(57)【要約】    【課題】  複数の被走査面の配列に対応して扁平な構成とし、コンパクトに構成する。    【解決手段】  半導体２０１〜２０４からの複数色の画像情報によりそれぞれ変調される光ビームを、振動ミラー４００の回転軸支された可動ミラーにより一括して偏向走査する。偏向走査された光ビームを走査光学系によりそれぞれ各色に対応する複数の被走査面に結像し、それぞれ各色に対応する複数の画像を形成する。各色に対応する複数の被走査面上の走査位置を同一平面内に配列し、且つ各光ビームの射出軸を、互いに所定角度だけ離隔するように配置する。光ビームを、入射ミラー１０６によって振動ミラー４００へ折り返し偏向する。振動ミラー４００により偏向走査される複数の光ビームを、反射ミラー１０７によって可動ミラーの回転軸に平行な方向へ折り返し偏向する。複数の光ビームの結像スポットを用いて各色に対応する被走査面を走査する。【選択図】    図１
2011133694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の画像情報によりそれぞれ変調される光ビームを発生する複数の光源手段と、
回転軸支された可動ミラーを有し、前記複数の光源手段からの複数の光ビームを該可動ミラーにより一括して偏向走査する偏向手段と、
前記偏向手段により偏向走査された前記複数の光ビームをそれぞれ各色に対応する複数の被走査面に結像する結像手段と、
を備え、前記複数の被走査面上にそれぞれ各色に対応する複数の画像を形成する光走査装置において、
前記各色に対応する複数の被走査面上の走査位置を同一平面内に配列し、且つ
前記複数の光源手段の各光ビームの射出軸を、互いに所定角度だけ離隔するように配置するとともに、
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し偏向する入射ミラーと、
前記可動ミラーにより偏向走査される複数の光ビームを、前記可動ミラーの回転軸に平行な方向へ折り返し偏向する反射ミラーと
を備えてなり、
前記複数の光源手段からの光ビームの結像スポットを用いて前記各色に対応する被走査面を走査することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記複数の光源手段の各射出軸を、前記複数の被走査面上の走査位置が配列された平面と平行な面内に、互いに所定角度だけ離隔するように配置してなることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記結像手段は、前記複数の光源手段からの前記複数の光ビームで共用する結像レンズを含み、且つ
少なくとも前記結像レンズと前記偏向手段とを一体的に支持する偏向手段支持部材を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
少なくとも前記入射ミラーと前記偏向手段とを一体的に支持する偏向手段支持部材を備えてなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記偏向手段を支持し、且つ前記可動ミラーの静止時の面法線の方向と、該面法線に直交する面内での回転軸の方向とを位置決めする位置決め手段を有する偏向手段支持部材を備えてなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記偏向手段支持部材は、前記複数の光源手段の光ビームの射出軸が配列される平面と平行な面内で位置決めする位置決め手段を備えてなることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の光走査装置を備えてな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、ディジタル複写機やレーザプリンタ等における画像形成に用いられる光走査装置およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆる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進められており、例えば、特許文献１（特許第２９２４２００号）および特許文献２（特許第３０１１１４４号）においては、Ｓｉ（シリコン）基板で振動ミラーとそれを軸支するねじり梁とを一体に形成する方式が提案されている。
また、例えば、特許文献３（特許第３４４５６９１号）および特許文献４（特許第３５４３４７３号）においては、ポリゴンミラーに代えて振動ミラーを配備した構成が開示されている。この方式によれば、ミラー面サイズが小さくて済むので、小型化することができることに加えて、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り、さらには、低振動で、しかも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することができ、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とも、画像品質への影響が発生し難いといった利点もある。
【０００３】
そして、例えば、特許文献５（特開２００７−２３３２３５号）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構成が開示されている。この特許文献５（特開２００７−２３３２３５号）には、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を調整することによって、濃度むら、色ずれおよび色変り等のない高品位の画像形成を行うことができる旨が記載されている。
さらに、例えば、特許文献６（特開２００８−６５０４５号）には、各色に対応する光源からの光ビームを副走査方向に離隔して配置し、振動ミラーに入射角を異ならせて入射させることによって、単一の振動ミラーにより走査を行う例が開示されている。
上述したように、振動ミラーを用いることによって、低騒音、低消費電力および低発熱といったメリットが得られることに加え、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とすることによって、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て、振動ミラーの法線方向の厚さを薄くすることができるというメリットも得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、特許文献６（特開２００８−６５０４５号）に示されているように、従来のポリゴンスキャナを用いた方式と同様に、各感光体ドラムの走査位置が配列される面に対して振動ミラーの回転軸を直交させる配置であるために、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、各色に対応する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て配置する必要があり、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における光走査装置の厚さ寸法が嵩むことになって、装置本体の高さ寸法を低くするためには不利であった。
