(57)【要約】【課題】従来の光走査装置においては、光束を走査する偏向器としてポリゴンミラー等が用いられるが、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、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。しかしながらタンデム方式に対応した光走査装置に適用するには、製作工程における寸法のばらつきにより共振周波数が揃わないという問題がある。【解決手段】１枚の振動ミラー１０６の表裏両面を反射面とし、これにそれぞれ現像色対応の光束を２本ずつ入射させ、偏向させることで、寸法のばらつき、温度変化等があっても、すべての色が同じ影響を受けるので、部分的な色ずれ等が発生しない光走査装置、および画像形成装置を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数光源と、該複数光源からの光束を偏向する偏向手段と、偏向手段によって偏向された光束を結像する結像光学系を有する光走査装置において、前記偏向手段は中立位置法線が互いに逆方向に向いた２枚の反射面を有する振動ミラーを有し、各反射面によって反射偏向された複数の光束はそれぞれに対応する被走査領域を個別に走査することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、前記振動ミラーは、前記２枚の反射面が１枚の板状部材の両面に形成され、単一のねじり梁を回転軸として支持されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光走査装置において、前記振動ミラーは、前記２枚の反射面が２枚の板状部材の片面に形成され、非反射面側を対向させて一体化され、単一のねじり梁を回転軸として支持されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面は互いに平行であることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光走査装置において、前記振動ミラーは、前記２枚の反射面が２枚の板状部材の片面に形成され、非反射面側を対向し、各々個別のねじり梁を回転軸として支持されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光走査装置において、前記２枚の反射面はそれらが中立位置にあるとき互いに平行であることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面の一方に入射する光束の光軸と他方に入射する光束の光軸とは、光学系中心線と少なくとも一方の反射面の中立位置法線を含む面に関し、互いに逆側に位置することを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面の一方に入射する光束の光軸と他方に入射する光束の光軸とは、光学系中心線に関して対称であることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面の中立位置法線は平行であり、それぞれの面に入射する光束の光軸は、光学系中心線を通り、前記中立位置法線に平行であることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の光走査装置において、少なくとも１つの光束は、前記回転軸に垂直な面に関して所定の角度を有して反射面に入射することを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記振動ミラーは、ねじり梁で軸支され、反射面を形成する振動板と、上記振動板に周期的に回転トルクを付与して揺動せしめる回動手段と、を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光走査装置において、前記振動ミラーは、前記反射面を形成するミラー部（領域）を分離し、前記振動板と部分的に連結させて支持することを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の光走査装置において、前記回動手段は前記反射面の近傍に形成された平面コイルと、前記回転軸に直交する成分を有する磁界を形成する永久磁石とを有し、前記平面コイルに流れる電流を制御して前記振動ミラーを回動させることを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記振動ミラーにより走査された光束を検出する検出手段を備え、検出結果に基いて前記回動手段を制御することを特徴とする光走査装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面のいずれか一方からの光束を検出する検出手段を備え、検出結果に基いて同期検知信号を発生させることを特徴とする光走査装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光走査装置において、前記同期検知信号は、前記振動ミラーの２分の１周期毎に発生させておのおのの光束による画像書込を行うことを特徴とする光走査装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面のいずれか一方からの光束を主走査方向に沿った複数箇所で検出する検出手段を備え、検出結果に基いて前記振動ミラーの振れ角を制御することを特徴とする光走査装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記振動ミラーの共振帯域に走査周波数を設定したことを特徴とする光走査装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光走査装置において、前記振動ミラーの走査周波数は共振周波数から所定値離した周期に設定したことを特徴とする光走査装置。
【請求項２０】
請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面の一方によって偏向走査される光束は、前記振動ミラーの往走査時に画像書込を行い、他方によって偏向走査される光束は、復走査時に画像書込を行うことを特徴とする光走査装置。
【請求項２１】
請求項１ないし２０に記載の光走査装置を備え、画像信号により変調された前記光源からの光束を偏向し、前記結像光学系によってスポット状に結像させて、像担持体を走査することにより像担持体に静電像を記録し、該静電像をトナーで顕像化して、記録媒体に画像を転写することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
請求項１ないし２０のいずれか１つに記載の光走査装置と、前記各光源からの光束により各々に対応した静電像を記録する像担持体と、前記静電像を各色トナーで顕像化する現像装置と、顕像化されたトナー画像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写装置と、を備え、各像担持体の主走査方向における書出し方向が揃うように画像を記録することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタル複写機およびレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる光走査装置に適用され、光走査型のバーコード読み取り装置や車載用のレーザレーダ装置等へも応用が可能な技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来の光走査装置においては、光束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偏向装置の研究がすすめられており、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（例えば特許文献１  参照。）。
