(57)【要約】【課題】振動ミラー等の偏向手段における法線方向の厚さが薄いというメリットを十分に活かすことができ、これにより低コスト且つコンパクト化を実現でき、画像形成装置の小型化にも寄与できる光走査装置を提供する。【解決手段】偏向手段としての振動ミラーモジュール４００は、可動ミラーが像担持体１０１、１０２、１０３、１０４の配列された平面に向い合うように配置され、前記平面と平行な面内にて複数の光源手段２０１、２０２、２０３、２０４からの光ビームの主光束が各々所定角度を有するように前記複数の光源手段が配置され、前記複数の光源手段からの光ビームを前記可動ミラーへと折り返す入射ミラー１０６と、前記可動ミラーで走査された複数の光ビームを前記可動ミラーの面法線を含み該可動ミラーの回転軸と直交する断面に対して相反する２方向に分岐する分離ミラー１０７と、を備え、集光手段２０５は、光源手段の各射出軸が偏向手段の可動ミラー面で交差するように集光する。【選択図】図１
2011053616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各色の画像情報により変調される複数の光源手段と、
前記複数の光源手段から発する光ビームを各々カップリングするカップリング手段と、
カップリングされた複数の光ビームを集光する集光手段と、
回転可能に軸支された可動ミラーを有し、前記光源手段からの光ビームを一括走査する偏向手段と、
前記偏向手段により走査された各光ビームを各色に対応した像担持体に結像する複数の結像手段と、
を備え、各色に対応した複数の画像形成を行う光走査装置であって、前記各色に対応した像担持体が同一平面内に配列されてなる画像形成装置に用いられる光走査装置において、
前記偏向手段は前記記可動ミラーが前記記像担持体の配列された平面に向い合うように配置され、
前記平面と平行な面内にて前記複数の光源手段からの光ビームの主光束が各々所定角度を有するように前記複数の光源手段が配置され、
前記複数の光源手段からの光ビームを前記可動ミラーへと折り返す入射ミラーと、
前記可動ミラーで走査された複数の光ビームを前記可動ミラーの面法線を含み該可動ミラーの回転軸と直交する断面に対して相反する２方向に分岐する分離ミラーと、を備え、
前記集光手段は、前記光源手段の各射出軸が前記偏向手段の可動ミラー面で交差するように集光し、各色に対応した前記像担持体を走査するようにしてなることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光走査装置において、
前記集光手段は前記複数の光ビームの隣接するいずれかの一組が離間する方向に少なくとも一つの光ビームを屈曲することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光走査装置において、
前記複数の光ビームの全てが通過するように前記集光手段が一体に成形されることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、
前記複数の光ビームの全てが同一の角度で屈曲することを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、
前記集光手段の隣接する一組が対応する光ビームの一組を同一の角度で屈曲させることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、
前記集光手段に回折レンズを用いることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の光走査装置において、
各色に対応した複数の光源手段を一体的に支持する支持部材を有し、前記支持部材との位置関係を決定する位置決め部を前記集光手段に有し、前記支持部材と前記集光手段とを一体的に固定することを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の光走査装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及び該光走査装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１や特許文献２に開示されるように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。
特許文献３や特許文献４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が、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、低振動で、かつ発熱がほとんどないために、光走査装置を収容するハウジングを薄肉化でき、ガラス繊維の配合率が高い特殊なグレードの樹脂成形材を用いなくても、画像品質への影響が発生し難いといった利点もある。
【０００３】
特許文献５には、振動ミラーをタンデムカラー対応の光走査装置に適用した例が開示されており、振動ミラーの共振周波数に応じて走査周波数ｆdを設定し、設定された走査周波数に応じてビームスポット間隔ｐを調整することで、濃度むらや色ずれ、色変りのない高品位の画像形成を行える旨が記載されている。
特許文献６には光偏向器（ポリゴンスキャナ）よりも下流に分離手段を設けた光走査装置の例が開示されており、偏向器で偏向され走査レンズを通過した後に、分離手段を設けることで複数の光ビームを各感光体ドラムの配列方向に分岐している。
