、共振振動によりＭＥＭＳミラーが往復動作する光偏向装置として、特開２００５−１９５８６９が提案されている。ＭＥＭＳミラーを用いた光偏向装置は、ポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用した光偏向装置に比べて、次のような特徴を備える。すなわち、光偏向装置を大幅に小型化することが可能であること、消費電力が少ないこと、ミラー面の面倒れが理論的に存在しないこと、である。特に、Ｓｉ（シリコン）単結晶から半導体プロセスによって製造されるＭＥＭＳミラーを有する光偏向装置は、理論上金属疲労が無く耐久性にも優れている等の特徴がある。
【０００３】
特開２００５−１９５８６９号公報（特許文献１）で提案されている光学走査装置の構成を、図１４に示す。
【０００４】
レーザ光源１６２から出射したレーザ光束はコリメータレンズ６３１、シリンドリカルレンズ６３２を介してＭＥＭＳミラー６５１に導光される。ＭＥＭＳミラー６５１は不図示の駆動手段によって往復動作し、レーザ光束を偏向走査する。
【０００５】
この偏向走査されたレーザ光束の大半は走査レンズ１６６、折り返しミラー１６８を介して被走査面上に結像し、画像書き込みに用いられる。
【０００６】
また、偏向走査されたレーザ光束の一部はセンサ前ミラー１６９ａ、１６９ｂによってそれぞれ方向を変えられ、受光センサ１６０ａ、１６０ｂにそれぞれ入射し、入射したレーザ光を受光センサ１６０ａ、１６０ｂが検出し、電気信号を出力する。なお、１６１は上述した各種構成部品が取り付けられている光学箱である。
【０００７】
この受光センサ１６０ａ、１６０ｂから出力された電気信号に基づき、ＭＥＭＳミラー６５１の共振周波数と不図示の駆動手段の駆動周波数のズレなどを監視し、不図示の駆動手段の駆動周波数や振幅を変化させ、所望の偏向動作が得られるように制御している。
【特許文献１】特開２００５−１９５８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来例において、受光センサ１６０ａ、１６０ｂからの出力に基づきＭＥＭＳミラー６５１の駆動を制御する場合、レーザ光束の偏向はＭＥＭＳミラー６５１の往復動作によって行なわれる。そのため、ＭＥＭＳミラー６５１の往復動作の１周期につき受光センサ１６０ａ、１６０ｂには、偏向走査されたレーザ光束がそれぞれ２回入射する。この場合、各受光センサに入射する２回のレーザ光束は双方向に走査している。このように、走査方向が互いに逆向きの構成で、制御信号として受光センサにレーザ光束が入射したタイミングの電気信号を使う場合、一般的な受光センサの受光面は一定の幅を有するため、走査方向が逆向きのレーザ光束が受光面に入射し始める位置と入射角度が異なる。つまり、受光面への入射開始タイミングを検知する方法ではＭＥＭＳミラーの偏向角が異なる時のレーザ光束を検知することになり、正確な検出や制御が出来ないという問題があった。
【０００９】
この問題に対するひとつの解決手段として、２分割センサを用いる手法が考えられる。２分割センサは、２つの受光センサを走査方向に近接して配置しており、その上をレーザ光束が通過することで順次出力される２つの受光センサの出力が交差する時の信号を出力するものである。よって、レーザ光束が左右どちらの方向から走査した場合であっても同一の偏向角で偏向されたレーザ光束を検知することができる。しかし、２分割センサは通常の受光センサに比べて高価であるといった短所がある。
【００１０】
上記問題点に鑑み、本出願に係る発明は、ＭＥＭＳミラーが往復動作する光偏向器によってレーザ光束が双方向に偏向走査する場合でも、同一の偏向角で偏向走査されたレーザ光束を安価な１つの受光センサで検知することを目的とする。さらには、ＭＥＭＳミラーによって常に画像領域内において略等速な光走査を実現できる光学走査装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本出願に係る発明は、以下のように光学走査装置を構成する。
【００１２】
レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射するレーザ光を偏向して被走査面を走査する偏向器であって、第１の偏向方向と該第１の偏向方向とは反対の第２の偏向方向とに往復動作して、前記レーザ光源から出射するレーザ光を偏向する偏向素子と、前記偏向素子を駆動する駆動装置とを有する偏向器と、前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光を受光し、それに基づく出力を行う受光センサと、前記駆動装置による前記偏向素子の駆動を制御するコントローラと、を有し、前記偏向素子の往復動作の１周期中に第１偏向方向にレーザ光を偏向して前記被走査面を走査し、且つ、前記第１偏向方向と反対の第２偏向方向にレーザ光を偏向して前記被走査面を走査する光学走査装置において、前記コントローラは、前記第１偏向方向にレーザ光を偏向して前記被走査面を走査した後で前記第２偏向方向にレーザ光を偏向して前記被走査面を走査する前までの期間における、前記偏向器によって該第１の偏向方向に偏向走査されるレーザ光が前記受光センサへの入射する光量が減少することにより前記受光センサの出力が変化する第１のタイミングと、前記偏向器によって該第２の偏向方向に偏向走査されるレーザ光が前記受光センサへの入射する光量が増加することにより前記受光センサの出力が変化する第２のタイミングと、に基づき前記駆動装置による前記偏向素子の駆動を制御する。
【００１３】
レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射するレーザ光を偏向走査する偏向器であって、往復動作して、前記レーザ光源から出射するレーザ光を偏向する偏向素子と、前記偏向素子を駆動する駆動装置とを有する偏向器と、前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光を被走査面上に結像させる結像レンズと、前記偏向素子を保持する保持部材と、前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光を検知する１つの検知部材であって、前記偏向器によって偏向走査されたレーザ光を受光する１つの受光センサと、前記受光センサに入射するレーザ光を規制する規制部とを有する１つの検知部材と、を有する光学走査装置において、前記規制部は前記保持部材に一体的に形成され、前記受光センサが前記保持部材の前記偏向素子が固定されている側とは反対側に固定され、前記結像レンズに対して前記偏向素子よりも離れた位置に配置されている。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、レーザ光束が偏向素子の往復動作によって双方向に偏向走査する場合においても、同一の偏向角で偏向走査された時のレーザ光束を安価な構成で精度良く検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明を適用できる第１の実施例に係る光学走査装置を表す斜視図である。同図において、１はレーザ光源ユニット、２はシリンドリカルレンズ、３は偏向素子に入射する前のレーザ光束を反射する反射ミラー、４はレーザ光束を主走査方向に偏向走査する偏向素子であるＭＥＭＳミラー、５は結像レンズとしての走査レンズである。６ａ、６ｂは走査レンズ５の主走査方向における両端近傍に１個づつ配置された第１反射部材及び第２反射部材であるセンサ前ミラー、７ａ、７ｂはセンサ前レンズである。８は受光センサ、９ａ、９ｂは受光センサ８の手前に配置されたスリットを有する規制部材の第１規制部及び第２規制部である。１０はＭＥＭＳミラー４を保持する保持部材としてのＭＥＭＳミラーホルダであり、１１は前述した各種光学部品を保持する光学箱である。ＭＥＭＳミラーホルダ１０は、ＭＥＭＳミラー４及び受光センサ８を保持しており、これらＭＥＭＳミラー４、受光センサ８、ＭＥＭＳミラーホルダ１０などは一体のＭＥＭＳミラーユニット１２を形成している。
【００１８】
図２はＭＥＭＳミラーユニット１２の分解斜視図である。同図において、２１は透磁性の高い材質で出来たコア、２２はコイルである。ここで、コア２１とコイル２２はＭＥＭＳミラー４を駆動する駆動装置を構成している。尚、コア２１、コイル２２は接着、圧入等でＭＥＭＳミラーホルダ１０に固定されている。２３は永久磁石であり、ＭＥＭＳミラー４に接着等で固定されている。２４は受光センサ８が実装された電気回路基板であり、ＭＥＭＳミラーホルダ１０に不図示のビス等で固定されている。
【００１９】