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、低騒音で消費電力が低いという利点がある。
さらに、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（例えば特許文献２  参照。）。
【０００３】
しかしながら、複数の画像形成ステーションを有し、各色画像を重ね合わせてカラー画像を形成する“タンデム方式”に対応した光走査装置に適用するには、複数の振動ミラーを備え、それらを共通の走査周波数で駆動する必要があるが（例えば特許文献３  参照。）、製作工程における寸法のばらつきにより振動部の慣性モーメントやねじり梁のばね定数が変化し、共振周波数が揃わないという問題がある。
その対応策として、変位を検出可能とする例が提案されている（例えば特許文献４  参照。）。
各振動ミラーは、各々個別に駆動されるため、共振周波数が揃わないと走査ラインのピッチが均一にならず、副走査方向の書始めから書終わりにかけて徐々に走査ラインの位置が揃わなくなり、また、各々の振幅中心が合っていないと、主走査方向に沿った各領域での倍率、言いかえれば、ドット間隔の疎密が変化して、重ね合わされた各色画像同士のレジストずれや濃度むらとなって、色ずれや色変わりを発生し、画像品質を劣化させる。
【０００４】
高速化に伴って走査周波数が上がってくると振れ角に限界があるうえ、正弦波振動に伴って、単位時間あたりの回転角の変化量が振れ角のピークに近づくにつれて極端に小さくなるため、被走査面で均一なドット間隔を得ようとすると全振れ角の約１／２しか有効に利用できないという制約もある。
さらに、結像スポット径が小さい方が潜像電位分布をより矩形に近い状態で形成でき、解像力が向上してドット径の均一性を保てるため、結像スポット径は小さい方が望ましいが、一般に、ガウスビームの結像特性は、結像レンズに入射する光束径をω０、結像スポット径をωとすると、ω０／ωが結像レンズの焦点距離ｆに比例する特性を有するため、上記したように、振れ角がとれず画角が小さくなると、結像レンズの焦点距離ｆが必然的に長くなってしまい、微小スポットに絞り込むには、光束径ω０が大きくなり、ミラー面サイズを大きくする必要が生じることで、ますます、振れ角が確保し難い状況にある。
【０００５】
図１８は可動ミラーの形状の一例を示す模式図である。
いま、図１８に示すような単純な板状の可動ミラーを想定すると、可動ミラーの寸法を、回転軸に平行な方向の幅２ｒ、回転軸に直交する方向の幅ｄ、厚さｔ、ねじり梁の寸法を、長さｈ、幅ａ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＝（４ρｒｄｔ／３）・ｒ２
バネ定数        Ｋ＝（Ｇ／２ｈ）・｛ａｔ（ａ２＋ｔ２）／１２｝
となり、共振振動数ｆ０は、
ｆ０＝(１／２π）・√（Ｋ／Ｉ）＝（１／２π）・√｛Ｇａｔ（ａ２＋ｔ２）／２４ＬＩ｝
ここで、ねじり梁の長さＬと振れ角θは略比例関係にあるため、振れ角θは
θ＝κ／Ｉ・ｆ０２  、κは定数  ・・・・（１）
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ｆ０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い、ミラー面サイズ２ｒを単純に大きくしたのでは、その３乗に反比例して振れ角θが小さくなってしまう。
一方で、回転トルクＴと振れ角θの関係は、
θ＝κ’・Ｔ／Ｋ  、κ’は定数  ・・・・（２）
であるから、回転トルクＴを調節することによって、振れ角θを一定に保つことができる。
ところで、こういった振動ミラーを”タンデム方式”に対応した光走査装置に適用するには、上記したように、複数の振動ミラーを備え、それらを共通の走査周波数で駆動する必要がある。
【０００６】
従来、製作工程における寸法のばらつきによって生じる共振振動数のずれは、選別や上記した方法によってある程度押え込むことはできるが、完全に一致させることは難しく、また、温度によるバネ定数の変化などによっても変動してしまうため、個々の共振振動数のばらつきによる振れ角の減少は、回転トルクの増加によって賄ってきた。
しかしながら、画像品質への要求が高まるにつれ結像スポット径の小径化が求められ、ミラー面サイズを拡大せざるを得ない状況もあり、回転トルクの増加で補うといった対応策が限界となっている。
したがって、振動ミラーを複数用いないですむ方式、つまり、単一の振動ミラーで対応できる方式が望まれる。反面、複数振動ミラーを有することで可能であった、対向するステーション間での書き出し位置の個別制御ができなくなるので、振れ角の変動があってもこういった制御によらず、色ずれや色変わりといった画像品質の劣化をもたらさないようにしなくてはならない。
【０００７】
【特許文献１】特許第２７２２３１４号公報
【特許文献２】特許第３４４５６９１号公報
【特許文献３】特開２００３−９８４５９号公報
【特許文献４】特許第２６５７７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、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うえ、特に、“タンデム方式”に対応した光走査装置においては、従来、ポリゴンミラーの温度上昇によって光走査装置を収めるハウジングに温度分布が発生し、熱歪みによって結像光学系を構成する走査レンズや折返しミラーなどの姿勢が変化して、色ずれや色変わりの要因となるという不具合に対し、振動ミラーを用いることにより温度上昇を抑え、高品位な画像形成が行える光走査装置を提供するとともに、振動ミラーを複数用いたときの共振周波数が揃わないことで生じる不具合を抑えた光走査装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明では、カラー画像形成に対応した微小スポット径に絞り込むためのミラー面サイズを確保しつつ、”タンデム方式”に対応した複数ステーションでの画像形成を、単一の振動ミラーで行えるようにすることで、個々の共振周波数のばらつきがあっても、色ずれや色変わりのない高品位なカラー画像形成が行えるようにすることで、生産効率を向上し、かつ、低騒音で消費電力の小さいカラー画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、複数光源と、該複数光源からの光束を偏向する偏向手段と、偏向手段によって偏向された光束を結像する結像光学系を有する光走査装置において、前記偏向手段は中立位置法線が互いに逆方向に向いた２枚の反射面を有する振動ミラーを有し、各反射面によって反射偏向された複数の光束はそれぞれに対応する被走査領域を個別に走査することを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、前記振動ミラーは、前記２枚の反射面が１枚の板状部材の両面に形成され、単一のねじり梁を回転軸として支持されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、前記振動ミラーは、前記２枚の反射面が２枚の板状部材の片面に形成され、非反射面側を対向させて一体化され、単一のねじり梁を回転軸として支持されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面は互いに平行であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、前記振動ミラーは、前記２枚の反射面が２枚の板状部材の片面に形成され、非反射面側を対向し、各々個別のねじり梁を回転軸として支持されていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の光走査装置において、前記２枚の反射面はそれらが中立位置にあるとき互いに平行であることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面の一方に入射する光束の光軸と他方に入射する光束の光軸とは、光学系中心線と少なくとも一方の反射面の中立位置法線を含む面に関し、互いに逆側に位置することを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面の一方に入射する光束の光軸と他方に入射する光束の光軸とは、光学系中心線に関して対称であることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面の中立位置法線は平行であり、それぞれの面に入射する光束の光軸は、光学系中心線を通り、前記中立位置法線に平行であることを特徴とする。
【００１３】
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の光走査装置において、少なくとも１つの光束は、前記回転軸に垂直な面に関して所定の角度を有して反射面に入射することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記振動ミラーは、ねじり梁で軸支され、反射面を形成する振動板と、上記振動板に周期的に回転トルクを付与して揺動せしめる回動手段と、を有することを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載の光走査装置において、前記振動ミラーは、前記反射面を形成するミラー部（領域）を分離し、前記振動板と部分的に連結させて支持することを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項１１または１２に記載の光走査装置において、前記回動手段は前記反射面の近傍に形成された平面コイルと、前記回転軸に直交する成分を有する磁界を形成する永久磁石とを有し、前記平面コイルに流れる電流を制御して前記振動ミラーを回動させることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明では、請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記振動ミラーにより走査された光束を検出する検出手段を備え、検出結果に基いて前記回動手段を制御することを特徴とする。
請求項１５に記載の発明では、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面のいずれか一方からの光束を検出する検出手段を備え、検出結果に基いて同期検知信号を発生させることを特徴とする。
【００１４】
請求項１６に記載の発明では、請求項１５に記載の光走査装置において、前記同期検知信号は、前記振動ミラーの２分の１周期毎に発生させておのおのの光束による画像書込を行うことを特徴とする。
請求項１７に記載の発明では、請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面のいずれか一方からの光束を主走査方向に沿った複数箇所で検出する検出手段を備え、検出結果に基いて前記振動ミラーの振れ角を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項１８に記載の発明では、請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記振動ミラーの共振帯域に走査周波数を設定したことを特徴とする。
請求項１９に記載の発明では、請求項１８に記載の光走査装置において、前記振動ミラーの走査周波数は共振周波数から所定値離した周期に設定したことを特徴とする。
請求項２０に記載の発明では、請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記２枚の反射面の一方によって偏向走査される光束は、前記振動ミラーの往走査時に画像書込を行い、他方によって偏向走査される光束は、復走査時に画像書込を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項２１に記載の発明では、請求項１ないし２０に記載の光走査装置を備え、画像信号により変調された前記光源からの光束を偏向し、前記結像光学系によってスポット状に結像させて、像担持体を走査することにより像担持体に静電像を記録し、該静電像をトナーで顕像化して、記録媒体に画像を転写する画像形成装置を特徴とする。
請求項２２に記載の発明では、請求項１ないし２０のいずれか１つに記載の光走査装置と、前記各光源からの光束により各々に対応した静電像を記録する像担持体と、前記静電像を各色トナーで顕像化する現像装置と、顕像化されたトナー画像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写装置と、を備え、各像担持体の主走査方向における書出し方向が揃うように画像を記録する画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、各ステーションの走査ピッチを揃えられ、振れ角も同一なので主走査倍率の偏差もなく、また、１／２周期ずつずらして対向する各ステーションの画像を書出すことで、各走査ラインについて各色間の走査方向が揃えられ、書出し位置がずれることもないので、色ずれや色変わりのない高品位なカラー画像記録が行える。
しかも、可動ミラーの共振周波数にばらつきがあっても対処できるので、選別やトリミング調整などの面倒な作業が不要となり、歩留まりが向上して生産性が向上できる。
書出し位置のずれが、さらに低減され、色ずれや色変わりのない高品位なカラー画像記録が行える。また、部品点数が削減できるので、コストが低減され、組立効率を向上することができる。
各ステーションの走査ピッチを揃えられ、振れ角も同一なので主走査倍率の偏差もなく、また、対向する各ステーションで往走査時と復走査時に分けて画像を書出すことで、各走査ラインについて各色間の走査方向が揃えられ、書出し位置がずれることもないので、色ずれや色変わりのない高品位なカラー画像記録が行える。
感光体ドラムの移動に伴う斜め走査があっても、走査ライン同士の平行性が確実に保たれるので、色ずれや色変わりのない高品位なカラー画像記録が行える。
【００１８】
複数のステーションで各々形成した画像を重ね合わせるタンデム方式に対応した光走査装置が提供できる。
対向する各ステーションで共通の結像光学系を用いても、主走査方向に沿った各画素のドット間隔が均一化でき、高品位なカラー画像記録が行える。
安定した振れ角が得られ、言い換えれば、主走査倍率(主走査方向の走査幅)を安定して維持することができ、高品位なカラー画像記録が行える。
