(57)【要約】【課題】  正弦振動する偏向ミラー面により偏向走査される光ビームを被走査面上にスポット状に結像する光走査装置および該装置を装備して被走査面上に潜像を形成する画像形成装置において、小型で簡易に、被走査面上でのスポット径を均一化しながらスポットを等速走査させる。【解決手段】  ミラー長さ方向ＸＸに沿った偏向ミラー面６５１の長さは入射中心位置ＣＰで長さＷcpとなっており、揺動軸（駆動軸）ＡＸと平行な駆動軸方向Ｙにおいて最も短い。そして、偏向ミラー面６５１の長さは入射中心位置ＣＰから駆動軸方向Ｙの両側（図面中の上下側）に離れるにしたがって長くなっており、上端および下端で長さＷegで最長となっている。また、入射光ビームのスポット寸法Ｗspが入射中心位置ＣＰでの偏向ミラー面６５１の長さＷcpよりも長くなっている。【選択図】  図１１
2006337417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査面上で光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置において、
入射される光ビームを反射する偏向ミラー面を有し、前記主走査方向とほぼ直交する駆動軸回りに前記偏向ミラー面を正弦振動させることで入射光ビームを前記主走査方向に偏向させる偏向手段と、
光ビームを射出する光源と、
前記光源からの光ビームを整形するとともに、前記駆動軸と直交する基準面に対して鋭角をなすように前記偏向ミラー面に入射する第１光学系と、
アークサインレンズの特性を持ち、前記偏向手段により偏向走査される光ビームを前記被走査面にスポット状に結像する第２光学系とを備え、
前記偏向ミラー面と前記入射光ビームの光軸とが交わる位置を入射中心位置とし、該入射中心位置で前記偏向ミラー面と前記基準面とが交差して形成される交線を基準線とし、前記偏向ミラー面内において前記駆動軸に対して直交する方向をミラー長さ方向としたとき、
前記基準線に対して入射光ビームの光軸が直交するときに、前記ミラー長さ方向において前記偏向ミラー面に形成される入射光ビームのスポット寸法は前記入射中心位置での前記偏向ミラー面の長さよりも長く、しかも、
前記ミラー長さ方向に沿った前記偏向ミラー面の長さは、前記駆動軸と平行な駆動軸方向において前記入射中心位置で最も短く前記入射中心位置から前記駆動軸方向の両側に離れるにしたがって長くなっていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記偏向ミラー面では、前記駆動軸方向の両端において前記ミラー長さ方向の中央部に切欠部が設けられている請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記入射中心位置が前記駆動軸上または前記駆動軸近傍に位置している請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記偏向手段により光ビームは所定の走査範囲内で偏向走査される請求項１記載の光走査装置であって、
前記ミラー長さ方向において、
前記偏向ミラー面に形成される入射光ビームのスポット寸法は、前記走査範囲内で、かつ入射光ビームの光軸と前記基準線との角度が最大値または最小値となったときに前記駆動軸方向における前記偏向ミラー面端部での長さと同じまたは短い光走査装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の光走査装置を用いて前記被走査面に相当する潜像担持体の表面に光ビームを走査して前記潜像担持体上に静電潜像を形成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】
この発明は、被走査面上で光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置、および該装置を用いて静電潜像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から偏向器として、マイクロマシニング技術を利用して製造した振動ミラーを使用した光走査装置が提案されている。この振動ミラーは駆動軸回りに振動可能に構成された偏向ミラー面を有しており、外部から与えられる駆動信号に応じて偏向ミラー面を正弦振動させることで偏向ミラー面に入射する光ビームを主走査方向に偏向させる。また、光走査装置では、振動ミラーと被走査面との間に結像光学系が配置されて振動ミラーにより偏向走査された光ビームを被走査面に結像してスポットを形成する。ここで、被走査面上でスポットを等速走査させるために、結像光学系としてアークサイン（ａｒｃｓｉｎ）レンズの特性を持つ光学系が用いられている。しかしながら、このように構成された結像光学系には、走査中心に対して走査端部の主走査方向のＦｎｏ(Ｆナンバー)が変化してしまうという特性があり、そのために走査中心と走査端部の被走査面上におけるスポット径が不均一になってしまうという問題点が存在する。そこで、この問題を解決するアプローチとして、例えば特許文献１に記載の装置では、正弦振動する偏向ミラー面が２面以上準備される、つまり複数の偏向器を用いて光ビームが偏向走査される。しかも、正弦振動の最大振幅および振動周期を各偏向ミラー面ごとに相互に相違させる。