さらに、光源ユニット間の干渉を避けるためには、光源ユニットを主走査方向に離隔して配備する必要があるために、基準となる光源ユニットの光線に対し、他の光源ユニットからの光線を折返しミラーで折り返して、これらを回転軸方向に１列に揃えて振動ミラーに入射させるようにしているが、各光源ユニットから振動ミラーに至る光路のレイアウトが複雑化し、各々の光線の相対的な配置精度を維持するためには、折返しミラーの姿勢を維持することができるハウジング剛性が必要となる。その上、光線の方向を揃えるための調整等が必要となって、組立性も悪くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、複数の被走査面の配列に対応して扁平な構成とした光走査装置およびそのような光走査装置を用いてコンパクトに構成した画像形成装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、特に、簡単な構成で、装置構成を扁平化し、且つ複数の光源手段からの光ビームを可動ミラーに入射させるまでの構成を単純化することができ、低コストでコンパクト化することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、容易に、装置構成を扁平化し、且つ複数の光源手段からの光ビームを可動ミラーに入射させるまでの構成を単純化して、低コストでさらにコンパクト化することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項３の目的は、特に、結像レンズの配置に合わせて可動ミラーの回転軸の位置および姿勢を精度良く位置決めすることができ、環境変動があっても配置関係を維持して、被走査面上におけるドット配列の均一性、並びに走査軌跡の曲がりおよび傾きなどの光学特性の劣化を軽減することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、特に、入射ミラーを介して可動ミラーに入射する光ビームの入射位置に対して、可動ミラーの位置を精度良く位置決めすることができ、環境変動があっても相互の配置関係を維持して、被走査面上におけるドット配列の均一性、並びに走査軌跡の曲がりおよび傾きなどの光学特性の劣化を軽減することを可能とする光走査装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の請求項５の目的は、特に、複数の光源手段の配列面に対して可動ミラーの姿勢を精度良く位置決めすることができ、環境変動があっても相互の配置関係を維持して、被走査面上におけるドット配列の均一性、並びに走査軌跡の曲がりおよび傾きなどの光学特性の劣化を軽減することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、あらかじめ姿勢が位置決めされた状態を維持したまま、可動ミラーを、偏向手段支持部材に装着して、ハウジングに対して着脱自在とすることができ、偏向手段の組み付けや故障時の交換の際に厄介な調整を行う必要がなく、生産効率やメンテナンス性を向上することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、請求項１〜請求項６のいずれかの光走査装置を用いて、低コストでコンパクト化することを可能とする画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
複数色の画像情報によりそれぞれ変調される光ビームを発生する複数の光源手段と、
回転軸支された可動ミラーを有し、前記複数の光源手段からの複数の光ビームを該可動ミラーにより一括して偏向走査する偏向手段と、
前記偏向手段により偏向走査された前記複数の光ビームをそれぞれ各色に対応する複数の被走査面に結像する結像手段と、
を備え、前記複数の被走査面上にそれぞれ各色に対応する複数の画像を形成する光走査装置において、
前記各色に対応する複数の被走査面上の走査位置を同一平面内に配列し、且つ
前記複数の光源手段の各光ビームの射出軸を、互いに所定角度だけ離隔するように配置するとともに、
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し偏向する入射ミラーと、
前記可動ミラーにより偏向走査される複数の光ビームを、前記可動ミラーの回転軸に平行な方向へ折り返し偏向する反射ミラーと
を備えてなり、
前記複数の光源手段からの光ビームの結像スポットを用いて前記各色に対応する被走査面を走査することを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１の光走査装置であって、
前記複数の光源手段の各射出軸を、前記複数の被走査面上の走査位置が配列された平面と平行な面内に、互いに所定角度だけ離隔するように配置してなることを特徴としている。
請求項３に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１または請求項２の光走査装置であって、
前記結像手段は、前記複数の光源手段からの前記複数の光ビームで共用する結像レンズを含み、且つ
少なくとも前記結像レンズと前記偏向手段とを一体的に支持する偏向手段支持部材を備えることを特徴としている。
請求項４に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項の光走査装置であって、
少なくとも前記入射ミラーと前記偏向手段とを一体的に支持する偏向手段支持部材を備えてなるこことを特徴としている。
【０００９】
請求項５に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１〜請求項４のいずれか１項の光走査装置であって、
前記偏向手段を支持し、且つ前記可動ミラーの静止時の面法線の方向と、該面法線に直交する面内での回転軸の方向とを位置決めする位置決め手段を有する偏向手段支持部材を備えてなることを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置であって、