図３に偏向素子であるＭＥＭＳミラー４の構成を示す。ＭＥＭＳミラー４は、シリコンウェハをエッチング加工して作成されたものであり、第１可動子３１、第２可動子３２、外枠３３、一対の第１ねじりばね３４、同じく一対の第２ねじりばね３５からなっている。ここで、第１可動子３１は、レーザ光束を反射する反射鏡の役割を果たしている。また、第１ねじりばね３４は第１可動子３１と第２可動子３２を連結し、第２ねじりばね３５は第２可動子３２と外枠３３を連結している。永久磁石２３は第２可動子３２に接着等で固定されている。ここで、第１可動子３１、第２可動子３２、第１ねじりばね３４、第２ねじりばね３５は２つの振動モードを有する振動系をなしており、それらの固有振動数の一方が他方の略２倍になる様に構成されている。
【００２０】
図４は、図３の切断線Ａ−Ａで切断したＭＥＭＳミラーユニット１２の断面図である。同図に示すように、永久磁石２３に相対する位置にコア２１が配置されており、このコア２１にコイル２２が巻回されている。これら永久磁石２３、コア２１、コイル２２は、電磁アクチュエータを構成しており、コイル２２に電流を流すと、永久磁石２３にトルクが作用し、第２可動子３２が駆動される。ここで、ＭＥＭＳミラー４と、電磁アクチュエータにより、偏向器は構成されている。
【００２１】
次に、本光学走査装置の動作について図５を用いて説明する。尚、図５は、本光学走査装置の２つの規制部を備える光学系を模式的に示したものである。レーザ光源ユニット１は、略平行、若しくは、所望の収束率を持ったレーザ光束Ｌ１を出射する。このレーザ光束Ｌ１はシリンドリカルレンズ２を通過することによって主走査方向と略直交する方向である副走査方向（図５における紙面の法線方向）にのみ集光される。さらに、反射ミラー３によって方向を変えられたレーザ光束Ｌ１は、ＭＥＭＳミラー４上に主走査方向に長い線像として入射する。前述の電磁アクチュエータにより往復揺動駆動されるＭＥＭＳミラー４によって、レーザ光束が偏向走査され、走査レンズ５を経て被走査面上Ｓに結像する。また、ＭＥＭＳミラー４によって偏向走査されたレーザ光束の一部は、走査レンズ５の主走査方向における両端近傍にそれぞれ配置された２つの反射部材であるセンサ前ミラー６ａ、６ｂに入射し、方向を変えられてＭＥＭＳミラー４の配置側に戻される。センサ前ミラー６ａ、６ｂによってそれぞれ反射されたレーザ光束は、規制部材の第１規制部９ａと第２規制部９ｂの間のスリットを通過して１つの受光センサ８に入射する。ここで、１つの受光センサ８と、受光センサ８の手前に配置された第１規制部９ａ及び第２規制部９ｂを有する規制部材とにより、検知部材が構成されている。
【００２２】
レーザ光束の偏向走査は、ＭＥＭＳミラー４の回転軸を中心とした揺動による往復動作によって行なわれる。その為、ある時間にレーザ光束が矢印Ｆ方向（第１の偏向方向）に偏向走査されていた場合、レーザ光束は第１反射部材であるセンサ前ミラー６ａを介して受光センサ８に入射する。そして、ＭＥＭＳミラー４の揺動が最大振り角まで達した後、レーザ光束の偏向方向は反転してレーザ光束が矢印Ｒ方向（第２の偏向方向）に偏向走査され、再度センサ前ミラー６ａを介して受光センサ８にレーザ光束が入射する。その後、レーザ光束は走査レンズ５に入射する領域を通過し被走査面上に走査線Ｓを形成した後、今度は第２反射部材であるセンサ前ミラー６ｂを介して受光センサ８に入射する。さらにその後、ＭＥＭＳミラー４が最大振り角に達して偏向方向が再反転し、もう一度センサ前ミラー６ｂを介して受光センサ８に入射する。よって、ＭＥＭＳミラー４の一回の往復動作につき、受光センサ８には４回のレーザ光束の入射があり、受光センサ８はその都度４つの信号出力を発生させる。つまり、ＭＥＭＳミラー４の往復動作による１周期中に４回のレーザ光束の入射タイミング（時間）を検知することができる。
【００２３】
本実施例においては、２つの周波数成分を合成してＭＥＭＳミラー４を駆動することにより、画像領域（走査レンズ５を通過する領域）において、略等角速度の光走査を実現している。図６にＭＥＭＳミラー４の駆動を制御するコントローラを示す。同図において６１、６２は周波数ｆ（第１周波数）及び２ｆ（第２周波数）の正弦波を発生させる任意波形発生器である。尚、この周波数ｆ及び２ｆは前述の振動系が持つ２つの固有振動数に略一致する周波数であり、本実施例では、例としてｆ＝２０００Ｈｚ（２ｆ＝４０００Ｈｚ）とする。各々の正弦波の位相及び振幅は、演算部６３の指令により任意に変更可能である。任意波形発生器６１、６２によって生成された２つの正弦波は加算器６４によって足しあわされた後に増幅器６５により増幅され、コイル２２に電流が流される。演算部６３は、受光センサ８からの１周期につき４回の信号出力６６が所望の時間間隔になる様に、任意波形発生器６１、６２各々の正弦波の位相及び振幅を制御する。このようにして、コントローラは、センサ前ミラー６ａ、６ｂを介して１つの受光センサ８上を通過するレーザ光束の時間間隔（１周期あたり４つの時間間隔）が各々所望の設定時間になるように駆動装置の駆動を制御している。