これによって最後の偏向器から被走査面に向けて射出される光ビームは略等角速度で偏向される。そして、この偏向光ビームを被走査面に結像するために、ｆθレンズの特性を有する結像光学系が用いられている。その結果、被走査面上でのスポット径を均一化しながらスポットを等速度で走査させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７９８７９号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来装置では、複数の偏向器が必要となり、装置の大型化は避けられない。また、複数の偏向ミラー面の位相を高精度に合わせる必要があるが、この位相調整は困難であり、位相誤差の発生により走査位置が変化してしまうことがあった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、正弦振動する偏向ミラー面により偏向走査される光ビームを被走査面上にスポット状に結像する光走査装置および該装置を装備して被走査面上に潜像を形成する画像形成装置において、小型で簡易に、被走査面上でのスポット径を均一化しながらスポットを等速走査させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる光走査装置は、被走査面上で光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置であって、上記目的を達成するため、入射される光ビームを反射する偏向ミラー面を有し、主走査方向とほぼ直交する駆動軸回りに偏向ミラー面を正弦振動させることで入射光ビームを主走査方向に偏向させる偏向手段と、光ビームを射出する光源と、光源からの光ビームを整形するとともに、駆動軸と直交する基準面に対して鋭角をなすように偏向ミラー面に入射する第１光学系と、アークサインレンズの特性を持ち、偏向手段により偏向走査される光ビームを被走査面にスポット状に結像する第２光学系とを備え、偏向ミラー面と入射光ビームの光軸とが交わる位置を入射中心位置とし、該入射中心位置で偏向ミラー面と基準面とが交差して形成される交線を基準線とし、偏向ミラー面内において駆動軸に対して直交する方向をミラー長さ方向としたとき、  基準線に対して入射光ビームの光軸が直交するときに、ミラー長さ方向において偏向ミラー面に形成される入射光ビームのスポット寸法は入射中心位置での偏向ミラー面の長さよりも長く、しかも、ミラー長さ方向に沿った偏向ミラー面の長さは、駆動軸と平行な駆動軸方向において入射中心位置で最も短く入射中心位置から駆動軸方向の両側に離れるにしたがって長くなっていることを特徴としている。
【０００７】
このように構成された装置では、光源からの光ビームは１枚の偏向ミラー面により偏向走査されるとともに、走査光ビームはアークサイン（ａｒｃｓｉｎ）レンズの特性を持つ第２光学系により被走査面上にスポット状に結像される。したがって、小型で簡易に、被走査面上でスポットを等速走査させることができる。しかしながら、結像光学系として第２光学系を採用すると、従来技術と同様に、走査中心に対して走査端部の主走査方向のＦｎｏ(Ｆナンバー)が変化して被走査面上でのスポット径が大きくなってしまう。そこで、この発明では、特殊形状を有する偏向ミラー面が採用されている。この偏向ミラー面の形状特徴は、ミラー長さ方向に沿った長さが入射中心位置とそれ以外とで異なる点にある。すなわち、偏向ミラー面は、駆動軸方向において入射中心位置で最も短く入射中心位置から駆動軸方向の両側に離れるにしたがって長くなるという形状特徴を有している。また、この発明では、基準線に対して入射光ビームの光軸が直交する状態、つまり走査中心では、いわゆるオーバーフィル状態で光ビームが偏向ミラー面に入射される。したがって、偏向ミラー面によって偏向される光ビームの主走査方向における光ビームの幅は、走査中心では最も狭く走査端部に行くにしたがって広くなっている。したがって、第２光学系から被走査面上の結像位置に向う光束の角度は、後で図１２を参照しつつ説明するように、走査中心で最も小さく走査端部に行くにしたがって増大している。その結果、Ｆｎｏ(Ｆナンバー)の変化が抑制されて被走査面上でのスポット径は均一化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、いわゆる４サイクル方式のカラープリンタである。この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から印字指令がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１からの印字指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートに印字指令に対応する画像を形成する。