【０００４】
上記したように、振動ミラーを用いることで低騒音、低消費電力、低発熱といったメリットに加え、振動ミラーとそれを軸支するねじり梁を一体形成した扁平構造であるため、回転軸からミラー面まで所定の寸法（内接円半径）を有しイナーシャを確保するためのロータを備えるポリゴンスキャナに比べ、振動ミラーの法線方向の厚さが薄くできるといったメリットがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来は、特許文献５に開示されるように、従来のポリゴンスキャナを用いた方式と同様、振動ミラーの回転軸を各感光体ドラムの走査位置が配列される面に対して直交するように配置する方式であるために、振動ミラーの法線方向の厚さが薄いというメリットを活かしきれていない。
また、各色に対応した複数の光ビームを振動ミラーの回転軸方向、つまり副走査方向に異なる角度に傾けた方向から振動ミラーに斜入射させるために、射出軸の傾きに伴って、光源ユニットは副走査方向に離隔した配置とする必要があり、各感光体ドラムの走査位置が配列される面と直交する方向での光走査装置の厚さが嵩むことで、装置本体の高さを低くするには不利であった。
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、振動ミラー等の偏向手段における法線方向の厚さが薄いというメリットを十分に活かすことができ、これにより低コスト且つコンパクト化を実現でき、画像形成装置の小型化にも寄与できる光走査装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
まず、本発明の概念を以下に説明する。
複数の感光体ドラムの配列面に対して光走査装置を扁平に収めることで、コンパクトな画像形成装置を実現するには、光源ユニット同士が互いに干渉しないように離隔する必要がある。
集光手段であるシリンドリカルレンズを用いて各光ビームの入射ミラーへの入射角よりも、光源手段からの集光手段であるシリンドリカルレンズへの各ビームの入射角を大きくすることで、より大きく光源ユニットを離隔することができ、各色に応じた複数の光源ユニットの配置を小型化することができる。
複数の光ビームが全て通過するように前記集光手段を一体成型することにより、集光手段の製造コスト削減、レイアウト性の向上、集光手段の組付けの容易さ、各光ビーム間の位置決め誤差の削減を図ることができる。
また、集光手段に屈折力を持った回折レンズを用いることによって、各光ビーム毎での屈折角度の可変、同一角度での屈曲力等を回折格子のパターンの違いにより設定することができる。フォトリソグラフィ技術による蒸着や、ホログラフィによる感光物質にパターン形状を露光して、感光した部分の屈折率の変化を用いた回折格子を量産する方法もある。
これらを利用し、異なる屈折力を持つ集光手段を一体として作製することができる。
【０００８】
具体的には、上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、各色の画像情報により変調される複数の光源手段と、前記複数の光源手段から発する光ビームを各々カップリングするカップリング手段と、カップリングされた複数の光ビームを集光する集光手段と、回転可能に軸支された可動ミラーを有し、前記光源手段からの光ビームを一括走査する偏向手段と、前記偏向手段により走査された各光ビームを各色に対応した像担持体に結像する複数の結像手段と、を備え、各色に対応した複数の画像形成を行う光走査装置であって、前記各色に対応した像担持体が同一平面内に配列されてなる画像形成装置に用いられる光走査装置において、前記偏向手段は前記記可動ミラーが前記記像担持体の配列された平面に向い合うように配置され、前記平面と平行な面内にて前記複数の光源手段からの光ビームの主光束が各々所定角度を有するように前記複数の光源手段が配置され、前記複数の光源手段からの光ビームを前記可動ミラーへと折り返す入射ミラーと、前記可動ミラーで走査された複数の光ビームを前記可動ミラーの面法線を含み該可動ミラーの回転軸と直交する断面に対して相反する２方向に分岐する分離ミラーと、を備え、前記集光手段は、前記光源手段の各射出軸が前記偏向手段の可動ミラー面で交差するように集光し、各色に対応した前記像担持体を走査するようにしてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記集光手段は前記複数の光ビームの隣接するいずれかの一組が離間する方向に少なくとも一つの光ビームを屈曲することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の光走査装置において、前記複数の光ビームの全てが通過するように前記集光手段が一体に成形されることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記複数の光ビームの全てが同一の角度で屈曲することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記集光手段の隣接する一組が対応する光ビームの一組を同一の角度で屈曲させることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記集光手段に回折レンズを用いることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の光走査装置において、各色に対応した複数の光源手段を一体的に支持する支持部材を有し、前記支持部材との位置関係を決定する位置決め部を前記集光手段に有し、前記支持部材と前記集光手段とを一体的に固定することを特徴とする。