【００２４】
次に、本実施例のＭＥＭＳミラー４の制御方法について詳述する。
【００２５】
２つの周波数成分をもって駆動されるＭＥＭＳミラー４の偏向角θは、次のように表現される。
【００２６】
【数１】
0005451047.tif 000002
【００２７】
ここで、
Ａ１  ：  第１の振動運動の振幅
ω１  ：  第１の振動運動の角周波数
φ１  ：  第１の振動運動の位相
Ａ２  ：  第２の振動運動の振幅
ω２  ：  第２の振動運動の角周波数
φ２  ：  第２の振動運動の位相
ｔ  ：  第１の振動運動の１周期内の任意の時間を基準とした時の時間
を示す。
【００２８】
ここで、
Ａ１＝１、Ａ２＝０．２、φ１＝φ２＝０、
ω１＝２π×２０００［Ｈｚ］、ω２＝２π×４０００［Ｈｚ］
とすると、偏向角θ及び、角速度θ´は図７に示すようになる。尚、図７（ａ）は縦軸を偏向角θ、横軸を時間とし、図７（ｂ）は、縦軸を角速度θ´、横軸を時間としており、いずれもＭＥＭＳミラー４の往復動作の１周期分を表している。
【００２９】
図７（ａ）の太線は、式（１）で表現されるＭＥＭＳミラー４の偏向動作であり、正弦波（細線で示す）に比べ、鋸波に近くなる。図７（ｂ）に示す様に、画像領域としての一部区間（本実施例ではおよそ０．１８〜０．３２ｍｓｅｃの区間）において、正弦波に比べて角速度変化が少ない、略等角速度を実現している。
【００３０】
図７（ａ）の７１及び７２は各々、センサ前ミラー６ａ、６ｂによって反射されたレーザ光束が第１規制部９ａの第１エッジもしくは第２規制部９ｂの第２エッジを通過して受光センサ８に入射する位置である。ここで、各々のレーザ光束が受光センサ８に入射する前にセンサ前ミラー６ａ、６ｂに入射する位置が、ＭＥＭＳミラー４の振幅中心に対して成す角度をそれぞれθ１、θ２とする。
【００３１】
ここで、センサ前ミラー６ａ、６ｂを介して受光センサ８にレーザ光束が入射する１周期中に計４回の時間の目標値をｔ１０、ｔ２０、ｔ３０、ｔ４０とすると、本実施例ではおよそ、
ｔ１０  ＝  ０．０５２ｍｓｅｃ
ｔ２０  ＝  ０．１５４ｍｓｅｃ
ｔ３０  ＝  ０．３４６ｍｓｅｃ
ｔ４０  ＝  ０．４４８ｍｓｅｃ
となる。
【００３２】
実際の制御においては、受光センサ８からの１周期中に４回の出力時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）を定期的に監視する。それらが目標値ｔ１０、ｔ２０、ｔ３０、ｔ４０と一致する若しくは予め定められた許容ズレ範囲内に収まるように、Ａ１、Ａ２、φ１、φ２を変化させる。
【００３３】
この様な制御を行なうことによって、常に画像領域内において略等速な光走査を実現している。
【００３４】
上記のように共振振動により往復動作する偏向素子を用いる場合、受光センサ８には１周期中に双方向から偏向走査されるレーザ光束が２回ずつ入射することになる。
【００３５】
ここで、規制部のエッジの効果について説明する。規制部を設けずに、ＭＥＭＳミラー４を用いて双方向から偏向走査されるレーザ光束の同一の偏向角における位置を１つの受光センサ８で検知しようとすると、受光センサ８の受光面への入射開始タイミングと入射終了タイミングを検知する必要がある。しかし、入射終了タイミングを受光面の端部のみでシャープに検知することは、受光センサやそのパッケージの製造精度上、非常に困難である。そのため、規制部を設けない構成では、同一の偏向角で偏向された時のレーザ光束を受光センサが精度良く検出することが出来ないという問題がある。そこで、本実施例では受光センサとは別に規制部を備える規制部材を設け、規制部のエッジをレーザ光束が通過するタイミングを受光センサが検知する構成とすることにより、同一の偏向角で偏向された時のレーザ光束を受光センサが精度良く検出することができる。更に、規制部が樹脂材料によって成型されている場合には、成型時に規制部の角が９０度もしくは鋭角の場合に稜線にまで樹脂材料を綺麗に行き渡らせることが難しく、規制部の稜線が精度よく成型できないという問題がある。