【０００９】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２が図１の矢印方向（副走査方向）に回転自在に設けられている。また、この感光体２の周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部（図示省略）がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３には帯電制御部１０３が電気的に接続されており、所定の帯電バイアスを印加している。このバイアス印加によって感光体２の外周面が所定の表面電位に均一に帯電される。また、これらの感光体２、帯電ユニット３およびクリーニング部は一体的に感光体カートリッジを構成しており、感光体カートリッジが一体として装置本体５に対し着脱自在となっている。
【００１０】
そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は後述する露光制御部からの電気信号に基づき光ビームＬを感光体２上に走査して画像信号に対応する静電潜像を形成する。このように露光ユニット６は、本発明にかかる光走査装置に相当するが、その構成および動作については後で詳述する。
【００１１】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、シアン用の現像器４Ｃ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。そして、エンジンコントローラ１０の現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４から感光体２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００１２】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２、７３等に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。
【００１３】
また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ（図示省略）、濃度センサ７６（図２）および垂直同期センサ７７（図２）が配置されている。これらのうち、濃度センサ７６は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の副走査方向への回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色のトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。
【００１４】
そして、カラー画像をシートに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシート上にカラー画像を二次転写する。
【００１５】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシート上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。
【００１６】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートは定着ユニット９および排出ローラ８２を経由して装置本体５の上面部に設けられた排出トレイ部５１に搬送される。また、シートの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートを排出ローラ８２によりスイッチバック移動させる。これによってシートは反転搬送経路ＦＲに沿って搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートの両面に画像を形成することができる。
【００１７】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像データを記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００１８】
図３は図１の画像形成装置に装備された露光ユニットの構成を示す主走査断面図である。また、図４は露光ユニットの副走査断面図である。また、図５は走査光ビームの結像を示す斜視図である。また、図６および図７は露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図である。また、図８は露光ユニットおよび露光制御部の構成を示すブロック図である。以下、これらの図面を参照しつつ、露光ユニット６の構成および動作について詳述する。
【００１９】
この露光ユニット６は露光筐体６１を有している。そして、露光筐体６１に単一のレーザ光源６２が固着されており、レーザ光源６２から光ビームを射出可能となっている。このレーザ光源６２は、図８に示すように、露光制御部１０２の光源駆動部１０２ａと電気的に接続されている。このため、画像データに応じて光源駆動部１０２ａがレーザ光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御してレーザ光源６２から画像データに対応して変調された光ビームが射出される。このように本実施形態では、レーザ光源６２が本発明の「光源」に相当してる。
【００２０】