前記偏向手段支持部材は、前記複数の光源手段の光ビームの射出軸が配列される平面と平行な面内で位置決めする位置決め手段を備えてなることを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係る画像形成装置は、請求項１〜請求項６のいずれか一項の光走査装置を備えてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の被走査面の配列に対応して扁平な構成とした光走査装置およびそのような光走査装置を用いてコンパクトに構成した画像形成装置を提供することができる。
すなわち、本発明の請求項１の光走査装置によれば、
複数色の画像情報によりそれぞれ変調される光ビームを発生する複数の光源手段と、
回転軸支された可動ミラーを有し、前記複数の光源手段からの複数の光ビームを該可動ミラーにより一括して偏向走査する偏向手段と、
前記偏向手段により偏向走査された前記複数の光ビームをそれぞれ各色に対応する複数の被走査面に結像する結像手段と、
を備え、前記複数の被走査面上にそれぞれ各色に対応する複数の画像を形成する光走査装置において、
前記各色に対応する複数の被走査面上の走査位置を同一平面内に配列し、且つ
前記複数の光源手段の各光ビームの射出軸を、互いに所定角度だけ離隔するように配置するとともに、
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し偏向する入射ミラーと、
前記可動ミラーにより偏向走査される複数の光ビームを、前記可動ミラーの回転軸に平行な方向へ折り返し偏向する反射ミラーと
を備えてなり、
前記複数の光源手段からの光ビームの結像スポットを用いて前記各色に対応する被走査面を走査することにより、
特に、簡単な構成で、装置構成を扁平化し、且つ複数の光源手段からの光ビームを可動ミラーに入射させるまでの構成を単純化することができ、低コストでコンパクト化することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の請求項２の光走査装置によれば、請求項１の光走査装置において、
前記複数の光源手段の各射出軸を、前記複数の被走査面上の走査位置が配列された平面と平行な面内に、互いに所定角度だけ離隔するように配置してなることにより、
特に、容易に、装置構成を扁平化し、且つ複数の光源手段からの光ビームを可動ミラーに入射させるまでの構成を単純化して、低コストでさらにコンパクト化することが可能となる。
これら請求項１および請求項２の光走査装置においては、入射ミラーおよび反射ミラーによって、可動ミラーによる偏向の前後で複数の光源手段からの光ビームの配列方向を９０度回転することができ、複数の光源手段からの光線を折返しミラーで順次折り返して揃える必要がないので、装置そのものを扁平化することができ、しかも、複数の光源手段からの光ビームを可動ミラーに入射させるまでの装置構成を単純化することができる。したがって、低コストでコンパクトな光走査装置を実現することができる。
【００１２】
本発明の請求項３の光走査装置によれば、請求項１または請求項２の光走査装置において、
前記結像手段は、前記複数の光源手段からの前記複数の光ビームで共用する結像レンズを含み、且つ
少なくとも前記結像レンズと前記偏向手段とを一体的に支持する偏向手段支持部材を備えることにより、
特に、結像レンズの配置に合わせて可動ミラーの回転軸の位置および姿勢を精度良く位置決めすることができ、環境変動があっても配置関係を維持して、被走査面上におけるドット配列の均一性、並びに走査軌跡の曲がりおよび傾きなどの光学特性の劣化を軽減することが可能となる。
この請求項３の光走査装置においては、可動ミラーによる光ビームの走査方向を結像レンズの焦線方向に、そして、振幅中心を結像レンズの光軸中心に、結像レンズの配置に合わせて可動ミラーの回転軸の位置および姿勢を精度良く位置決めすることができるので、環境変動があっても配置が維持され、被走査面上におけるドット配列の均一性や走査軌跡の曲がりや傾きなどの光学特性の劣化を軽減することができる。
【００１３】
本発明の請求項４の光走査装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項の光走査装置において、
少なくとも前記入射ミラーと前記偏向手段とを一体的に支持する偏向手段支持部材を備えてなることにより、
特に、入射ミラーを介して可動ミラーに入射する光ビームの入射位置に対して、可動ミラーの位置を精度良く位置決めすることができ、環境変動があっても相互の配置関係を維持して、被走査面上におけるドット配列の均一性、並びに走査軌跡の曲がりおよび傾きなどの光学特性の劣化を軽減することが可能となる。
本発明の請求項５の光走査装置によれば、請求項１〜請求項４のいずれか１項の光走査装置において、
前記偏向手段を支持し、且つ前記可動ミラーの静止時の面法線の方向と、該面法線に直交する面内での回転軸の方向とを位置決めする位置決め手段を有する偏向手段支持部材を備えてなることにより、
特に、複数の光源手段の配列面に対して可動ミラーの姿勢を精度良く位置決めすることができ、環境変動があっても相互の配置関係を維持して、被走査面上におけるドット配列の均一性、並びに走査軌跡の曲がりおよび傾きなどの光学特性の劣化を軽減することが可能となる。
【００１４】
本発明の請求項６の光走査装置によれば、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置において、
前記偏向手段支持部材は、前記複数の光源手段の光ビームの射出軸が配列される平面と平行な面内で位置決めする位置決め手段を備えてなることにより、
特に、あらかじめ姿勢が位置決めされた状態を維持したまま、可動ミラーを、偏向手段支持部材に装着して、ハウジングに対して着脱自在とすることができ、偏向手段の組み付けや故障時の交換の際に厄介な調整を行う必要がなく、生産効率やメンテナンス性を向上することが可能となる。
そして、本発明の請求項７の画像形成装置によれば、請求項１〜請求項６のいずれか一項の光走査装置を備えてなることにより、
特に、低コストでコンパクト化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る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全体の概略的なシステム構成を示す模式的斜視図である。