裏表に反射面が形成された単一の可動ミラーが、基板表面への成膜やエッチング加工のみで構成された一連の半導体プロセスで作製可能となり、バッチ処理によって複数個同時に作製できるので、生産性が向上する。
平面性が維持できるので、被走査面におけるビームスポット径が均一化でき、高品位なカラー画像記録が行える。
温度変化に伴う共振周波数の変動などがあっても、主走査倍率（主走査方向の走査幅）を安定して維持することができ、高品位なカラー画像記録が行える。
共振振動を利用した可動ミラーの特長である低騒音、かつ低消費電力を活かしながら、複数のステーションで各々形成した画像を重ね合わせるタンデム方式に対応でき、色ずれや色変わりのない高品位なカラー画像形成が行える画像形成装置が提供できる。
【００１９】
振動ミラーを用いることで低騒音、低消費電力で高品位な画像記録が行えるとともに、
１枚の振動ミラーでタンデム方式を達成できるので、複数の振動ミラーを用いた場合の共振周波数バラツキによる色ずれや色変わりを低減した高品位な画像記録が行える。
振動ミラーを背合わせで配備することにより、複数の振動ミラーを用いる場合でも実装基板を１枚にすることができ、低コストで高品位な画像記録が行える。
加工が容易で必要な面精度を確保しやすく、振動ミラーの大量生産が可能であり、低コストで高品位な画像記録が行える。
法線が相反する複数の反射面をもつ振動ミラーをタンデム方式に適用した場合、有効走査幅の確保、等速性の確保ができ、高品位な画像記録が行える。
対向する走査レンズの主走査方向で見た光軸をほぼ一致させて配置できるので、より有効走査幅を確保できるので、等速性の確保がより可能となり、高品位な画像記録が行える。
ミラーの必要有効径を最小にすることができるため、ミラーを含む振動部の軽量化に寄与し、振動振幅を大きくすることができる。それにより、画角の縮小を招くことなく被走査面で良好なスポットが形成でき、高品位な画像記録が行える。
【００２０】
上記振動ミラーによって走査された光束を検出するビーム検出手段を備え、検出結果に基いて、上記回動手段を制御することにより、ビーム検出手段によって振動ミラーの振れ角を計測し、フィードバック制御により振れ角を一定に保つことができ、環境変化などがあっても、振動ミラー間で主走査倍率（主走査方向の走査幅）を揃えることができるので、倍率変動の無い高品位な画像記録が行える。
上記回動手段は、振動ミラーの共振振動数から外した周期で回転トルクを付与することにより、共振振動数から外した周波数帯域に走査周波数を設定し、振れ角の加減を制御できるので、環境変化に伴う共振周波数のずれがあっても、振動ミラー間で主走査倍率（主走査方向の走査幅）を揃えることができるので、倍率変動の無い高品位な画像記録が行える。
同一方向に走査書込みすることにより、温度変動による主走査ビームスポット位置ずれを低減できるともに、走査線間隔を一定とすることができ、色ずれや色変わりを低減した高品位な画像記録が行える。
共振振動型の振動ミラーの特長である低騒音、かつ低消費電力を生かしながら、ポリゴンミラーを用いたのと同等な高品位な画像記録が行える画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１０１〜１０４は被走査対象となる感光体ドラム、１０５は転写ベルト、１０６は振動ミラーモジュール（以下単に振動ミラーと称す）、１０７〜１１０は光源ユニット、１１１、１１２は入射ミラー、１１３〜１１６はシリンダレンズをそれぞれ示す。その他の符号は説明中で直接引用する。
同図は４ステーションを走査する光走査装置の実施形態で、２ステーションずつ２分し、反射面を互いに逆方向に向けて背中合わせに配置した単一の振動ミラーに各々ビームを入射して、偏向、走査する方式を示す。ここで言う単一の振動ミラーとは、１枚の板状部材の両面を反射面とした構成でも良いし、片面を反射面として形成した２枚の板状部材の非反射面側を向き合わせて貼り合わせ等で一体化したものでも良い。詳しくは後述する。
【００２２】
図２は図１の構成を主走査方向と副走査方向とに分けて示した模式図である。同図（ａ）は主走査方向を示す平面図、同図（ｂ）は副走査方向を示す断面図である。
同図において符号１１７、１１８は振動ミラーの反射面をそれぞれ示す。
以下図１、図２を参照して説明する。
４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４は転写ベルト１０５の移動方向に沿って等間隔で配列され、順次異なる色のトナー像を転写し重ね合わせることでカラー画像を形成する。
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、各々に対応した光源ユニットからのビームを個別に配備された可動ミラーにより走査する。
光源ユニット１０７、１０８、１０９、１１０は光源となる半導体レーザー（以下ＬＤと称す）とＬＤからの発散光を所定の発散傾向（発散光、もしくは平行光、もしくは収束光）になるようにカップリングする図示しないカップリングレンズとそれらを保持する保持機構から構成されている。
【００２３】
光源ユニット１０７、１０９は、射出位置が光源ユニット１０８、１１０よりもそれぞれ所定間隔、本実施形態では約４ｍｍだけ光軸高さが低くなるように、また、光源ユニット１０７、１０８からの光ビーム２０１、２０２と、光源ユニット１０９、１１０からの光ビーム２０３、２０４とが互いに逆方向に偏向されるように可動ミラーの回転軸に対して回転対称に配備され、振動ミラー１０６により走査された光束は、走査レンズ１２０、１２１と、各光束毎に配備されるトロイダルレンズ１２２、１２３、１２４、１２５とにより各光束をマゼンタ、イエロー、ブラック、シアンの各々に対応した感光体ドラム上にスポット状に結像し、同時に画像を書き込んでいく。走査レンズとトロイダルレンズの光軸は原則として一致させてあり、主走査方向における画像中央を通るように設定されている。
本実施形態では、振動ミラーの回転軸も走査レンズの光軸とほぼ一致するように配置し、振動ミラーから感光体面に至る各々の光軸上の光路長が等しく、互いに等間隔で配列された各感光体ドラムに対する入射位置、入射角が等しくなるように、１ステーションあたり３枚ずつの折り返しミラーが配置される。
【００２４】
このとき、互いに逆方向に偏向された光束同士では走査位相が反転するが、図２（ａ）の主走査方向の図において、光源ユニット１０７と１０８の光束が上から下に走査されるときの場合を往走査、下から上に走査される場合を復走査とすると、光源ユニット１０７、１０８では往走査時のみ光書込を行い、光源ユニット１０９、１１０では復走査時のみ光書込を行うことにより、各ドラム上での書込時の走査方向を揃えることができる。
また、他の書込方法としては、相反する方向でライン画素データを反転ずることにより、往走査時もしくは復走査時のみの書込で正常な画像を形成することができる。
さらに、往復走査で全ての感光体ドラムに対し書込する場合は、相反する方向ではライン画素データが反転されているという関係を保ちつつ、それぞれの光源で往走査と復走査でライン画素データを反転し書き込むことにより、正常な画像を形成することができる。
【００２５】
シリンダレンズ１１３、１１４、１１５、１１６は一方を平面、もう一方を副走査方向に共通の曲率を有し、反射面１１７、１１８の偏向点までの光路長が等しくなるように配備してあり、各光束は偏向面近傍で主走査方向に線状となるように収束され、後述するトロイダルレンズとの組み合わせで、偏向点と感光体面上とが副走査方向に共役関係とすることで面倒れ補正光学系をなす。