また、この露光筐体６１の内部には、レーザ光源６２からの光ビームを感光体２の表面に走査露光するために、ビーム整形系（第１光学系）６３、ミラー６４、偏向器６５、アークサインレンズ６６および折り返しミラー６７が設けられている。すなわち、レーザ光源６２からの光ビームは、コリメータレンズ６３１により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、副走査方向Ｙにのみパワーを有するシリンドリカルレンズ６３２に入射される。そして、シリンドリカルレンズ６３２を調整することでコリメート光は副走査方向Ｙにおいて偏向器６５の偏向ミラー面６５１付近で結像される。このように整形された光Ｌiは、図４に示すように、偏向器６５の偏向ミラー面６５１の揺動軸（本発明の「駆動軸」に相当）ＡＸと直交する基準面ＳＳに対して鋭角γをなすように偏向ミラー面６５１に入射する。なお、同図中の符号ＯＡiは偏向ミラー面６５１に入射する光ビームＬiの光軸を示している。
【００２１】
この偏向器６５は半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、偏向ミラー面６５１で反射した光ビームを主走査方向Ｘに偏向可能となっている。より具体的には、偏向器６５は次のように構成されている。
【００２２】
この偏向器６５では、図６および図７に示すように、シリコンの単結晶基板（以下「シリコン基板」という）６５２の一部を加工することで可動板６５３が設けられている。この可動板６５３はねじりバネ６５４によってシリコン基板６５２に弾性支持されており、主走査方向Ｘとほぼ直交する副走査方向Ｙに伸びる揺動軸ＡＸ回りに揺動自在となっている。そして、可動板６５３の中央部には、アルミニューム膜などが偏向ミラー面６５１として成膜されている。なお、この実施形態では、偏向ミラー面６５１は後で説明する図１０に示すように正面視において開口スパナ形状を有している。ただし、図５および図６においては、説明の便宜から、従来より多用されている矩形形状を有する可動板６５３が図示されている。
【００２３】
また、シリコン基板６５２の略中央部には、図７に示すように、可動板６５３が揺動軸ＡＸ回りに揺動可能となるように、凹部６５２ａが設けられている。そして、凹部６５２ａの内底面のうち可動板６５３の両端部に対向する位置に電極６５８ａ、６５８ｂがそれぞれ固着されている（図７参照）。これら２つの電極６５８ａ、６５８ｂは可動板６５３を揺動軸ＡＸ回りに揺動駆動するための揺動用電極として機能するものである。すなわち、これらの揺動用電極６５８ａ、６５８ｂは露光制御部１０２の揺動駆動部１０２ｂと電気的に接続されており、電極への電圧印加によって該電極と偏向ミラー面６５１との間に静電吸着力が作用して偏向ミラー面６５１の一方端部を該電極側に引き寄せる。したがって、揺動駆動部１０２ｂから所定の電圧を揺動用電極６５８ａ、６５８ｂに交互に印加すると、ねじりバネ６５４を揺動軸ＡＸとして偏向ミラー面６５１を往復振動させることができる。そして、この往復振動の駆動周波数を偏向ミラー面６５１の共振周波数に設定すると、偏向ミラー面６５１の振れ幅は大きくなり、電極６５８ａ、６５８ｂに近接する位置まで偏向ミラー面６５１の端部を変位させることができる。また、偏向ミラー面６５１の端部が共振で電極６５８ａ、６５８ｂと近接位置に達することで、電極６５８ａ、６５８ｂも偏向ミラー面６５１の駆動に寄与し、端部と平面部の両電極により振動維持をより安定させることができる。
【００２４】
なお、この実施形態では、静電吸着力により偏向ミラー面６５１を往復振動させているが、電磁気力により振動させるようにしてもよい。ここで、電磁気力により偏向ミラー面６５１を駆動する態様については、すでに周知の技術事項であるため、ここでは説明を省略する。
【００２５】
図３および図４に戻って露光ユニット６の説明を続ける。上記のように偏向器６５により走査された走査光ビームは感光体２に向けて偏向器６５から射出されるが、その走査光ビームＬsは本発明の「第２光学系」に相当するアークサインレンズ６６および折り返しミラー６７を介して感光体２に結像され、感光体表面に光ビームＬsのスポットが形成される。これにより、図５に示すように、走査光ビームＬsが主走査方向Ｘと平行に走査して走査位置２１上で主走査方向Ｘに伸びるライン状の潜像が感光体２上に形成される。しかも、アークサインレンズ６６が結像光学系として設けられているため、上記のようにして正弦振動する偏向ミラー面６５１により偏向された光ビームＬsを本発明の「被走査面」に相当する感光体表面上に等速走査させることができる。
【００２６】
なお、この実施形態では、図３に示すように、偏向器６５からの走査光ビームの開始および終端を折り返しミラー６９ａ〜６９ｃにより同期センサ６０に導いている。すなわち、この実施形態では、同期センサ６０を、主走査方向Ｘにおける同期信号、つまり水平同期信号を得るための水平同期用読取センサとして機能させている。
【００２７】
ところで、本実施形態では上記したように結像光学系としてアークサインレンズ６６を用いているため、従来より多用されている矩形形状の偏向ミラー面で光ビームを偏向走査させると、「背景技術」の項で説明した問題が発生する。その理由は以下のとおりである。従来装置では、偏向ミラー面６５１は平板上に形成されており、その正面視における形状は図５や図６に示すように矩形形状となっている。この偏向ミラー面６５１に光ビームを照射すると、図９に示すように、偏向ミラー面６５１に入射された光ビームは全て偏向ミラー面６５１で反射されてアークサインレンズ６６に導光される。そして、光ビームはアークサインレンズ６６により感光体表面に結像されるが、アークサインレンズ６６は