そこで、本実施例では、規制部の角が鈍角となるようにテーパ面を有する形状に樹脂材料によって成型している。そして、テーパ面の鈍角を成す一稜線を規制部のエッジとして用いることにより、精度の良い直線を有するエッジ形状を得ている。この構成により、偏向器によって偏向されたレーザ光束が精度の良いエッジ（テーパ面の一稜線）を通過するタイミングを受光センサに検出させているので、入射開始タイミング及び入射終了タイミングをシャープに検知することを可能としている。更には、エッジであるテーパ面の一稜線が偏向器によってレーザ光束が偏向される主走査方向に対して垂直な方向（副走査方向）に一致するように規制部を配置することにより、温度変化等の要因による各種光学部品の位置ずれによってレーザ光束が副走査方向にずれて受光センサに入射したとしても、レーザ光束のエッジを通過するタイミングがずれないように構成することができる。このように、本実施例の特徴は、ＭＥＭＳミラー４を用いて双方向から偏向走査されるレーザ光束が１つの受光センサ８に入力する場合でも、規制部を有する規制部材を用いることにより、同一の偏向角で偏向された時のレーザ光束を、１つの規制部につき２回、１つの受光センサ８で検知することができることである。これにより、ＭＥＭＳミラーによって常に画像領域内において略等速な光走査を実現できる光学走査装置を安価に提供することができる。
【００３６】
図８及び図９を用いて１つの受光センサ８と１つの規制部での検知手法を説明する。図８は、本光学走査装置の１つの規制部を備える光学系を模式的に示したものである。図５について説明した光学系との違いは、第１規制部９ａ、第２規制部９ｂという２つの規制部を備えるか、規制部９ａという１つの規制部だけを備えるかという点である。よって、規制部以外の光学系としては同様の構成を用いているため、説明を省略する。図９は１つの規制部９ａのエッジを通過する前後のレーザ光束とそれに対応する受光センサ８の出力を表している。８は受光センサ、９ａは規制部、２０３ａ、２０３ｂはレーザ光束であり、各レーザ光束に関して３つの光束を記している。３つの光束のうち、破線２本は規制部９ａのエッジを通過する前後の光束、太線は規制部９ａのエッジを通過するタイミング（時間）として検出されて演算処理される光束であり、θａ、θａ’はレーザ光束の入射角度である。図９下部のグラフは時間経過における受光センサ８からの出力を示すグラフで、横軸が時間、縦軸が受光センサ８からの出力となっている。なお、図９（ａ）と図９（ｂ）では、レーザ光束が走査される方向が逆であり、それに伴いグラフの時間軸の向きも逆にして表示している。図９（ａ）のように受光センサ８側から規制部９ａに向かってレーザ光束２０３ａが走査する場合、レーザ光束２０３ａが規制部９ａのエッジを通過するまでは、図中時間ｔａのように受光センサ８にはレーザ光束２０３ａが入射して信号が出力されている。その後、規制部９ａのエッジを通過し終わると、図中時間ｔｂのように規制部９ａによってレーザ光束２０３ａが遮られ信号が出力されなくなる。このような挙動を示すことから、レーザ光束の規制部９ａのエッジを通過する第１のタイミング（時間）は受光センサ８の出力信号の立ち下がり時間となる。具体的には図９（ａ）下部のグラフのように受光センサ８からの出力があるスライスレベルＳＬを下回った瞬間の時間ｔｄｏｗｎをレーザ光束の規制部９ａのエッジを通過するタイミング（時間）として受光センサ８は検出する。
【００３７】
また図９（ｂ）のように規制部９ａから受光センサ８側に向かってレーザ光束２０３ｂが走査する場合、レーザ光束２０３ｂが規制部９ａのエッジを通過するまでは、図中時間ｔｃのように受光センサ８に入射するレーザ光束２０３ｂは規制部９ａによって遮られている。よって、受光センサ８にはレーザ光束２０３ｂは入射しないので信号が出力されない。その後、規制部９ａのエッジを通過し終わると図中時間ｔｄのように受光センサ８にはレーザ光束２０３ｂが入射し、信号が出力される。このような挙動を示すことから、レーザ光束の規制部９ａのエッジを通過する第２のタイミング（時間）は受光センサの出力信号の立ち上がり時間となる。具体的には図９（ｂ）下部のグラフのように受光センサの出力が、あるスライスレベルＳＬを越えた瞬間の時間ｔｕｐをレーザ光束の規制部９ａのエッジを通過するタイミング（時間）として受光センサ８は検出する。
【００３８】