【図２】図１の光走査装置に用いられる光源モジュールの構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】図１の光走査装置に用いられる偏向手段としての振動ミラーモジュールの構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】図１の光走査装置において図３の振動ミラーモジュールをハウジングに取り付けるための支持部の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図５】図１の光走査装置における入射ミラーと可動ミラーと反射ミラーとの相互位置関係および光ビームの光路の様子を詳細に示す模式的斜視図である。
【図６】図１の光走査装置における画像データをライン間で挿入または間引きする操作を説明するための模式図である。
【図７】図１の光走査装置において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によって、画像上目立たなくする操作を模式的に示す図である。
【図８】図１の光走査装置における光源モジュールに光源として用いられるマルチビーム半導体レーザの外観構成を示しており、（ａ）はその正面図そして（ｂ）はその側面図である。
【図９】図１の光走査装置においてマルチビーム半導体レーザを傾けて装着することの作用を説明するための模式図である。
【図１０】図１の光走査装置において時間経過に伴う可動ミラーの振れ角変化の概要を示すタイミング波形図である。
【図１１】図１に示すような光走査装置を組み込んだ本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の要部の構成を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の光走査装置および画像形成装置を詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置の要部の構成を示している。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る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全体の概略的なシステム構成を示す模式的斜視図、図２は、図１の光走査装置に用いられる光源モジュールの構成を模式的に示す分解斜視図、図３は、図１の光走査装置に用いられる偏向手段としての振動ミラーモジュールの構成を模式的に示す分解斜視図、図４は、図１の光走査装置において図３の振動ミラーモジュールを、明確には図示していないハウジングに取り付けるための支持部の構成を模式的に示す分解斜視図、そして図５は、図１の光走査装置における入射ミラーと可動ミラーと反射ミラーとの相互位置関係および光ビームの光路の様子を詳細に示す模式的斜視図である。
図１〜図５に示す光走査装置は、書込制御回路１、光源駆動回路２、振幅制御回路３、ミラー駆動回路４、感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４、シリンドリカルレンズ１０５、入射ミラー１０６、反射ミラー１０７、走査レンズ１０９、折返しミラー１１１、１１２、１１３、１１４、１３１、１３２、１３３、同期検知センサ１１７、終端検知センサ１１８、トロイダルレンズ１２１、１２２、１２３、１２４、光源モジュール２００および振動ミラーモジュール４００を具備している。
【００１７】
光源モジュール２００は、マルチビーム半導体レーザ２０１、２０２、２０３、２０４、カップリングレンズ２０５、２０６、２０７、２０８、支持部材２１３（実装面２１４、装着面２１５、支柱２１７、突起２１８、２２０、フランジ部２１９）およびプリント基板２１６を備えている。
振動ミラーモジュール４００は、可動ミラー４０１、ねじり梁４０２、カンチレバー４０３、フレーム４０４、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）膜４０５、セラミックパッケージ４０７、ガラス窓４０８および突起４０９を有している。
支持部材４１０は、実装面４１１、開口部４１２、溝４１２ａ、４１４、凸部４１５、突起部４１６、打ち抜き部４１７およびエッジ４１７ａを有してなり、振動ミラーモジュール４００は、この支持部材４１０を介して明確には図示していないハウジングに取り付ける。反射ミラー１０７は、ハウジングに設けた取付部４１３に取り付ける。
図１に示す本発明の第１の実施の形態に係る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について説明する前に、この光走査装置の主要部の１つとして用いられる偏向手段としての振動ミラーモジュールについて図３を参照して説明する。図３に示す振動ミラーモジュール４００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である。なお、回転トルクを発生する方式としては、このような圧電駆動の他に、電磁駆動や静電駆動が知られているが、いずれの方式でもほぼ同様にして実施することができる。
【００１８】
図３に示すように、振動ミラーモジュール４００においては、表面に光ビームを反射するためのミラー面を形成し且つ振動子として振動する可動ミラー４０１と、この可動ミラー４０１を支持し且つねじれ変形により可動ミラー４０１の振動の回転軸となるねじり梁４０２、このねじり梁４０２に回転トルクを発生するカンチレバー４０３と、このカンチレバー４０３を支持する支持部となるフレーム４０４とからなる部分は、Ｓｉ（シリコン）基板をエッチングにより切り抜いて形成している。ねじり梁４０２は、その幅を４０〜６０μｍに形成しており、カンチレバー４０３は、ねじり梁４０２による回転軸を挟んで対称に設けられている。ねじり梁４０２は、振動の回転軸に沿って可動ミラー４０１の両側に対をなして配置され、一対のねじり梁４０２各一端を可動ミラー４０１に連結し且つ各他端をフレーム４０４に連結している。カンチレバー４０３は、ねじり梁４０２の可動ミラー４０１から遠い側の端部近傍に、ねじり梁４０２による回転軸に直交して配置され、各一端をねじり梁４０２に連結し且つ各他端をフレーム４０４の四隅に連結して、４つのカンチレバー４０３として構成しており、各カンチレバー４０３の表面にＰＺＴ膜４０５を設けている。
【００１９】