請求項８記載の発明は、画像形成装置において、請求項１〜７のいずれか１つに記載の光走査装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動ミラー等の偏向手段における法線方向の厚さが薄いというメリットを十分に活かすことができ、これにより低コスト且つコンパクト化を実現でき、画像形成装置の小型化にも寄与できる。
本発明によれば、複数の光ビーム全てが通過するように集光手段が一体成型されることにより、部品点数の削減によるコスト削減と、取付け工程を一括で行うことができ簡略化することができるとともに、それぞれの光ビームとの位置関係を精度良く合わせることが可能となる。なお、個別に設置する場合には、それぞれについて位置決め部材、固定部材が必要となり、かつ個別部品の加工精度誤差が積み重なり、位置決め調整が複雑になる。
各色に対応した複数の光源手段は、上記支持部材により一体的に支持されてなることにより、各色に対応した複数の光源手段間の配置精度を保った状態で、ハウジングに組み込むことができるので、生産性が向上し、低コストな光走査装置が実現できる。
【００１２】
本発明によれば、複数の光ビームが同一角度で屈曲することによって、図８に示すように同一角度θa(光源からの入射軸とシリンドリカルレンズから反射ミラーへの射出軸との角)で屈曲するので、偏向手段の反射面より光源よりの光学系について、光学素子とレイアウトを共通化することができ、設計期間の短縮と、光学素子等の部品コストの軽減が図れ、複数の光ビームの光学特性の偏差を微小に調整することができ、より安定した画像を形成することができる。
本発明によれば、集光手段の隣接する一組が対応する光ビームの一組を同位置の角度で屈曲させることによって、集光手段の屈曲力をもつ面によって、複数の光ビームを適切に離間することができ、光学素子と所望の位置に適切に配置することができる。また、同じ角度の組同士で斜入射角度を設定することができれば、設計レイアウトと部品を共通化することができ、設計期間の短縮と、部品製造こととの削減が図れ、各光学素子の角度調整を行う手間が省け、生産性が向上し、低コストな光走査装置が実現できる。
【００１３】
本発明によれば、集光手段に、回折レンズを用いることによって、屈曲力を持つ回折格子を集光手段に表面に形成することで、複数の光ビームに対してそれぞれに適切な角度で、屈曲して光ビームが離間することで光源手段を配置することが容易になる。各光ビーム別の離隔角度にあわせて、回折格子パターン可変して形成することによって、複数の光ビームを適切に離隔することができる。また、回折格子をフォトリソグラフィ技術などにより製造することによって、集光手段の薄型化、量産化を容易にすることができる。
【００１４】
本発明によれば、各光源手段を一体的に支持する支持部材を有し、上記支持部材との位置決め部を上記集光手段に設けてこれらを一体的に固定することによって、光走査装置のハウジング内において、光源手段と集光手段を適切な位置にレイアウトでき、また、各光源手段と偏向手段の反射ミラーと、分離ミラーの各反射面が交わる稜線との相対配置を確実に位置決めできるので、分離ミラーで分岐した後に、各被走査面上における走査軌跡を平行に保つことができ、各色版の重ね精度が向上し、高品位な画像形成が行える。
また、本発明によれば、低コストでコンパクトな画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る光走査装置の概要斜視図である。
【図２】光源モジュールの斜視図である。
【図３】振動ミラーモジュールの斜視図である。
【図４】振動ミラーモジュールのハウジングへの支持構成を示す分解斜視図である。
【図５】入射ミラーと可動ミラーと分離ミラーとの関係を示す斜視図である。
【図６】画像形成装置の概要構成図である。
【図７】集光手段に屈折力による離隔作用がない場合の機能を説明するための斜視図である。
【図８】複数の光ビームの全てが同一の角度で屈曲する場合の例を示す平面図である。
【図９】倍率ずれ防止機能を説明するための図である。
【図１０】走査軌跡の曲がり残差の補正を示す図である。
【図１１】可動ミラーの振れ角変化を示す図である。
【図１２】光源モジュールの別の実施例を示す斜視図である。
【図１３】集光手段を通過する光ビームを屈曲させるための回折レンズの模式図である。
【図１４】マルチビーム半導体レーザの外観を示す図である。
【図１５】マルチビーム半導体レーザの射出軸を回転軸として傾けて装着する場合の傾斜状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１は、４ステーションを単一の振動ミラーにより走査する光走査装置の構成を示している。図３は、偏向手段としての振動ミラーモジュール４００の構成を示す。なお、本実施形態では、偏向手段として圧電駆動方式により回転トルクを発生する振動ミラーを用いた例を示す。