【００２６】
振動ミラー１０６は光走査装置の中央部に配置され、１つの可動部を有し、可動部は両面に反射面を有する。副走査方向に所定間隔をもって連結もしくは形成された２段のミラー部もしくは２段分を包含する１つのミラー部を有する。ここで、光源ユニット１０７、１０８からの光束が入射する面が１１７、光源ユニット１０９、１１０からの光束が入射する面が１１８である。振動ミラー１０６は静止時には中立位置に止まる。そのときの反射面の法線を中立位置法線と呼ぶことにする。中立位置法線は、主走査方向において走査レンズの光軸に対しθの角度で設置されている。本実施形態では中立位置法線が走査レンズ光軸からθ＝３０°だけ傾くよう配備される。
なお、振動ミラー１０６の可動部は後述するようにＳｉ基板で形成され、表裏の反射面は原則として平行である。
【００２７】
各光源ユニットからのビーム２０１、２０２、２０３、２０４は、振動ミラー１０６表裏の各反射面１１７、１１８のそれぞれの中立位置法線に対し主走査方向での入射角が各々３０°となるように、光源ユニット１０７、１０９からの光ビーム２０１、２０３は入射ミラー１１１、１１２によってそれぞれ折り返され、直接可動ミラーへと向かう光源ユニット１０８と１１０からの光ビーム２０２、２０４の光路と主走査方向を揃えて、それぞれ回転軸に関し対称な方向から入射角θ（本実施形態では３０°）で可動ミラー表裏の各反射面１１７、１１８に入射される。
振動ミラーの中立位置では、振動ミラー反射光が走査レンズの光軸と一致するように各光学部品が配置されている。つまり、各光源ユニットからの光束２０１、２０２、２０３、２０４は、各振動ミラーの中立位置法線に対し主走査方向での入射角が各々θとなるように、光源ユニット１０８、１０９からの光束２０２、２０３は入射ミラー１１１、１１２によって折り返され、直接振動ミラーへと向かう光源ユニット１０７と１１０からの光束２０１、２０４の光路と主走査方向を揃えて振動ミラーに各々水平に入射される。また、各光源ユニットからの光束は走査領域よりも外側から振動ミラーのほぼ回転軸上に向けて入射されるようにしている。
ここで、振動ミラーの反射面に同一方向から入射する複数光源からの光束のそれぞれの光軸が主走査方向で一致しない構成や、対向する反射面への主走査方向の入射角度が異なる構成も可能であるが、タンデム方式では複数の感光体ドラム上に記録された画像を重ね合わせるため、上記のように配置することで、より広い有効走査幅の確保が可能となる。
【００２８】
走査レンズは可動部回転軸に関し対称に対向配置され、それぞれの光軸が平行になるように配置される。
走査レンズ１２０、１２１は振動ミラー１０６の位置における光束２０１と２０２の上下間隔分だけずれるように２層に一体成形または接合され、各々、主走査方向には振動ミラーの正弦波振動に対応してｆ・ａｒｃｓｉｎ特性、つまり、単位走査角あたりの走査距離ｄＨ／ｄθがｓｉｎ−１（θ／θ０）に比例する特性をもつようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、振動ミラーの回転に伴って感光体面上でビームが略等速に移動するようにするようにしている。一方、副走査方向にはパワーをもたず、複数の光ビームの入射位置や入射角度の差によらず共用できるようにしている。
走査レンズを通過した光ビームは、各ビーム毎に配備されるトロイダルレンズ１２２、１２３、１２４、１２５とにより各ビームを感光体面上にスポット状に結像し、潜像を記録する。
【００２９】
各色ステーション毎に光路を追って説明する。
光源ユニット１０７からの光束２０１は、シリンダレンズ１１３を介し、振動ミラーの反射面１１７の上段で偏向された後、走査レンズ１２０の上層を通過し、折り返しミラー１２６で反射されてトロイダルレンズ１２２を通過し、折り返しミラー１２７、１２８で反射されて感光体ドラム１０２に導かれ、第２のステーションとしてマゼンタ色の画像情報に基づいた潜像を形成する。
光源ユニット１０８からの光束２０２は、シリンダレンズ１１４を介して、入射ミラー１１１で反射され振動ミラーの反射面１１７の下段で偏向された後、走査レンズ１２０の下層を通過し、折り返しミラー１２９で反射されてトロイダルレンズ１２３を通過し、折り返しミラー１３０、１３１で反射されて感光体ドラム１０１に導かれ、第１のステーションとしてイエロー色の画像情報に基づいた潜像を形成する。
振動ミラー１０６に対して対称に配備されたステーションについても同様で、光源ユニット１０９からの光束２０３は、入射ミラー１１２を介して振動ミラーの反射面１１８の下段で偏向され、折り返しミラー１３２、１３３、１３４で反射されて感光体ドラム１０４に導かれ、第４のステーションとしてブラック色の画像情報に基づいた潜像を形成する。また、光源ユニット１１０からの光束２０４は、振動ミラーの反射面１１８の上段で偏向され、折り返しミラー１３５、１３６、１３７で反射されて感光体ドラム１０３に導かれ、第３のステーションとしてシアン色の画像情報に基づいた潜像を形成する。
【００３０】
これらの各構成部品は図示しない単一のハウジングに一体的に保持される。
同図において、１３８、１３９、１４０、１４１は各々同期検知センサ、終端検知センサを実装する基板で、対向する２ステーションに対して１組ずつ設けられ、走査領域の前側および後側でビームを検出し、往復走査のうち、往走査時は同期検知センサ１３９、１４１の検出信号により同期検知信号を発生し、復走査時は終端検知センサ１３８、１４０の検出信号により同期検知信号を発生して、書き出しのタイミングをとる。
例えば、同期検知センサ１３８、１３９を省略して、第３、第４のステーションにおける画像を書出すタイミングをとる同期検知信号を、同期検知センサ１４０の検出信号を基準として生成し、この同期検知信号をもとに振動ミラー１０６の走査周波数ｆｄの１／２周期分、つまり１／（２・ｆｄ）だけ遅延して、対向するもう一方、第１、第２のステーションにおける画像を書出すタイミングをとる同期検知信号を生成することもできる。それによって、第３、第４のステーションでは、振動ミラー１０６の往走査時に画像の書き込みを行い、第１、第２のステーションでは、振動ミラー１０６の復走査時に画像の書き込みを行う。
また、本実施形態では走査レンズを２層構成にしたが、１枚構成の走査レンズを用いることも可能である。
さらに、本実施形態では１ドラム１光源の例となっているが、ポリゴンを用いた装置同様、１ドラム多光源の構成も同様にして可能である。
【００３１】
図３は１方の同期検知信号から、それぞれに必要な書き出しタイミング信号を生成するタイミングチャートである。
同図において符号Ｓは同期検知センサ１４０の検出信号、Ｅは同期検知センサ１４１の検出信号、Ｓｗ１、Ｓｗ２は書込同期信号、Ｇｗ１、Ｇｗ２は書込ゲート信号、θ０は最大振幅（片側）、θｄは実走査角度範囲（片側）をそれぞれ示す。同図における矢印は信号生成の関係を示す。
走査始端における同期検知センサ１４０からの検出信号Ｓを受けて、第３、第４ステーション用の書込同期信号Ｓｗ１を生成する。信号Ｓと信号Ｓｗ１との関係は通常同時としているが必要があれば基準クロックをカウントすることによって、所定の時間差を設けてもよい。
通常の考え方であれば、信号Ｓｗ１から所定時間をおいて書込ゲート信号Ｇｗ１を生成するのであるが、信号Ｓと信号Ｓｗ１は実質同じタイミングなので、信号Ｓから信号Ｇｗ１を生成してもよい。