ＰＺＴ膜４０５は、正負の電圧を交互に加えることによって伸縮し、このＰＺＴ膜４０５の伸縮によってカンチレバー４０３が撓んで、ねじり梁４０２部分に回転トルクを発生させ、ねじり梁４０２を捩って可動ミラー４０１を所定回動範囲において往復振動させる。この電圧の切り換え周期を、振動子であるねじり梁４０２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、共振が励起され、振動の大きな振れ角を得ることができる。この実施の形態においては、振れ角は±２５°であり、入射した光ビームは最大±５０°で揺動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に合わせて設定し、あるいは走査周波数ｆｄをこの共振振動数ｆ０に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４０１の慣性モーメントＩによって決定されるため、ねじり梁４０２の幅などのような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、個体間で相違が生じてしまい、振動ミラーモジュール４００の個々の走査周波数ｆｄを揃えることは困難である。なお、ここでは、共振振動数ｆ０は、振動ミラーモジュール４００の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４によって、段階的に設定あるいは選択が可能な走査周波数ｆｄとは区別している。
【００２０】
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う。例えば、目標とする走査周波数ｆｄを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累積して、１．５ｍｍの数倍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、この実施の形態においては、詳細は後述する書込制御回路１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、図６に示すように、画像データをライン間で挿入または間引きすることによって、倍率ずれが発生しないようにしている。
次に、図６のように画像データをライン間で挿入または間引きすることによる作用を具体的に説明する。図６では、理解を容易にするために、仮に１ラインに相当する主走査ドット数を１０ドットとして示している。
例えば、１２ライン毎に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、１ラインずれる副走査ライン数Ｎｓおよび１ラインあたりの補正ドット数ｋは、次のようにあらわされる。
【００２１】
Ｎｓ＝１／η＝１／０．０８＝１２
ｋ＝Ｎｍ／｛（Ｎｓ／２）−１｝＝１０[dot]／５＝２[dot]
つまり、各ライン毎に２ドットずつ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によって、倍率のずれを補正することができる。
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には、後に隣接するラインに画素データをシフトし、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隣接画素を間引くようにして、展開された原画データを変換する。
通常は、主走査ドット数Ｎｍは、６００ｄｐｉ程度であり、Ａ４幅では４９６０ドットにもなるので、これを５％だけ倍率をずらしたい場合には、次のようになる。
Ｎｓ＝１／η＝１／０．０５＝２０
ｋ＝Ｎｍ／｛（Ｎｓ／２）−１｝＝４９６０[dot]／９＝５５１[dot]
また、０．５％だけ倍率をずらしたい場合には、次のようになる。
Ｎｓ＝１／η＝１／０．００５＝２００
ｋ＝Ｎｍ／｛（Ｎｓ／２）−１｝＝４９６０[dot]／９９＝５０[dot]  
したがって、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することによって、倍率ずれに対処することができる。
【００２２】
一方、可動ミラー４０１への斜入射に伴って発生する、予め判っている走査軌跡の曲がり残差についても、図７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によって、上述と同様にして画像上目立たなくすることができる。
書込制御回路１においては、これらの走査の処理のアンド（論理積）をとって、原画データを変換してフレームメモリに格納し、１ライン単位のラスタデータとして読み出して、同期検知信号をトリガーとして光源駆動回路２に転送する。光源駆動回路２は、与えられたラスタデータに基づいて、光源モジュール２００のマルチビーム半導体レーザ２０１、２０２、２０３および２０４を変調する。
この実施の形態に係る光走査装置は、同期検知センサ１１７および終端検知センサ１１８を設けて、振動ミラーモジュール４００の振幅を検出できるようにしており、装置の起動時には、ミラー駆動回路４は、これら同期検知センサ１１７および終端検知センサ１１８の検出信号に基づいて、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。
【００２３】
さらに、書込制御回路１は、これら同期検知センサ１１７および終端検知センサ１１８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画素数または間引き画素数を決定する。
【００２４】
また、光源駆動回路２は、光源モジュール２００のマルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４を変調する基準クロックｆｈについて、基準クロックｆｈと（走査周波数ｆｄ／光源のチャンネル数）との比が一定となるようにすべく、設定された走査周波数ｆｄに応じて基準クロックｆｈを変化させる。
図１に示すように、感光体ドラム１０１〜１０４を走査する光走査装置は、一体的に構成されて、転写体の移動方向Ｍに沿って等間隔に配列されたイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各画像を、それぞれ形成する４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３および１０４に対し、それぞれに対応する光源としてのマルチビーム半導体レーザ２０１、２０２、２０３および２０４、からの複数の光ビームを、振動ミラーモジュール４００における可動ミラー４０１の面法線を含む回転軸に平行な面に対し、可動ミラー４０１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４０１のミラー面に入射されて、反射偏向後に各感光体ドラム１０１〜１０４に導かれ、複数の画像形成ステーションにおいて同時に画像を記録する。
【００２５】