結像位置＝Ｆ・ａｒｃｓｉｎθ
（ただし、Ｆはレンズ６６の焦点距離、θは光ビームのレンズ６６への入射角）
という特性を有している。この特性により感光体表面上でスポットを等速走査させることができる。ここで、アークサインレンズ６６から感光体２上の結像位置に向う光束の角度について考察すると、同図に示すように、走査中心での角度φ(0)が最も広く、走査端部に行くにしたがって増大し、走査端部での角度φ(max)は最も狭くなる。つまり、
φ(max)＜φ(0)
となり、Ｆｎｏ(Ｆナンバー)が変化する。さらに、感光体表面（像面）に対して斜めに入射することで感光体表面上でのスポット径が増える。これらの要因により感光体表面に結像されるスポット径が走査端部で増大してしまう。
【００２８】
そこで、本実施形態では、次の２つの条件を満足するように露光ユニット６（光走査装置）が構成されている。すなわち、図１０および図１１に示すように、偏向ミラー面６５１は正面視において開口スパナ形状を有している。より具体的には、ミラー長さ方向ＸＸに沿った偏向ミラー面６５１の長さは入射中心位置ＣＰで長さＷcpとなっており、揺動軸（駆動軸）ＡＸと平行な駆動軸方向Ｙにおいて最も短い。そして、偏向ミラー面６５１の長さは入射中心位置ＣＰから駆動軸方向Ｙの両側（図面中の上下側）に離れるにしたがって長くなっており、上端および下端で長さＷegとなり、最長となっている。このような偏向ミラー面６５１の形状特徴が上記２条件のひとつである。なお、ここで、「ミラー長さ方向」とは偏向ミラー面６５１内において揺動軸（駆動軸）ＡＸに対して直交する方向を意味しており、偏向ミラー面６５１の揺動角がゼロである際（図１１（ｂ））には、ミラー長さ方向ＸＸは主走査方向Ｘと平行となる。
【００２９】
また、偏向ミラー面６５１の揺動角がゼロである際（図１１（ｂ））には、偏向ミラー面６５１と入射光ビームの光軸とが交わる位置を入射中心位置ＣＰとし、該入射中心位置ＣＰで偏向ミラー面６５１と基準面ＳＳとが交差して形成される交線を基準線ＳＬとしたとき、基準線ＳＬに対して入射光ビームＬiの光軸ＯＡiが直交する。そして、もうひとつの条件として、図１１（ｂ）に示すように、ミラー長さ方向ＸＸにおいて偏向ミラー面６５１に形成される入射光ビームＬiのスポット寸法Ｗspが入射中心位置ＣＰでの偏向ミラー面６５１の長さＷcpよりも長いという条件が満足されている。しかも、この実施形態では、特にスポット寸法Ｗspが長さＷegよりも長くなるように、ビーム整形系（第１光学系）６３はビーム整形している。したがって、ミラー長さ方向ＸＸにおける３つの長さＷcp、Ｗeg、Ｗspは、
Ｗcp＜Ｗeg＜Ｗsp
の大小関係を有している。
【００３０】
このような条件を満足するように構成された露光ユニット６では、図５の偏向ミラー面６５１で光ビームを偏向させる場合と次の点で大きく相違する。その相違点は、本実施形態では入射光ビームＬiの一部のみを偏向ミラー面６５１により反射させており、しかも、ミラー長さ方向ＸＸにおける反射割合を偏向ミラー面６５１の揺動角θに応じて変化している点である。より具体的には、図１１（ｂ）に示すように、揺動角θがゼロ、つまり走査中心では偏向ミラー面６５１で反射される光ビームのミラー長さ方向ＸＸにおける長さ（以下「偏向長さ」という）は入射中心位置ＣＰでの偏向ミラー面６５１の長さＷcpとなる。一方、揺動角θがゼロから変化するのに応じて偏向長さは増大し、走査端部では偏向長さは長さＷegとなる。
【００３１】
そして、このように揺動角θに応じて偏向長さが調整された偏向光ビームはアークサインレンズ６６により感光体表面にスポット状に結像される。このとき、アークサインレンズ６６から感光体２上の結像位置に向う光束の角度について考察すると、図１２に示すように、走査中心での角度φ(0)が最も狭く、走査端部に行くにしたがって増大し、走査端部での角度φ(max)は最も広くなる。つまり、
φ(max)＞φ(0)
となり、Ｆｎｏ(Ｆナンバー)の変化が抑制されて感光体表面上でのスポット径は均一化される。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、結像光学系としてアークサインレンズ６６を用いて正弦振動する偏向ミラー面６５１により偏向された光ビームＬsを感光体表面上に等速走査させている。しかも、上記した２つの条件を満足するように露光ユニット６（光走査装置）を構成することで、光ビームの等速走査を維持しつつスポット径の均一化を達成することができる。また、単一の偏向器６５により光ビームを偏向走査しているため、複数の偏向器が必要となる従来装置に比べて装置を簡素化することができるとともに、装置の小型化も可能となる。
【００３３】