走査終端における同期検知センサ１４１からの検出信号Ｅを受けて、第１、第２ステーション用の書込同期信号Ｓｗ２を生成することができる。この場合も、時間的に離れてはいるが、先の信号Ｓから信号Ｓｗ２を生成することもできる。
信号Ｓｗ２から書込ゲート信号Ｇｗ２を生成する。上記と同様に、信号Ｇｗ２は信号Ｓ、あるいは信号Ｅから生成することもできる。
【００３２】
また、走査終端における同期検知センサ１４１の検出信号によって、同期検知センサ１４０の検出信号との検出時間差、つまり、光ビームの走査時間ｔを検出し、可動ミラーの振れ角θ０の変動が検出できるようにしている。
いま、同期検知センサと終端検知センサとで走査ビームが検出されるそれぞれの振れ角θｓｎｃの絶対値を同じとすると、
θｓｎｃ＝２θ０・ｓｉｎ（２πｆｄ・ｔ／２）＝２θ０・ｓｉｎ（πｆｄ・ｔ）
で表され、θｓｎｃは一定であるから、走査時間ｔを検出すれば、振れ角θ０が算出できる。
【００３３】
転写ベルト１０５の出口ローラ部には、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。
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。
【００３４】
図４は光源ユニットを対向する２ステーション毎に集約した構成を示す図である。
光源ユニット１０７は図１に示した光源１０７と１０８を１つのユニットに纏めた構成になっており、この配置により、偏向ミラーまでの構成が少し小型化できる。光源ユニット１０９についても同様である。
光源ユニット１０７、１０９は、ビームの射出位置を主走査方向、および副走査方向に所定距離だけ離隔しており、入射ミラー１１１、１１２によって同一の副走査断面上に光路を揃える。
【００３５】
図５は本発明の他の実施形態を示す図である。同図（ａ）は主走査方向を示す平面図、同図（ｂ）は副走査方向を示す断面図、同図（ｃ）はさらに他の実施形態を示す副走査方向の断面図である。
同図（ｂ）、（ｃ）においては、走査レンズより後の光学系が省略してある。
振動ミラー１０６の中立位置法線と走査レンズ１２０、１２１の光軸とが一致するよう、走査レンズが振動ミラーに対し対向配置されている。つまり、主走査方向でみると、振動ミラー１０６への入射光束は、静止時のミラーに対し正面から入射される構成となる。ここで、振動ミラー１０６により、走査光束がけられないようにするため、振動ミラーへの入射光束は、副走査方向に角度を付けて入射される。光源ユニット１０７〜１１０は、振動ミラー１０６面上でシリンダレンズ１１３〜１１６による線像が一致するように調整配置される。同図（ｂ）に示す構成は、振動ミラーを副走査方向に角度をつけて配置し、走査レンズを水平対向に配置した例であり、同図（ｃ）に示す構成は振動ミラーを垂直に配置し、走査レンズが振動ミラーの法線に対し角度をもって配置された例である。
なお、走査レンズ以降の光学系は図１に示した実施形態とほぼ同様である。
このように、各光源ユニットからの光ビームの、可動ミラーへの入射光路が、可動ミラーの回転軸を含む副走査断面内に揃うように各構成部品の配置がなされれば、可動ミラーの反射面と主走査方向とのなす角度がいずれであっても適用できる。
【００３６】
図６は振動ミラーへの入射光の光軸配置の例を副走査方向について示した図である。
これらの例は、図１および図５に示した両方の実施形態に適用できる。同図（ａ）は図１に示した実施形態の場合である。同図（ｂ）は振動ミラー上で光束が重なるように光源ユニットを配置した例で、全ての光束が副走査方向に角度を持ってミラーに入射する場合である。同図（ｃ）も振動ミラー上で光束が重なるように光源ユニットを配置した例であるが、副走査方向に角度もたない光束を含む例である。同図（ｄ）は、振動ミラーの両面で入射する光束の本数が異なる場合の例で、図は片面に３本、他面に１本の光束が入射する場合である。以上４例示したが、これらの組合せの構成も考えられる。
同図（ｃ）を例にとって詳しく説明する。
副走査方向には、光源ユニット１０７、１０９からの光ビーム２０１、２０３が、数°だけ角度をもって斜入射され、反射面に対して垂直入射する光源ユニット１０８、１１０からの光ビーム２０２、２０４と反射面上で交差されるように、シリンダレンズ１１３、１１５の光軸より低い部位に偏心して入射される。
したがって、シリンダレンズを通過した光ビーム２０１、２０３は斜め上方に射出され、可動ミラーで偏向された後は、光ビーム２０２、２０４と光ビーム２０１、２０３との上下関係は逆転し、光ビーム２０１、２０３が上側となる。
この場合、シリンダレンズ１１３、１１５はそれぞれ２本のビームで共用し、少なくともいずれかのビームが光軸より偏心して入射されるので、射出ビームは焦点距離の近傍で交差され離散していく。したがって、この焦点距離近傍に可動ミラーを配置すれば、先に示した実施形態と同様に扱うことができる。
【００３７】
図７は本発明の光走査装置に用いる振動ミラーモジュールの斜視図である。
同図において符号４４０は振動ミラー基板、４４１は可動ミラー、４４２はねじり梁、４４４は貫通穴、４４７は支持部材、４４８は実装基板、４４９は回路基板、４５１は位置決め部、４５２はエッジコネクタ部、４５３は押さえ爪、４５４はコネクタ、４５５は配線端子をそれぞれ示す。
本発明の実施形態では、可動ミラーに回転トルクを印加する手段として電磁駆動方式の例を説明する。
図示するように、可動ミラー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され、実装基板４４９に装着して振動ミラー基板４４０を構成する。
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を可動ミラーの反射面が主走査平面に直交し、主走査方向から所定の角度、実施例では３０°だけ傾けた配置となるように位置決めする位置決め部４５１と、振動ミラー基板における実装基板４４８の一辺の縁に形成された配線端子４５５が、装着時に接触するように金属製端子群を整列したエッジコネクタ部４５２と、を一体で構成している。
支持部材４４７には、可動ミラー４４１の裏側の反射面に光ビームを入出射できるように貫通穴４４４が設けられている。
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、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、電気的な配線がなされる。
このように、各々の振動ミラー基板４４０は単体で交換できるようにしている。
なお、回路基板４４９には、振動ミラーを駆動する制御ＩＣや水晶発振子等が実装され、コネクタ４５４を介して外部から電源が供給される。
【００３８】
図８は振動ミラーモジュールの構成例を説明するための図である。同図（ａ）は２段ミラーの例、同図（ｂ）は１段ミラーの例をそれぞれ示す。
図９は振動ミラーモジュールの分解斜視図である。
両図において符号４４３は振動板、４４５は実装基板に設けられた開口部、４４６はフレーム、４５０は永久磁石、４５９はヨーク、４６０は振動ミラー、４６１は第１の基板、４６２は第２の基板、４６３はコイルパターン、４６４は端子、４６６は台座をそれぞれ示す。
振動ミラー４６０は、一連の半導体プロセスを用いたバッチ処理によって、Ｓｉウエハをエッチングにより加工し、複数個、実施例では６インチウエハを用いて約１５０個、の可動ミラーを同時に形成した後に分割して作製する。