この手法を用いるとθａ≒θａ’となり、レーザ光束がどちら側から走査しても、略同一角度で入射するレーザ光束の規制部９ａのエッジを通過するタイミング（時間）を処理することができる。つまり、同一の偏向角で偏向された双方向のレーザ光束が通過するタイミングの両方を１つの受光センサ８で精度良く検知できる。
【００３９】
上記信号処理手法を、２つの規制部９ａ、９ｂを有する規制部材を備える検知部材で用いた時の概略を図１０に示す。尚、図１０（ａ）はＭＥＭＳミラー４の１周期の偏向角と受光センサ８からの出力とを示すグラフである。上側がＭＥＭＳミラー４の偏向角と走査時間の関係を示すグラフ、下側が受光センサ８からの出力と走査時間の関係を示すグラフとなっている。偏向角について示すグラフ中において、θｍａは走査方向における一端側のレーザ光束が規制部９ａのエッジを通過する時のＭＥＭＳミラー４の偏向角、θｍｂは走査方向における他端側のレーザ光束が規制部９ｂのエッジを通過する時のＭＥＭＳミラー４の偏向角である。図１０（ｂ）と図１０（ｃ）は、本光学走査装置の２つの規制部を備える光学系を模式的に示した図５の受光センサ８の周辺を拡大した図である。ＦＢＤ、ＲＢＤはそれぞれ、ＭＥＭＳミラー４によってＦ方向、Ｒ方向（Ｆ方向と反対の方向）に偏向走査されたレーザ光束が受光センサ８上を走査する方向である。
【００４０】
１周期中での信号処理を順に説明する。まず、ＭＥＭＳミラー４によってＦ方向に偏向走査されたレーザ光束ＦＢＤが、偏向角がθｍａとなった時に規制部９ａのエッジを通過して受光センサ８から信号が出力される（図中（１））。この時受光センサ８上では、図１０（ｂ）のようにＦ方向にレーザ光束ＦＢＤが走査するので、レーザ光束の規制部９ａのエッジを通過する第１のタイミング（時間）は受光センサ８の立ち下がり信号となる。その後、偏向方向がＲ方向に逆転したレーザ光束ＲＢＤは、再び偏向角がθｍａとなった時に規制部９ａのエッジを通過して受光センサ８から信号が出力される（図中（２））。この時受光センサ８上では、図１０（ｃ）のようにＲ方向にレーザ光束ＲＢＤが走査するので、レーザ光束の規制部９ａのエッジを通過する第２のタイミング（時間）は受光センサ８の立ち上がり信号となる。そして、そのままＲ方向に偏向されたレーザ光束ＲＢＤが、偏向角がθｍｂとなった時に規制部９ｂのエッジを通過して受光センサ８から信号が出力される（図中（３））。この時受光センサ８上では、Ｒ方向にレーザ光束ＲＢＤが走査するので、レーザ光束の規制部９ｂのエッジを通過する第３のタイミング（時間）は受光センサ８の立ち下がり信号となる。そして、再度偏向方向がＦ方向に逆転したレーザ光束ＦＢＤは、再び偏向角がθｍｂとなった時に規制部９ｂのエッジを通過して受光センサ８から信号が出力される（図中（４））。この時受光センサ８上では、Ｆ方向にレーザ光束ＦＢＤが走査されるので、レーザ光の規制部９ｂのエッジを通過する第４のタイミング（時間）は受光センサ８の立ち上がり信号となる。
【００４１】
この手法によって、ＭＥＭＳミラーの往復動作の１周期あたり４つのレーザ光束がエッジを通過する第１乃至第４のタイミング（時間）があるうち各々２つずつ（図中（１）と（２）、（３）と（４））のタイミング（時間）を同一の偏向角で偏向されたレーザ光束を受光センサによって検知し、信号を出力することができる。よって、コントローラは、受光センサから信号として出力された４つの時間を演算処理し、各々所望の設定時間になるように、駆動装置によるＭＥＭＳミラーの駆動を制御することができる。なお、ここでは、２つの規制部のエッジをレーザ光が双方向にそれぞれ通過した計４回のタイミングに基づき、コントローラがＭＥＭＳミラーの駆動を制御する構成を示した。しかし、図８及び図９で示したような１つの規制部のエッジをレーザ光が双方向に通過した計２回のタイミングに基づき、コントローラがＭＥＭＳミラーの駆動を制御する構成であっても、ＭＥＭＳミラーの駆動が安定する系であれば構わない。以上のように、本実施例の構成によると、前述のような複数の周波数の合成により駆動されるＭＥＭＳミラーを用いる場合でも、規制部のエッジをレーザ光が通過するタイミングに基づいてコントローラがＭＥＭＳミラーの駆動を制御することにより、その偏向角の略等速制御も精度良く行なうことができる。
【００４２】