回転トルクを発生する方式として、圧電駆動のほか、電磁駆動や静電駆動が知られているが、いずれの方式でも同様である。
振動ミラーモジュール４００は、表面にミラー面を形成し振動子をなす可動ミラー４０１と、それを支え回転軸をなすねじり梁４０２と、ねじり梁に回転トルクを発生するカンチレバー４０３と、その支持部をなすフレーム４０４とからなり、Ｓｉ基板をエッチングにより切り抜いて形成している。
【００１７】
ねじり梁４０２の幅は４０〜６０μｍであり、カンチレバー４０３は回転軸を挟んで対称に形成され、ねじり梁の４隅をフレーム４０４と連結しており、表面にＰＺＴ膜４０５が形成されている。
ＰＺＴ膜４０５は正負の電圧を交互に加えることで伸縮し、カンチレバー４０３が撓んで回転トルクが発生し、ねじり梁４０２を捩って可動ミラー４０１を往復振動させる。
この電圧の切り換える周期を、振動子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。
本実施形態では、振れ角は±２５°であり、入射した光ビームは最大±５０°で走査されることになる。
通常は、走査周波数ｆｄをこの共振振動数ｆ０に合わせて設定、あるいは追従するように制御しているが、共振振動数ｆ０は、振動する可動ミラーの慣性モーメントＩによって決定されるため、ねじり梁の幅などエッチングにより切り抜いた仕上がり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、振動ミラーモジュール個々の走査周波数ｆｄを揃えることは困難である。
【００１８】
なお、ここでは、共振振動数ｆ０は振動ミラーモジュール固有の特性値であり、クロック分周によってミラー駆動回路で段階的に設定あるいは選択が可能な走査周波数ｆｄとは分けて記載している。
共振振動数ｆ０のばらつきは、エッチングプロセスの能力にもよるが、±１００Ｈｚ程度は発生してしまい、例えば、狙いとする走査周波数ｆｄ＝２ｋＨｚとすると、２０ラインに１ライン分に相当する０．５％の走査ピッチのずれが生じることで、画像の末端ではこの走査ピッチのずれが積み上がり、数ｍｍ（例えば１．５ｍｍ）もの副走査方向の画像幅の変化（倍率ずれ）となる。
このため、本実施形態では、図９に示すように、後述する書込制御回路において、装置に組み込まれた振動ミラーモジュール４００の共振振動数ｆ０に応じて画像データをライン間で挿入、間引きすることで倍率ずれが発生しないようにしている。
【００１９】
以下にその作用を説明する。
図９では説明のため、仮に１ラインに相当する主走査ドット数を１０ドットとしている。
例えば、１２ラインに１ライン分に相当する走査周波数ｆｄのずれ、言い換えれば８％の倍率ずれがあったと仮定すると、倍率ずれη、主走査ドット数Ｎｍとして
Ｎｓ＝１／η＝１／０．０８＝１２
ｋ＝Ｎｍ／（Ｎｓ／２−１）＝１０ｄｏｔ／５＝２ｄｏｔ
つまり、２ドットずつ隔ライン毎に画素数を増やしながら対象画素を隣接ラインにシフトすることで、倍率のずれを補正できる。
このように、共振振動数ｆ０が高い場合、つまり倍率を伸ばしたい場合は後に隣接するラインに画素データをシフトし、また、逆に、共振振動数ｆ０が低い場合、つまり倍率を縮めたい場合には前に隣接するラインに画素データをシフトしてシフトする隣接画素を間引くように、展開された原画データを変換する。
【００２０】
通常は、主走査ドット数Ｎｍは６００ｄｐｉ、Ａ４幅では４９６０ドットにもなるので、５％倍率をずらしたい場合は、
Ｎｓ＝１／η＝１／０．０５＝２０
ｋ＝Ｎｍ／（Ｎｓ／２−１）＝４９６０ｄｏｔ／９＝５５１ｄｏｔ
０．５％倍率をずらしたい場合は、
Ｎｓ＝１／η＝１／０．００５＝２００
ｋ＝Ｎｍ／（Ｎｓ／２−１）＝４９６０ｄｏｔ／９９＝５０ｄｏｔ
となり、倍率ずれが大きくなるほど１度にシフトする対象画素を多くることで対応できる。
【００２１】
一方、可動ミラーへの斜入射に伴って発生する、あらかじめ判っている走査軌跡の曲がり残差についても、図１０に示すように、曲がり残差と反転する位置関係に画素データをシフトしておくことで、同様に画像上目立たなくすることができる。
書込制御回路においては、これらをアンドして原画データを変換してフレームメモリに収納され、１ライン単位のラスターデータとして読み出され、同期検知信号をトリガーとして光源駆動回路に転送する。光源駆動回路ではラスターデータに基づいて半導体レーザを変調する。
本実施形態では、同期検知センサ１１７、終端検知センサ１１８を有しており、振動ミラーモジュールの振幅を検出できるようにしており、ミラー駆動回路では、立ち上げ時には、これらの検出信号を基に、走査周波数ｆｄを段階的にスイープして、振幅が最大となる共振振動数ｆ０に最も近い走査周波数ｆｄを検出し、走査周波数ｆｄを設定する。
さらに、書込制御回路では、これらの検出信号を基に、設定された走査周波数ｆｄの中心値からのずれに応じて、倍率ずれが最小となるよう画像データの挿入、間引き画素数を決定する。
また、光源駆動回路では、光源を変調する基準クロックｆｈは、基準クロックｆｈと（走査周波数ｆｄ／光源のｃｈ数）との比が一定となるよう、設定された走査周波数ｆｄに応じて基準クロックｆｈを可変する。
【００２２】