また、上記のようにして偏向器６５が作成されているため、入射中心位置ＣＰは揺動軸（駆動軸）ＡＸ上またはその近傍に位置している。したがって、偏向ミラー面６５１の正弦振動時に生じる回転モーメントを低減させることができ、高速化において有利となっている。また、図１１に示すように、偏向ミラー面６５１に形成される入射光ビームのスポットは入射中心位置ＣＰを中心に揺動角に応じて回転変位する。したがって、偏向ミラー面６５１のうち駆動軸方向Ｙの両端（同図の上下端部）におけるミラー長さ方向ＸＸの中央部は光ビームの偏向走査に寄与しない。そこで、本実施形態では、図１０に示すように該中央部に切欠部６５９を設けている。もちろん、他の観点、例えば偏向ミラー面６５１の剛性を確保するなどの理由から切欠部６５９を設けない構成を採用してもよいことは言うまでもない。
【００３４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、図１１（ａ）および（ｃ）に示すように、走査範囲内においてもオーバーフィル状態を維持しているが、これは必須構成要件ではない。つまり、ミラー長さ方向において、偏向ミラー面６５１に形成される入射光ビームＬiのスポット寸法Ｗspが長さＷegと同じまたは短くなるように構成してもよい。これにより走査端部では入射光ビームの全部が反射されてアークサインレンズ６６を介して結像される。したがって、光ビームを効率的に潜像形成に利用することができる。
【００３５】
また、上記実施形態では、ミラー長さ方向における偏向ミラー面６５１上でのスポット寸法Ｗspを調整することで感光体表面に形成されるスポット径の均一化を図っている。これに加え、偏向ミラー面内において基準線ＳＬに対して直交する方向をミラー幅方向、つまり駆動軸方向Ｙにおける偏向ミラー面６５１上でのスポット寸法（図１０や図１１の上下方向におけるミラー高さ）をさらに調整することでスポット径をさらに均一化することができる。例えば、ミラー幅方向（駆動軸方向）Ｙにおける偏向ミラー面６５１に形成される入射光ビームＬiのスポット寸法が、入射光ビームＬiの光軸ＯＡiと基準線ＳＬとの角度が直角であるとき（揺動角θがゼロ）に、ミラー幅方向における偏向ミラー面６５１の幅未満である一方、走査範囲内で、かつ角度が最大値（揺動角θ＝＋θmax）または最小値（揺動角θ＝−θmax）となったときにミラー幅方向Ｙにおける偏向ミラー面６５１の幅よりも大きくなるように露光ユニット６を構成してもよい。
【００３６】
また、この発明にかかる光走査装置をカラー画像形成装置の露光手段として用いているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。すなわち、感光体などの潜像担持体上に光ビームを走査して静電潜像を形成するとともに、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する画像形成装置の露光手段として用いることができる。もちろん、光走査装置の適用対象は画像形成装置に装備される露光手段に限定されるものではなく、光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】図１の画像形成装置に装備された露光ユニットの主走査断面図。
【図４】図１の画像形成装置に装備された露光ユニットの副走査断面図。
【図５】偏向光ビームの結像を示す斜視図。
【図６】露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図。
【図７】露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図。
【図８】露光ユニットおよび露光制御部の構成を示すブロック図。
【図９】従来形状の偏向ミラー面を用いた露光ユニットでの結像状態を示す図。
【図１０】本発明にかかる装置で採用した偏向ミラー面の一例を示す正面図。
【図１１】偏向ミラー面に形成される光ビームのスポットを示す図。
【図１２】図１０の偏向ミラー面を用いた露光ユニットでの結像状態を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
２…感光体（潜像担持体）、  ６…露光ユニット（光走査装置）、  ６２…レーザ光源（光源）、  ６３…ビーム整形系（第１光学系）、  ６５…偏向器、  ６６…アークサインレンズ（第２光学系）、  ６５１…偏向ミラー面、  ６５９…切欠部、  ＡＸ…揺動軸（駆動軸）、  Ｌ…光ビーム、  Ｌi..…入射光ビーム、  Ｌs…走査光ビーム（偏向光ビーム）、  OＡi…（入射光ビームの）光軸、  ＳＬ…基準線、  ＳＳ…基準面、  Ｘ…主走査方向、  Ｙ…駆動軸方向、  γ…（偏向ミラー面への光ビームの）入射角、  θ…揺動角
【図１】
2006337417.tif 000003
【図２】
2006337417.tif 000004
【図３】
2006337417.tif 000005
【図４】
2006337417.tif 000006
【図５】
2006337417.tif 000007
【図６】
2006337417.tif 000008
【図７】
2006337417.tif 000009
【図８】
2006337417.tif 000010
【図９】
2006337417.tif 000011
【図１０】
2006337417.tif 000012
【図１１】
2006337417.tif 000013
【図１２】
2006337417.tif 000014