また、図２に示すように本実施例では、ＭＥＭＳミラー４を保持するＭＥＭＳミラーホルダ１０に、規制部９ａ、９ｂを備える規制部材を一体的に樹脂材料によって成型している。しかし、これまでに述べた効果を得るためには、この構成に限るものではなく、図１１に示すように、ＭＥＭＳミラーホルダ１０と規制部９ａ、９ｂとは別体に構成していてもよい。ただし、図２に示すように、ＭＥＭＳミラーホルダ１０に、規制部９ａ、９ｂを備える規制部材を一体的に樹脂材料によって成型している構成とすれば、規制部を備える規制部材とＭＥＭＳミラーホルダとを別々に成型している場合に比べ、製造コストを低く抑えることができる。また、規制部やＭＥＭＳミラーホルダは一般的に樹脂材料によって成型されていることが多いため、本実施例のように規制部９ａ、９ｂを備える規制部材とＭＥＭＳミラー４を保持するＭＥＭＳミラーホルダ１０とを一体成型していることにより、ＭＥＭＳミラー４の回転軸に対する規制部９ａ、９ｂのエッジの相対位置がずれにくくなる。そのため、温度環境の変化による熱膨張の影響も非常に軽微であり、等速性の悪化を抑えることができる。
【００４３】
さらに、駆動装置や受光センサ８もＭＥＭＳミラーホルダ１０に一体的に固定され、ＭＥＭＳミラーユニット１２としてユニット化している。これにより、受光センサとＭＥＭＳミラーとを別々の保持部材に保持させている場合に比べ、製造コストを低く抑えることができる。さらに、本実施例のような制御を行なう場合には、ＭＥＭＳミラー４によって偏向走査されたレーザ光束が受光センサ８に入射するときのＭＥＭＳミラー４の回転軸中心に対する角度が常に一定でなくてはならない。そうでないと、目標時間ｔ１０、ｔ２０、ｔ３０、ｔ４０そのものが変わってしまい、見込み通りの略等速性が得られないからである。よって、前述の従来例のように、受光センサを画像領域外の両端に配置したものでは、例えば温度環境が変化したりすると、ＭＥＭＳミラーユニットを保持する保持部材の熱膨張によって受光センサ８の位置（角度）が変化してしまい、等速性の悪化を生じる。ここで、ＭＥＭＳミラーユニットを保持する保持部材とは、本実施例においては光学箱１１に相当し、光学箱は典型的には樹脂材料によって成型されているものが多い。しかしながら、本実施例のように受光センサ８をＭＥＭＳミラー４と一体のユニット化しておけば、ＭＥＭＳミラー４の回転軸に対する受光センサ８の相対位置がずれにくくなる。そのため、温度環境の変化による熱膨張の影響も非常に軽微であり、等速性の悪化を抑えることができる。
【００４４】
さらに、図２に示すように本実施例では、受光センサ８は、ＭＥＭＳミラーホルダ１０のＭＥＭＳミラー４が固定されている側とは反対側に組み付けられている。そして、受光センサ８は、走査レンズ５に対してＭＥＭＳミラー４よりも離れた位置に配置されている。このような構成としたことにより、ＭＥＭＳミラーユニット１２の組立作業性を向上させるとともに、ＭＥＭＳミラー４と受光センサ８との副走査方向における近接配置を可能としている。したがって、組立作業性がよく、小型化できる光学走査装置を提供することができる。
【００４５】
本実施例では、ＭＥＭＳミラーユニット１２の構成部品として、１つのＭＥＭＳミラーホルダ１０に、規制部を備える規制部材を一体成型しており、更にＭＥＭＳミラー４、受光センサ８を固定することとしている。しかし、このＭＥＭＳミラーホルダ１０は製造上の都合により、複数の部品から構成されていてもよく、要は、ＭＥＭＳミラー４を保持する保持部と規制部とが一体で成型されていればよく、また、ＭＥＭＳミラー４と受光センサ８が一体にユニット化されていれば良い。
【００４６】
尚、本実施例では、ＭＥＭＳミラー４によって双方向に偏向走査されても同一の偏向角で偏向された時を受光センサ８で検知するレーザ光束が２種類あった。そして、その２つのレーザ光束を走査レンズの両端近傍に１個ずつ配置したセンサ前ミラーで反射して１つの受光センサに入射させていた。しかし、これに限られるものではない。要は、ＭＥＭＳミラーの往復動作によって双方向に偏向走査されるレーザ光束がエッジを通過するタイミング（時間）の立ち上がり時間と立ち下がり時間を使い分けてコントローラに入力することにより、常に同一の偏向角の時のレーザ光束を精度良く検知できる構成であれば良い。よって、図１２に示すように検知するレーザ光束の１つはセンサ前ミラー６ｃで折り返されたレーザ光束、もう１つはＭＥＭＳミラー４から直接入射するレーザ光束としても良い。
【００４７】
また、本実施例では、反射部材としてセンサ前ミラー６ａ、６ｂ（反射ミラー）を用いたが、反射機能を有する部材であれば、これに限られるものではない。例えば、反射面を２つ有する反射型プリズムであってもよい。