図１に示すように、各感光体ドラムを走査する光走査装置３００は一体的に構成され、転写体の移動方向１０５に沿って等間隔で配列されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４に対し、各々に対応した光源からの複数の光ビームを、振動ミラーモジュールにおける可動ミラーの面法線を含む回転軸に平行な面に対し、可動ミラーの回転軸を軸として所定角度傾けた断面内で、各光源からの光ビームが面法線に対して各々異なる角度で、可動ミラー面に入射され、偏向後に各々の感光体ドラムに導かれて、複数の画像形成ステーションにおいて同時に画像記録を行う。
【００２３】
各色に対応した感光体ドラム面上の走査位置は同一平面となるように配列され、可動ミラーの回転軸は同面に平行で、かつ感光体ドラム軸とは直交するように配置される。
各々に対応した光源手段としての半導体レーザ２０１、２０２、２０３、２０４、およびカップリング手段としてのカップリングレンズ２０５、２０６、２０７、２０８からなる光源モジュールからの射出軸は、上記走査位置が配列される面と平行な面内に、可動ミラー回転軸の方向に異なる角度で入射するように、所定の角度だけ隔てて配置されている。
【００２４】
図２は光源モジュール２００の斜視図を示す。
図２に示すように、各色の半導体レーザ２０１、２０２、２０３、２０４は樹脂製の支持部材２１３に、射出軸が略同一点で交差するように放射状に配置され、相対的な位置を保って一体的に支持されている。
支持部材２１３は、可動ミラー４０１の面法線を含み回転軸に直交する断面に対称な形状をなし、各感光体ドラム面上における２ｃｈのビームスポットの配列方向が各ステーションで揃うようにしている。
各半導体レーザは支持部材２１３の裏面より射出軸に沿って形成した（図示しない）嵌合穴にＣＡＮパッケージの円筒外周部を圧入し、各々に対応したカップリングレンズ２０５、２０６、２０７、２０８は支持部材２１３より突出したＵ字状の装着面を有する突起部２１５に、コバ部とのすき間に接着剤を充填して接着固定される。
プリント基板２１６には半導体レーザの光源駆動回路が形成され、複数の半導体レーザで共用しており、支持部材２１３に形成した支柱２１７にネジ固定され、各々リード端子を半田付けして回路接続がなされる。
本実施形態では、各色に対応する半導体レーザの各々が１ｃｈであるので４ｃｈ分の光源駆動回路が形成される。
【００２５】
なお、高速な書込みに対応するためには、２ｃｈ以上のマルチビーム半導体レーザで同時に複数のラインを書き込むようにすることができる。例えば、各々のマルチビーム半導体が２ｃｈであるなら８ｃｈ分の光源駆動回路が形成される。
光源モジュール２００は底面から突出した突起２２０をハウジングの角穴１０に係合して半導体レーザの配列中央位置を位置決めし、両端の固定穴部２１９において、ハウジングに設けた座面にネジ固定される。
なお、固定穴部２１９のハウジング座面への当接面は、各マルチビーム半導体レーザの射出軸が配列される面と垂直に形成され、可動ミラー４０１の回転軸と垂直に支持される。
【００２６】
各半導体レーザ２０１、２０２、２０３、２０４からの光ビームは可動ミラー４０１の回転軸方向に屈折力を有する集光手段であるシリンドリカルレンズ２１６を通って同方向に収束され、可動ミラー４０１面上で線状に結像される。
本実施形態では、各マルチビーム半導体レーザ２０１、２０２、２０３、２０４からの光ビームが通過するレンズ部を樹脂で一体的に形成している。第２面にシリンドリカル面が形成され、第１面は射出軸に直交する面に対して非平行とすることで、入射した光ビームは射出軸の配列面内で屈曲され、各マルチビーム半導体レーザ２０１と２０２、２０３と２０４からの光ビームは、シリンドリカルレンズ２１６に至る光ビームのなす角度θ１よりも小さい角度θ２で、シリンドリカルレンズ２１６から射出するようにしている。
これによって、可動ミラー４０１への回転軸方向のマルチビーム半導体レーザ間の入射角度差をより鋭角にすることができ、偏向手段である可動ミラーから光源手段である半導体レーザまでの光路長を従来より短くして光ビームを屈曲させ十分に離間することができ、各々の半導体レーザおよびカップリングレンズを配置することが可能となる。
また、斜入射に伴う走査軌跡の曲がりや光学的な収差によるビームスポットの劣化を軽減できる。
【００２７】
なお、シリンドリカルレンズの第１面にシリンドリカル面を形成し、第２面に射出軸に直交する面に対して非平行とすることで、入射した光ビームは射出軸の配列面内でより大きく屈曲させることができる。
また、コリメータレンズ２０５によって光ビームを屈曲させる場合には、第１面は射出軸に直交する面に対して非平行とし、第２面にコリメート面を形成するほうが光ビームを大きく屈曲させ、離間することができる。
【００２８】
支持部材２１３との位置関係を決定する位置決め部を集光手段としてのシリンドリカルレンズ２１６に形成し、支持部材２１３とシリンドリカルレンズ２１６とを一体的に固定するようにしてもよい。
【００２９】
図１３に集光手段を通過する光ビームを屈曲させるための回折レンズの模式図を示す。
図中で、屈折率をｎ、頂角をδ、格子長さΛ、偏角ε（入射光線と射出光線のなす角）とすると、微小角近似のもとで、以下の関係式が成り立つ。
ε＝（ｎ−１）・δ
回折格子の形状を所望の屈曲角に応じて、形成することにより、複数の光ビームそれぞれ適切に離間することができる。
フォトリソグラフィ技術により、表面に回折格子を形成することによって、凹凸により行路差をつけるタイプ、屈折率の違いによって行路差をつけるタイプ、鋸歯状断面で一定の行路差（位相差）をつけるタイプ（プリーズ回折格子）などがよく用いられる。