実施例ではＳＯＩ基板と呼ばれる１４０μｍ厚と６０μｍ厚の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、まず、１４０μｍ厚の第１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、可動ミラー４４１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させる。
次に、６０μｍ厚の第２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ダイヤフラムを形成し、フレーム４４７を残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通し、最後に可動ミラー周囲の酸化膜を除去して分離し、振動ミラー４６０の構造体を形成する。
ねじり梁４４２が連結される振動板４４３は、可動ミラー４４１を囲うように枠状に形成され、可動ミラー４４１とは、ねじり梁４４２の延長部と両端部の連結点を残して貫通されており、上記枠に４箇所で保持する構造とし、軽量化とともに、振動板の変形が可動ミラーに及ばないようにしている。ねじり梁４４２はミラー部の振動に際して回転軸の役割をする。本構成では１枚のミラーに１本の回転軸が形成された１軸構成になっている。
【００３９】
ここで、ねじり梁４４２の幅は４０〜６０μｍ程度である。
さらに、第１基板４６１の表面側、および裏面側の可動ミラー４４１の領域には、アルミニウム薄膜や金薄膜などの金属薄膜または誘電体多層膜などで反射面となし、第１基板４６１の表面側反射面より外側の領域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がなされた端子４６４を形成する。
反射面は片面、もしくは表裏両面に形成される。反射面が片面の場合は、その反対の面にコイルパターンを形成すれば、コイルパターンの大きさの自由度が増す。必要があれば、コイルパターンを両面に設けることも可能である。
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４５９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。
実装基板４４８の中央部は、裏側の反射面に光ビームを入出射できるように、台座４６６と合わせて貫かれた開口４４５が設けられている。
振動ミラー４６０は、第２基板４６２を接合面として台座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をねじって可動ミラー４４１を回転する回転トルクを発生し、電流を切るとねじり梁の戻り力により中立位置に戻る。
したがって、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。
そして、この電流の切り換える周期を、可動ミラーを構成する構造体の、ねじり梁を回転軸とした１次振動モードの固有振動数、いわゆる共振振動数ｆ０に近づけると振幅が励起され大きな振れ角を得ることができる。
【００４０】
したがって、一般には、走査周波数ｆｄをこの共振振動数ｆ０に合わせて設定される。
しかしながら、共振振動数ｆ０は、上記したように、可動ミラーの慣性モーメントＩやバネ定数Ｋによって決定されるため、仕上がりの寸法精度にばらつきがあると個体間で差が生じてしまい、複数の振動ミラーを用いた場合には各々の走査周波数ｆｄを揃えることができない。
この共振振動数ｆ０のばらつきは、プロセスの能力にもよるが、±２００Ｈｚ程度あり、例えば、走査周波数ｆｄ＝２ｋＨｚとすると１／１０ラインに相当する走査ラインピッチのずれが生じることになり、１０ライン記録すると１ライン分の位置ずれになってしまう。
ただし、振動ミラーを１個しか用いていない（１軸構成の）場合は、その不具合は生じない。
そこで、実施例では、ねじり共振モードの帯域内で、共振振動数ｆ０から所定の値だけ外した周波数に走査周波数ｆｄを設定し、コイルパターン４６３に流れる電流量を加減することで、振れ角を合わせている。
【００４１】
図１０は２個の振動ミラーを背合わせに基板上に設置した図である。同図（ａ）断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の変型例を示す図である。
本構成は２軸構成をなすものである。
同図において、実装基板４４８の両面に振動ミラー４６０を設置し、ヨーク４５９、永久磁石４５０を配置して磁気回路を形成する。同図（ｂ）の構成の場合は、表裏２枚のミラーがそれぞれ回転軸を有しているが、原則として両振動ミラーの位相を揃えて駆動する。
これに対し、同図（ｃ）に示すように、基板部分を特に厚くし、振動ミラー間の間隔をΔ、ミラーの走査方向の幅をｄ、ミラーの振れ角をθとしたとき、Δ＞ｄｓｉｎθが成り立つようににすると、１点鎖線で示すように、背合わせの振動ミラーが逆位相で振動したときに接触しない構成となる。逆位相で駆動する利点は、ミラーの振動の反動により実装基板４４８に生ずるはずの微振動が、内部で相殺されて外部に殆ど伝わらなくなる点である。
２軸構成の場合は、それぞれの可動ミラーがそれぞれの回転軸を中心に回動するので、光学系全体の平面図的な中心位置は、同図（ｂ）、（ｃ）に示す両回転軸の中点Ｃを通り両回転軸に平行な直線となる。ここでは便宜上この直線を光学系中心線と呼ぶ。ただし、１軸構成の場合は回転軸自身が光学系中心線になる。
【００４２】
図１１は２個の振動ミラーを用いた他の構成例を示す図である。
同図において符号４６５は薄いスペーサを示す。
薄いスペーサ（もしくはスペース部）４６５を介して２枚の振動ミラー４６０を背合わせに配置し、実装基板の片側だけに磁気回路を形成する構成も可能である。この構成の場合は、２枚の振動ミラー４６０は同位相駆動となる。
上記例ではＳｉ基板を用いているので、ミラー面は平面であり、平行平板であるが、ミラー面部をエッチング等により、球面、非球面等の面に加工し、非平面のミラー面を形成することも可能である。
【００４３】
図１２は、可動ミラーを振動させる駆動回路のブロック図である。
同図において符号６０１は走査周波数発生器、６０２はゲイン調整部、６０３は可動ミラー駆動部、６０４は同期検知センサ、６０５は終端検知センサ、６０６は光源駆動部、６０７は書込制御部、６０８は画素クロック生成部、６０９は振幅演算部をそれぞれ示す。
上記したように、振動ミラーに形成した平面コイルには、交互に電流の流れる方向が切り換わるように、交流電圧、またはパルス波状電圧が印加され、振れ角θが一定となるように平面コイルに流す電流のゲインを調節して往復振動させる。
【００４４】
図１３は振動ミラーの駆動周波数ｆと振れ角θとの関係を示す図である。
一般に、共振周波数ｆ０をピークとした周波数特性となり、走査周波数ｆｄを共振周波数ｆ０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。
したがって、初期的には可動ミラー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、温度変化に伴うバネ定数の変化などで共振周波数が変動した際には振れ角が激減してしまい、経時的な安定性に乏しいという問題がある。
従来、共振周波数ｆ０の変化に追従するようにｆｄ走査周波数を制御する例が提案されているが、上記したように、この走査周波数ｆｄが変化してしまうと走査ラインのピッチずれとなるため、実施例では、走査周波数ｆｄを共振周波数ｆ０から外した単一周波数に固定し、ゲイン調整に応じて振れ角θが増減できるようにしている。なお、ｆｄは共振周波数ｆ０から外すと言っても、同図における山形の中にある限り、共振領域にあると言える。