上述した各色に対応する感光体ドラム１０１〜１０４のドラム面上の走査位置は同一平面を形成するように配列され、可動ミラー４０１の回転軸は、同面に平行で、且つ感光体ドラム軸とは直交するように配置される。各々に対応する半導体レーザ２０１、２０２、２０３、２０４およびカップリングレンズ２０５、２０６、２０７、２０８を有する光源モジュール（２００）からの光ビームの射出軸は、走査位置が配列される面と平行な上述の面内に、可動ミラー４０１の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。
図２は、図１の光走査装置に用いられる光源モジュール２００およびその関連部分を示している。図８には、この光源モジュール２００に光源として用いられるマルチビーム半導体レーザ、例えばマルチビーム半導体レーザ２０１の外観構成を示しており、（ａ）はその正面図、そして（ｂ）はその側面図である。
【００２６】
図８に示すマルチビーム半導体レーザ２０１は、リードフレーム２０９上に、明確には図示していない（模式的に示している）光源チップ２１０が活性層と平行な接合面で実装され、この光源チップ２１０が樹脂製のカバー２１１で覆われた構成をなしている。この実施の形態においては、複数、例えば２チャンネル（２ｃｈ）の発光源がモノリシックに形成され、リードフレーム２０９と平行な平面内に配列されている。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。外部接続用のリード端子２１２は、リードフレーム２０９に延設され、複数の発光源とワイヤボンディングによりそれぞれ接続されて独立に駆動することを可能としている。なお、２チャンネル以上のマルチビーム半導体レーザの場合にも光源の数の分だけリード端子が増加するだけで、構成はほぼ同様である。
光源モジュール２００は、図２に示すように、各色に対応するマルチビーム半導体レーザ２０１、２０２、２０３および２０４を一体的に支持している。すなわち、マルチビーム半導体レーザ２０１は、樹脂製の支持部材２１３に後述する所要の角度を持たせて傾斜面として形成した実装面２１４にリードフレーム２０９の背面を当接し、リードフレーム２０９を挟み込むように立設された突起２１８間に嵌め込んで固着して、射出軸の方向を位置決めして、固定し、複数の発光源の相対的な配列関係を保持するようにしている。
【００２７】
この場合、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倍〜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は、６００ｄｐｉに相当する走査ピッチに合わせるものとすれば、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、次式のようになる。
γ＝ｓｉｎ−１｛（４２．４／１．５）〜（２／５０）｝＝３４．４°〜２５．１°
つまり、感光体ドラム１０１〜１０４の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９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２０１等を傾けて装着する必要があり、このため実装面２１４をあらかじめ傾斜面として形成している。
また、カップリングレンズ２０５は、図２に示すように、レンズ外周面（いわゆるコバ部）と支持部材２１３の装着面２１５とのすき間に接着剤を充填して、装着面２１５に接着固定されており、支持部材２１３の装着面２１５は、実装面２１４と同様に所要の傾斜を持たせて傾斜面として形成されている。
支持部材２１３は、可動ミラー４０１の面法線を含み且つ回転軸に直交する平面（断面）に対して対称な形状とし、マルチビーム半導体レーザ２０１を傾ける向きを対称とすることによって、各感光体ドラム１０１〜１０４のドラム面上における２チャンネル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。
【００２８】
マルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４は、各々の射出軸がほぼ同一点で交差するように放射状に配置され、相対的な位置を保持して支持部材２１３に一体的に支持されている。プリント基板２１６には、マルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４の光源駆動回路２が実装されており、複数のマルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４で共用している。このプリント基板２１６は、支持部材２１３に形成した支柱２１７にネジ固定され、各々のリード端子２１２を半田付けして回路接続がなされている。この実施の形態においては、各色に対応するマルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４の各々が２チャンネルであるので８チャンネル分の光源駆動回路２が形成されている。
このように構成された光源モジュール２００は、底面から突出する突起２２０をハウジング（明確には図示していない）の角穴に嵌挿係合させてマルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４の配列の中央位置を位置決めし、両端のフランジ部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、フランジ部２１９のハウジング座面への当接面は、マルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４の射出軸が配列される面と平行に形成されて、可動ミラー４０１の回転軸と平行に支持されている。
【００２９】
マルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４からの各光ビームは、可動ミラー４０１の回転軸方向に対応する方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ１０５を通って当該方向について収束され、可動ミラー４０１面上で線状に結像される。この実施の形態においては、図２に示すように、マルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４からの各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、マルチビーム半導体レーザ２０１と２０２およびマルチビーム半導体レーザ２０３と２０４からの光ビームは、シリンドリカルレンズ１０５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１０５から射出するようにしている。