【００３０】
図７に示すように、集光手段に屈折力による離隔作用が無い場合であるシリンドリカルレンズ２１６の第一面が点線で示されるように、内側と外側で光りビームが通過する面が同一平面であった場合には、副走査方向に両端の光ビームは一点鎖線で示すように離隔することができず、光源手段を構成するコリメートレンズ、半導体レーザを適切なレイアウトに配置することができない。
また、十分に離隔するには、偏向手段から離れた位置に光源手段を配置する必要があり、装置の大型化を招くともに、半導体レーザが書込光学系を経由し像担持体に結像する光強度が光路長の増加につれ弱くなり、鮮鋭な潜像を形成しにくくなる。
また、半導体レーザ間の入射角度差を広げて、複数の半導体レーザを配置する十分な離隔を確保すると、複数の光ビーム間で斜入射角度の違いによる弊害として、走査軌跡の曲がりの劣化や、光学特性である収差によるビームスポット形状の劣化を招き、複数の光ビーム間での特性の違いが顕著となり、像担持体上に形成される潜像が、各ステーションで異なり、色ずれ等の形成画像の悪化を引き起こすことになる。
【００３１】
図８に複数の光ビームの全てが同一の角度で屈曲する場合の実施例を示す。
同一角度θａ（各光ビームのシリンドリカルレンズからの射出軸と入射軸のなす角）で屈曲するようにしているので、複数のステーションでカップリングレンズおよびシリンドリカルレンズ、それらの固定治具、光源手段とその固定手段を、共通化することができ、製造コストと組付けコストの低減が図れる。
また、結像素子を共用して用いることができるので、設計期間を短縮することができ、かつ、各ステーション間での光学素子の面形状の違いによるビームスポットの光学特性のばらつきが発生することがなく、より均一なビームスポットとなる。
また、全ての角度を同一にできないとしても、隣接する一組が対応する光ビームを屈曲させる角度を同一の角度とすることによって、光学素子の共有化を図ることができ、設計期間の短縮、部品の共通化によるコスト削減、光ビーム間での特性の調整を簡易化することができる。
【００３２】
図５に示すように、シリンドリカルレンズ２１６を射出した複数の光ビームは、可動ミラー４０１の回転軸と平行な反射面を有する入射ミラー１０６により、可動ミラー４０１の面法線を回転軸の周りに所定角度傾けた軸を含む面内で揃うように可動ミラー４０１に入射される。
この際、各半導体レーザ２０１、２０２、２０３、２０４からの光ビームは、可動ミラー４０１の面法線を含み回転軸に直交する断面に対して対称に、各々が収束する方向に可動ミラー面に入射され、可動ミラー面で交差した後に、離散する方向に反射される。
可動ミラー４０１面で反射された光ビームは、直後に配備された、上記回転軸に直交する断面を稜線とし、同面から所定角度傾けた屋根状に形成した一対の反射面を有する分離ミラー１０７により、マルチビーム半導体レーザ２０１、２０２と、２０３、２０４とからの光ビームが各々相反する２方向に分岐されるように反射される。
【００３３】
図４は、振動ミラーモジュール４００の図示しないハウジングへの支持部を示す。
振動ミラーモジュール４００は、上記したＳｉ基板により形成した可動ミラー部を、リード端子を有するセラミックパッケージ４０７に収めて実装し、ガラス窓４０８で内部を減圧して封止した構成となっており、可動ミラー４０１面が下向きになるように装着される。
セラミックパッケージ４０７には可動ミラー４０１の回転軸の延長線上に配列した一対の突起４０９が設けられ、コの字状に形成された支持部材４１０の底面に対し所定角度傾けた実装面４１１にパッケージ表面を突き当て、突起４０９を溝４１２に係合して、可動ミラー４０１の面法線を軸とした回転軸の方向の位置決めを行うことで、入射ミラー１０６、分離ミラー１０７、および後述する走査レンズ１０８、１０９の光軸と可動ミラー４０１の振幅中心との位置決めを行う。
なお、本実施形態では、走査レンズ１０８、１０９は支持部材４１０の側面に、両端平押し部に設けた溝４１４を凸部４１５に係合して位置決めし、接合された一体構成となしている。
【００３４】
振動ミラーモジュール４００、走査レンズ１０８、１０９が組みつけられた支持部材４１０は、底面から突出した４箇所の突起部４１６をハウジングの角穴に嵌合し、入射ミラー１０６、分離ミラー１０７および光源モジュール２００との配置を合わせて、ハウジングに装着される。
また、入射ミラー１０６と分離ミラー１０７とは樹脂で一体的に成形しており、各マルチビーム半導体レーザの射出軸が配列される面と平行に形成された底面をハウジング座面に当接し、底面から突出した一対の位置決めピン４１３をハウジングの丸穴に嵌合して、分離ミラー１０７の稜線と、可動ミラー４０１の回転軸に直交する断面Ｆとが揃うように、上記ハウジング座面での位置決めがなされ、装着される。
上記構成とすることで、光源モジュール２００と入射ミラー１０６、分離ミラー１０７、可動ミラー４０１、そして走査レンズ１０８、１０９との相対的な配置を精度よく位置決めし、ハウジングに装着することができる。
【００３５】
図１１は時間経過に伴う可動ミラーの振れ角変化の概要を示す。
可動ミラー４０１は共振振動されるため、時間ｔとともにｓｉｎ波状に振れ角θが変化する。従って、可動ミラーの最大振れ角、つまり振幅がθ０、走査周波数ｆｄとすると、