【実施例２】
【００４８】
図１３に、本発明を適用できる第２の実施例に係るＭＥＭＳミラーユニットを示す。同図において、８１は電気回路基板、８２は電気回路基板８１上に実装されたコネクタである。尚、その他の構成については実施例１と同じである為、説明は割愛する。
【００４９】
本実施例では、ＭＥＭＳミラー４の駆動用のコア２１、コイル２２と、受光センサ８が一つの電気回路基板８１上に実装されている。
【００５０】
具体的には、コイル２２はコア２１に巻回している。コア２１は電気回路基板８１に接着、カシメあるいはネジ止め等の手段で固定されている。コイル２２は電気回路基板８１の不図示のランド上にハンダ付け等で結線されている。
【００５１】
また、コネクタ８２には、コイル２２、受光センサ８の出力端子、受光センサ用電源などが結線されており、不図示のハーネスを介して不図示の制御回路と接続されている。
【００５２】
本実施例の構成では、実施例１の効果に加え、ＭＥＭＳミラー駆動用のコイル２２と受光センサ８を一つの電気回路基板８１上に実装することにより、部品点数を少なくできる。また、コネクタ８２にコイル２２と、受光センサ８とのインターフェースをまとめたことによって、組立作業性のよいＭＥＭＳミラーユニットを提供することができる。
【００５３】
尚、本実施例の構成は上述のものに限る物では無い。要は、コア２１、コイル２２など電磁アクチュエータを構成する電気部品と、受光センサ８とが同一の電気回路基板８１上に実装されていれば良い。すなわち、制御部の全部又は一部など、他の構成要素が電気回路基板８１上に存在していてももちろん良い。
【００５４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１に係る光学走査装置を表す斜視図。
【図２】実施例１に係るＭＥＭＳミラーユニットの分解図。
【図３】実施例１に係るＭＥＭＳミラーの正面図である。
【図４】実施例１に係るＭＥＭＳミラーユニットのＡ−Ａ断面図。
【図５】実施例１に係る光学走査装置の２つの規制部を備える光学系を表す概念図。
【図６】実施例１に係るＭＥＭＳミラーの駆動を制御する制御手段を表す概念図。
【図７】（ａ）実施例１に係るＭＥＭＳミラーの偏向動作における偏向角と時間との関係を表す概念図。（ｂ）実施例１に係るＭＥＭＳミラーの偏向動作における角速度と時間との関係を表す概念図。
【図８】実施例１に係る光学走査装置の１つの規制部を備える光学系を表す概念図。
【図９】（ａ）１つの規制部を用いた場合の受光センサからの出力と走査時間との関係を表す第１説明図。（ｂ）１つの規制部を用いた場合の受光センサからの出力と走査時間との関係を表す第２説明図。
【図１０】（ａ）実施例１に係る２つの規制部を用いた場合の走査時間とＭＥＭＳミラーの偏向角または受光センサからの出力との関係を表す説明図。（ｂ）実施例１に係る２つの規制部を用いた場合の受光センサでの検知方法を表す第１説明図。（ｃ）実施例１に係る２つの規制部を用いた場合の受光センサでの検知方法を表す第２説明図。
【図１１】実施例１の変形例に係る光学走査装置を表す斜視図。
【図１２】実施例１の他の変形例に係る光学系を表す概念図。
【図１３】実施例２に係るＭＥＭＳミラーユニットを表す斜視図。
【図１４】従来例の光学走査装置を表す説明図。
【符号の説明】
【００５６】
１  レーザ光源ユニット
４  ＭＥＭＳミラー（偏向素子）
８  受光センサ
９ａ  第１規制部
９ｂ  第２規制部
【図１】
0005451047.tif 000003
【図２】
0005451047.tif 000004
【図３】
0005451047.tif 000005
【図４】
0005451047.tif 000006
【図５】
0005451047.tif 000007
【図６】
0005451047.tif 000008
【図７】
0005451047.tif 000009
【図８】
0005451047.tif 000010
【図９】
0005451047.tif 000011
【図１０】
0005451047.tif 000012
【図１１】
0005451047.tif 000013
【図１２】
0005451047.tif 000014
【図１３】
0005451047.tif 000015
【図１４】
0005451047.tif 000016