具体的には、共振周波数ｆ０＝２ｋＨｚに対し、所定の値として０．５ｋＨｚを設定し、走査周波数ｆｄは２．５ｋＨｚとし、ゲイン調整により振れ角θが±２５°になるように合わせている。
経時的には、図１２に示すように、可動ミラーにより走査されたビームを走査領域の始端と終端とに配備した同期検知センサ６０４および終端検知センサ６０５、間の走査時間によって振れ角θを算出し、振れ角θが一定となるように制御している。
【００４５】
ところで、振動ミラー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る。
仮に、画素クロックを単一の周波数で変調すると、被走査面では振幅のピークに近づくにつれてドット間隔が間延びしてしまう。
このリニアリティのずれは、上記したようにｆ・ａｒｃｓｉｎレンズを用いて補正されるが、十分な補正効果が得られる有効半画角ω、言い換えれば、画像領域を走査する有効振れ角θｄ(θｄ＝ω／２)は、全振れ角θの５０％以下に相当する分しかとれない。
上記したように、有効半画角ωが狭くなればミラー面サイズが拡大してしまうため、走査周波数や振れ角を確保するには、なるべく大きな有効振れ角θｄまで対応できるようにしてミラー面サイズをできるだけ小さく収めることが望ましい。
そこで、実施例では、走査周波数ｆｄ＝２．５ｋＨｚにて振れ角θ＝±２５°が得られる現実的なミラー面サイズとして、ねじり梁に直交する方向の寸法を４．５ｍｍ、平行な方向を１ｍｍに設定し、ｆ・ａｒｃｓｉｎレンズによる補正に加えて電気的な補正により補助することによって、全振れ角θに対する有効振れ角θｄの比（有効走査率η）が５０％を超えるようにして、有効振れ角θｄの拡大を図っている。
具体的には、各画素の位相を主走査位置に応じて、書込始端側では進めた状態から、書込終端側では遅らせた状態となるように変化させている。
この結果、有効振れ角θｄは±１５°としている。
【００４６】
図１４は発光源である半導体レーザを変調する駆動回路のブロック図である。
同図において符号４０１は画素クロック生成部、４０２は高周波クロック生成部、４０３はカウンタ、４０４は比較回路、４０５は光源駆動部、４０７はラインバッファ、４０８はフレームメモリをそれぞれ示す。
各色ステーション毎にラスター展開された画像データはフレームメモリ４０８に各々一時保存され、画像処理部に順に読み出されて、前後の関係を参照しながら中間調に対応したマトリクスパターンに応じて各ラインの画素データが形成され、各発光源に対応したラインバッファ４０７に転送される。
書込制御回路は、ラインバッファ４０７から、同期検知信号をトリガとして各々読み出されて独立に変調する。
同期検知信号は、例えば、第３、第４ステーションでは可動ミラーの往走査時、第１、第２ステーションでは可動ミラーの復走査時の各々走査開始側で出力され、往復走査に応じて交互に画像を書込んでいく。
【００４７】
次に、各発光点を変調する画素クロック生成部４０１について説明する。
カウンタ４０３では、高周波クロック生成回路４０２で生成された高周波クロックＶＣＬＫをカウントし、比較回路４０４ではこのカウント値と、デューティ比に基いてあらかじめ設定される設定値Ｌ、および画素クロックの遷移タイミングとして外部から与えられ、位相シフト量を指示する位相データＨとを比較し、カウント値が上記設定値Ｌと一致した際に画素クロックＰＣＬＫの立下りを指示する制御信号ｌを、位相データＨと一致した際に画素クロックＰＣＬＫの立上がりを指示する制御信号ｈを出力する。この際、カウンタ４０３は制御信号ｈと同時にリセットされ再び０からカウントを行なうことで、連続的なパルス列が形成できる。
こうして、１クロック毎に位相データＨを与え、順次、パルス周期が可変された画素クロックＰＣＬＫを生成することができる。
実施例では、画素クロックＰＣＬＫは、高周波クロックＶＣＬＫの８分周とし、１／８クロックの分解能で位相が可変できるようにしている。
【００４８】
図１５は任意の画素の位相をシフトする方法を説明するための図である。
同図は位相を１／８クロックだけ遅らせる例である。
デューティ５０％とすると設定値Ｌ＝３が与えられ、カウンタ４０３で４カウントされ画素クロックＰＣＬＫを立ち下げる。１／８クロック位相を遅らせるとすると位相データＨ＝６が与えられ、７カウントで立上げる。同時にカウンタがリセットされるので、４カウントで再び立ち下げる。つまり、隣接するパルス周期が１／８クロック分縮められたことになる。
こうして生成された画素クロックＰＣＬＫは、光源駆動部４０５に与えられ、この画素クロックＰＣＬＫに対してラインバッファ４０７から読み出された画素データを重畳させた変調データにより、半導体レーザを駆動する。
【００４９】
図１６は単一周波数で変調した場合の画素の位置ずれを説明するための図である。
主走査領域を複数、実施例では周辺にいくほど領域幅を狭くした８つの領域に分割し、各分割位置で位置ずれがなくなるように、領域毎に位相をシフトする画素の間隔ｎを設定している。
例えば、各領域の画素数をＮ、画素毎の位相シフト量を画素ピッチｐの１／８、つまり、１／８クロック単位とし、各領域の両端での位置ずれがΔＬであるとすると、
ｎ ＝Ｎ・ｐ／８ΔＬ
となり、ｎ画素毎に位相をシフトしてやればよい。
【００５０】
図１７は本発明の光走査装置の１実施形態を搭載した画像形成装置の例を示す図である。
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図である。
【図２】図１の構成を主走査方向と副走査方向とに分けて示した模式図である。
【図３】１方の同期検知信号から、それぞれに必要な書き出しタイミング信号を生成するタイミングチャートである。
【図４】光源ユニットを対向する２ステーション毎に集約した構成を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図６】振動ミラーへの入射光の光軸配置の例を副走査方向について示した図である。
【図７】本発明の光走査装置に用いる振動ミラーモジュールの斜視図である。
【図８】振動ミラーモジュールの構成例を説明するための図である。
【図９】振動ミラーモジュールの分解斜視図である。
【図１０】２個の振動ミラーを背合わせに基板上に設置した図である。
【図１１】２個の振動ミラーを用いた他の構成例を示す図である。
【図１２】可動ミラーを振動させる駆動回路のブロック図である。
【図１３】振動ミラーの駆動周波数ｆと振れ角θとの関係を示す図である。
【図１４】発光源である半導体レーザを変調する駆動回路のブロック図である。
【図１５】任意の画素の位相をシフトする方法を説明するための図である。
【図１６】単一周波数で変調した場合の画素の位置ずれを説明するための図である。
【図１７】本発明の光走査装置の１実施形態を搭載した画像形成装置の例を示す図である。
【図１８】可動ミラーの形状の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０６      振動ミラー
１０７〜１１０      光源ユニット
１１７、１１８      反射面
１３８〜１４１      検知センサ
４４１      可動ミラー
４４２      ねじり梁
４５０      永久磁石
４６３      コイルパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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