θ＝θ０・ｓｉｎ２πｆｄ・ｔ
となり、上記振れ角の変化ｄθ／ｄｔに対して感光体ドラム面上でのビームスポットの移動速度が一定となるように、走査レンズ１０８、１０９は設計されている。
半導体レーザ２０１からの光ビームは、分離ミラー１０７で分岐された後に、走査レンズ１０８を通過し、折り返しミラー１１０を介して感光体ドラム１０１にブラック画像を記録する。
半導体レーザ２０２からの光ビームは、分離ミラー１０７で分岐された後に、走査レンズ１０８を通過し、折り返しミラー１１１、１１２を介して像担持体である感光体ドラム１０２にシアン画像を記録する。
可動ミラー４０１の回転軸に直交する面に対し対称となるステーションも同様に、分離ミラー１０７で上記ステーションと相反する方向に分岐された後に、走査レンズ１０９を通過して、各々感光体ドラム１０４、１０３にイエロー画像、マゼンタ画像を記録する。
【００３６】
同期検知センサ１１７、終端検知センサ１１８は、イエロー画像を形成するマルチビーム半導体レーザ２０４からの光ビームを走査領域外で検出し、各ステーションの書出すタイミングを合わせる同期検知信号を生成するとともに、可動ミラー４０１の振幅、および振幅の位相、オフセットを検出する。
本実施形態では、振幅θ０＝２５°、同期検知センサ、終端検知センサの検出走査角θｓ＝１８°、画像領域（ＬＧＡＴＥ）に相当する走査角θｄ＝１５°としており、各センサの検出信号を基に、ｔ１、ｔ２、ｔ３の時間を計測することで、振幅を制御している。
例えば、振幅θ０のずれがあると、感光体ドラム面上での走査速度が変化し主走査方向の画像幅が変化してしまうし、位相ずれやオフセットずれがあると、書出し位置のずれや走査方向での局部的な倍率変化が発生し、色ずれや濃度むらの要因となる。
【００３７】
各センサにおいて走査角が２θｓに対応したビームを検出するとすると、検出信号は復走査と往走査とで発生され、同期検知センサの場合、その時間差ｔ１を用いると、
θｓ＝θ０・ｃｏｓ２πｆｄ・ｔ１／２
で表され、θｓは固定であるので、ｔ１を計測すれば振幅θ０が検出できることがわかる。
同様に、終端検知センサとでｔ２、ｔ３を検出することで、時間軸方向の位相ずれ、振幅中心のオフセットずれが検出できる。
従って、振動ミラーモジュール４００に引加するゲインおよび基準クロックのタイミングを調整することで、初期値からのずれを補正することで、常に安定した振幅に保つことができる。
【００３８】
図６は光走査装置を搭載した画像形成装置の例を示す。
感光体ドラム３０１の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ３０２、光走査装置３００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３０３、現像ローラにトナーを補給するトナーカートリッジ３０４、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３０５が配置される。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。
可動ミラー４０１は所定の走査周波数で駆動されており、画像書出しタイミングに合わせて読み出された各色の画像データにより光源が変調されて、可動ミラー４０１の１周期で１ラインずつ画像記録が行われる。
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ステーションは転写ベルト３０６の移動方向に並列され、各感光体ドラム上に形成されたトナー画像は、転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写（１次転写）され、転写ベルト上で重ね合わされて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックが混色されたトナー画像が形成される。
転写ベルト上で重ね合わされたトナー画像は、給紙トレイ３０７からタイミングを合わせて送り出された記録紙に転写（２次転写）される。
トナー画像が転写された記録紙は、定着装置３１０で定着して排紙ローラ対３１２により排紙トレイ３１１に排出される。
【００３９】
図１２は光源モジュールの別の実施例を示す。
光源としての半導体レーザにマルチビーム半導体レーザを使用した例である。
光源としてのマルチビーム半導体レーザ５０１の外観を図１４に示す。
リードフレーム上に（図示しない）光源チップ５１０が活性層と平行な接合面で実装され、樹脂製のカバー５１１で覆われた構成をなす。実施例では、複数（２ｃｈ）の発光源がモノリシックに形成され、リードフレーム５０９と平行な平面内に配列される。各発光源からの光ビームはリードフレーム２０９と平行に射出される。なお、２ｃｈ以上のマルチビーム半導体レーザでも光源数の分だけリード端子が増加するだけで、構成は同様である。
リード端子５１２はリードフレーム５０９に延設され、複数の発光源とワイヤボンディングにより各々接続がなされ独立に駆動可能としている。
【００４０】
光源モジュールは、図１２に示すように、各色のマルチビーム半導体レーザ５０１、５０２、５０３、５０４を一体的に支持している。
マルチビーム半導体レーザ５０１は樹脂製の支持部材５１３に形成した実装面５１４にリードフレーム５０９の下面を当接し、リードフレーム５０９を挟み込むように立設された突起５１８間に嵌め付けて射出軸の方向を位置決め、固定され、複数の発光源の相対的な配列関係を保っている。