このような構成によって、可動ミラー４０１の回転軸方向へのマルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４相互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することができる。
シリンドリカルレンズ１０５から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。
【００３０】
この場合、マルチビーム半導体レーザ２０１、２０２、２０３および２０４からの各光ビームは、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、且つ各々が収束する方向に可動ミラー４０１のミラー面に入射され、可動ミラー４０１の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のミラー面で反射された光ビームは、図５に示すように、可動ミラー４０１のミラー面の直後に配置された反射ミラー１０７により、マルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４からの光ビームを各々回転軸と平行な方向に反射させる。マルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４からの複数の光ビームの配列は、各色に対応した被走査面上の走査位置が配列される面と平行なｙｚ平面に配列され、入射ミラー１０６および反射ミラー１０７によって、可動ミラー４０１での偏向の前後でｙｚ方向が９０度回転するようにしており、偏向後は、各光ビームの配列は、上述の走査位置が配列される面と直交する方向（副走査方向に対応する）に配列される。
次に、図４を参照して、振動ミラーモジュール４００をハウジング（明確には図示していない）へ取り付けるための支持部について説明する。
【００３１】
振動ミラーモジュール４００は、上述したようにＳｉ基板により形成した可動ミラー４０１部分を、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して装着される。
セラミックパッケージ４０７には、図３に示すように可動ミラー４０１の回転軸となるねじり梁４０２の延長線上に対応して配列した一対の突起４０９が設けられている。ほぼコ字状に折曲して形成された支持部材４１０のコ字状の底面部に相当する所定角度傾斜して形成した実装面４１１にセラミックパッケージ４０７の表面を当接し、実装面４１１に形成された開口部４１２に形成された溝状の切欠部４１２ａに、上述したセラミックパッケージ４０７の突起４０９を係合させて、可動ミラー４０１の面法線を軸とした回転方向（図４に示す矢印方向）の位置決めを行って振動ミラーモジュール４００を取り付け、入射ミラー１０６、反射ミラー１０７および後述する走査レンズ１０９の光軸と可動ミラー４０１の振幅中心の位置決めを行う。
なお、この実施の形態において、走査レンズ１０９は、支持部材４１０の側面に、両端平押し部に設けた溝４１４を図示裏側の凸部４１５に係合させて、位置決めし、接合して一体構成としている。
【００３２】
振動ミラーモジュール４００および走査レンズ１０９が組み付けられる支持部材４１０は、マルチビーム半導体レーザ２０１〜２０４の各射出軸が配列される面と平行に形成されるコ字状の両端辺をハウジングの底面に突き当て、支持部材４１０の両端辺にそれぞれ２個所ずつ突出する４箇所の突起部４１６をハウジングの底面の角穴に嵌挿して、光源モジュール２００との位置合わせをして、ハウジングに装着する。入射ミラー１０６は、支持部材４１０の側壁に形成した打ち抜き部４１７に、該打ち抜き部４１７のエッジ４１７ａを反射面に突き当てて位置決めしつつ支持される。また、反射ミラー１０７は、ハウジング底面に突出形成された取付部４１３に固定される。
上述のように構成することによって、光源モジュール２００に対して、入射ミラー１０６、可動ミラー４０１、反射ミラー１０７、そして走査レンズ１０９の相対的な位置関係を精度よく位置決めして配置し、ハウジングに装着することができる。
図１０は、時間経過に伴う可動ミラー４０１の振れ角変化の概要を示すタイミング波形図である。
可動ミラー４０１は、共振振動されるため、時間ｔとともにサイン（ｓｉｎ）波状に振れ角θが変化する。したがって、可動ミラー４０１の最大振れ角、つまり最大振幅をθ０、走査周波数をｆｄとすると、振れ角θを次式であらわすことができる。
θ＝θ０・ｓｉｎ２πｆｄ・ｔ
走査レンズ１０９は、上述の振れ角の変化ｄθ／ｄｔに対して、感光体ドラム１０１〜１０４の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設計されている。
マルチビーム半導体レーザ２０１からの光ビームは、カップリングレンズ２０５、シリンドリカルレンズ１０５、入射ミラー１０６および可動ミラー４０１を経て、反射ミラー１０７で反射された後に、走査レンズ１０９を通過し、折返しミラー１１１、トロイダルレンズ１２１、そして折返しミラー１３１を介して感光体ドラム１０１にブラック画像を記録する。マルチビーム半導体レーザ２０２からの光ビームは、カップリングレンズ２０５、シリンドリカルレンズ１０５、入射ミラー１０６および可動ミラー４０１を経て、反射ミラー１０７で反射された後に、走査レンズ１０９を通過し、折返しミラー１１２、トロイダルレンズ１２２、そして折返しミラー１３２を介して感光体ドラム１０２にシアン画像を記録する。マルチビーム半導体レーザ２０３からの光ビームは、カップリングレンズ２０５、シリンドリカルレンズ１０５、入射ミラー１０６および可動ミラー４０１を経て、反射ミラー１０７で反射された後に、走査レンズ１０９を通過し、折返しミラー１１３、トロイダルレンズ１２３、そして折返しミラー１３３を介して感光体ドラム１０３にマゼンタ画像を記録する。
【００３３】
マルチビーム半導体レーザ２０４からの光ビームは、カップリングレンズ２０５、シリンドリカルレンズ１０５、入射ミラー１０６および可動ミラー４０１を経て、反射ミラー１０７で反射された後に、走査レンズ１０９を通過し、折返しミラー１１４、そしてトロイダルレンズ１２４を介して感光体ドラム１０４にイエロー画像を記録する。ここで、走査レンズ１０９は、副走査方向には曲率をもたず、各光ビームで共用している。
同期検知センサ１１７および終端検知センサ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き出し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とオフセットを検出する。