ところで、光走査装置を構成する結像光学系の副走査方向の全系倍率は１．５〜２倍であり、複数の発光源からの光ビームによる隣接するビームスポット間の副走査方向ピッチを、６００ｄｐｉに相当する走査ピッチに合わせるとすると４２．４μｍであるから、発光源の隣接間隔を５０μｍとすると、配列角度γは、概略
γ＝sin-1(42.4/1.5〜2/50)＝34.4°〜25.1°
となる。つまり、感光体ドラム面上で所定の走査ラインピッチを得るためには、図１５に示すように、射出軸を回転軸としてマルチビーム半導体レーザ５０１を傾けて装着する必要があり、実装面５１４をあらかじめ傾けて形成している。
【００４１】
図１２に示すように、カップリングレンズ５０５は装着面５１５にコバ部とのすき間に接着剤を充填して接着固定され、装着面５１５は実装面５１４と同様に傾けて形成されている。
また、支持部材２１３は、可動ミラー４０１の面法線を含み回転軸に直交する断面に対称な形状をなし、マルチビーム半導体レーザ５０１を傾ける向きを対称とすることで、各感光体ドラム面上における２ｃｈのビームスポットの配列方向が各ステーションで揃うようにしている。
各マルチビーム半導体レーザは、射出軸が略同一点で交差するように放射状に配置され、相対的な位置を保って支持部材５１３に一体的に支持されている。
プリント基板５１６にはマルチビーム半導体レーザの光源駆動回路が形成され、複数のマルチビーム半導体レーザで共用しており、支持部材５１３に形成した支柱５１７にネジ固定され、各々リード端子５１２を半田付けして回路接続がなされる。実施例では、各色に対応するマルチビーム半導体レーザの各々が２ｃｈであるので８ｃｈ分の光源駆動回路が形成される。
【００４２】
光源モジュール５００は底面から突出した突起５２０をハウジングの角穴に係合してマルチビーム半導体レーザの配列中央位置を位置決めし、両端のフランジ部５１９において、ハウジングに設けた座面にネジ固定される。
なお、フランジ部５１９のハウジング座面への当接面は、各マルチビーム半導体レーザの射出軸が配列される面と平行に形成され、可動ミラー４０１の回転軸と平行に支持される。
各マルチビーム半導体レーザ５０１、５０２、５０３、５０４からの光ビームは可動ミラー４０１の回転軸方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ５１６を通って同方向に収束され、可動ミラー４０１面上で線状に結像される。
【００４３】
実施例では、各マルチビーム半導体レーザ５０１、５０２、５０３、５０４からの光ビームが通過するレンズ部を樹脂で一体的に形成している。第２面にシリンドリカル面が形成され、第１面は射出軸に直交する面に対して非平行とすることで、入射した光ビームは射出軸の配列面内で屈曲され、各マルチビーム半導体レーザ５０１と５０２、５０３と５０４からの光ビームは、シリンドリカルレンズ５１６に至る光ビームのなす角度θ１よりも小さい角度θ２で、シリンドリカルレンズ５１６から射出するようにしている。
これによって、可動ミラー４０１への回転軸方向のマルチビーム半導体レーザ間の入射角度差をより鋭角にすることができ、斜入射に伴う走査軌跡の曲がりや光学的な収差によるビームスポットの劣化を軽減できる
各色のマルチビーム半導体レーザ５０１、５０２、５０３、５０４は樹脂製の支持部材５１３に、射出軸が略同一点で交差するように放射状に配置され、相対的な位置を保って一体的に支持されている。
【符号の説明】
【００４４】
１０１、１０２、１０３、１０４、３０１  像担持体としての感光体ドラム
１０６  入射ミラー
１０７  分離ミラー
１０８、１０９  結像手段としての走査レンズ
２０１、２０２、２０３、２０４  光源手段としての半導体レーザ
２０５  カップリング手段としてのカップリングレンズ
２１６  集光手段
４０１  可動ミラー
４００  偏向手段としての振動ミラーモジュール
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特許第２９２４２００号公報
【特許文献２】特許第３０１１１４４号公報
【特許文献３】特許第３４４５６９１号公報
【特許文献４】特許第３５４３４７３号公報
【特許文献５】特開２００７−２３３２３５号公報
【特許文献６】特開２００１−２８１５７５号公報
【図１】
2011053616.tif 000003
【図２】
2011053616.tif 000004
【図３】
2011053616.tif 000005
【図４】
2011053616.tif 000006
【図５】
2011053616.tif 000007
【図６】
2011053616.tif 000008
【図７】
2011053616.tif 000009
【図８】
2011053616.tif 000010
【図９】
2011053616.tif 000011
【図１０】
2011053616.tif 000012
【図１１】
2011053616.tif 000013
【図１２】
2011053616.tif 000014
【図１３】
2011053616.tif 000015
【図１４】
2011053616.tif 000016
【図１５】
2011053616.tif 000017