この実施の形態においては、振幅θ０＝２５°、同期検知センサ１１７、終端検知センサ１１８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、図１０に示す時間ｔ１、ｔ２およびｔ３を計測することによって、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１０１〜１０４のドラム面上での走査速度が変化して、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。
【００３４】
同期検知センサ１１７および終端検知センサ１１８の各センサにおいて走査角が２θｓに対応した光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、検出走査角θｓは、次式であらわされる。
θｓ＝θ０・ｃｏｓ２πｆｄ・ｔ１／２
検出走査角θｓは、固定であるので、時間ｔ１を計測すれば振幅θ０を検出することができることがわかる。同様に、同期検知センサ１１７と終端検知センサ１１８とで時間ｔ２および時間ｔ３を検出することによって、時間軸方向の位相ずれおよび振幅中心のオフセットずれを検出することができる。したがって、振動ミラーモジュール４００に印加するゲインおよび基準クロックのタイミングを調整して、初期値からのずれを補正することによって、常に安定した振幅に保つことができる。
図１１は、上述した光走査装置を組み込んだ本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の要部の構成を示している。
【００３５】
図１１に示す画像形成装置は、上述した第１の実施の形態に係る光走査装置と同様に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３００を用いた画像形成装置であり、感光体ドラム３０１、帯電チャージャ３０２、現像ローラ３０３、トナーカートリッジ３０４、クリーニングケース３０５、転写ベルト３０６、給紙トレイ３０７、振動ミラー３０８、走査レンズ３０９、定着ローラ３１０、排紙トレイ３１１および排紙ローラ３１２を有している。感光体ドラム３０１は、図１の感光体ドラム１０１〜１０４に相当する。光走査装置３００は、振動ミラー３０８および走査レンズ３０９を有しており、これら振動ミラー３０８および走査レンズ３０９は、それぞれ図１における振動ミラーモジュール４００および走査レンズ１０９に相当する。
感光体ドラム３０１の周囲には、帯電チャージャ３０２、現像ローラ３０３、トナーカートリッジ３０４およびクリーニングケース３０５が配置される。帯電チャージャ３０２は、感光体ドラム３０１の外周面の感光体を高圧に帯電させる。現像ローラ３０３は、光走査装置３００により感光体ドラム３０１の外周面に記録された静電潜像に、帯電したトナーを付着させて顕像化させる。トナーカートリッジ３０４は、現像ローラ３０３にトナーを補給する。クリーニングケース３０５は、感光体ドラム３０１に残ったトナーを掻き取って備蓄する。各色に対応する画像形成ステーションは、それぞれトナー色が異なるだけで基本的にはほぼ同一の構成である。
【００３６】
振動ミラー３０８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、振動ミラー３０８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、シアンおよびブラックの各画像形成ステーションは、転写ベルト３０６の移動方向に沿って並置され、感光体ドラム３０１上に形成されたトナー画像は、転写ベルト３０６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３０６上で重ね合わせられて、イエロー、マゼンタ、シアンおよび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３０６上で重ね合わせられたトナー画像は、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、定着ローラ３１０によって画像が定着されて、排紙ローラ３１２により排紙トレイ３１１に排出される。
【符号の説明】
【００３７】
１  書込制御回路
２  光源駆動回路
３  振幅制御回路
４  ミラー駆動回路
１０１〜１０４  感光体ドラム
１０５  シリンドリカルレンズ
１０６  入射ミラー
１０７  反射ミラー
１０９  走査レンズ
１１１〜１１４、１３１〜１３３  折返しミラー
１１７  同期検知センサ
１１８  終端検知センサ
１２１〜１２４  トロイダルレンズ
２００  光源モジュール
２０１〜２０４  マルチビーム半導体レーザ
２０５〜２０８  カップリングレンズ
２１３  支持部材
２１４  実装面
２１５  装着面
２１６  プリント基板
２１７  支柱
２１８、２２０  突起
２１９  フランジ部
３００  光走査装置
３０１  感光体ドラム
３０２  帯電チャージャ
３０３  現像ローラ
３０４  トナーカートリッジ
３０５  クリーニングケース
３０６  転写ベルト
３０７  給紙トレイ
３０８  振動ミラー
３０９  走査レンズ
３１０  定着ローラ
３１１  排紙トレイ
３１２  排紙ローラ
４００  振動ミラーモジュール
４０１  可動ミラー
４０２  ねじり梁
４０３  カンチレバー
４０４  フレーム
４０５  ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）膜
４０７  セラミックパッケージ
４０８  ガラス窓
４０９  突起
４１０  支持部材
４１１  実装面
４１２  開口部
４１２ａ、４１４  溝
４１３  取付部
４１５  凸部
４１６  突起部
４１７  打ち抜き部
４１７ａ  エッジ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【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２００８−６５０４５号公報
【図１】
2011133694.tif 000003
【図２】
2011133694.tif 000004
【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】
2011133694.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011133694.tif 000011
【図１０】
2011133694.tif 000012
【図１１】
2011133694.tif 000013