(57)【要約】【課題】  被走査面に対する光ビームの結像位置と、副走査方向における被走査面上での光ビームの走査位置とを同時に良好に補正することができる光走査装置および該装置を装備する画像形成装置を提供する。【解決手段】  コリメータレンズ６３から射出される平行光ビームがそのまま偏向素子の偏向ミラー面６５１に入射される。この偏向素子は単に光ビームを主走査方向Ｘに偏向走査するのみならず、偏向走査と同時に光ビームを副走査方向Ｙに偏向することによって感光体２上での走査光ビームの位置を副走査方向Ｙに調整可能となっている。また、走査レンズ６６は平行光ビームを感光体２の表面２ａに結像するため、その走査レンズ６６は光軸ＯＡに対して回転対称な光学素子で形成されている。したがって、主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙとで光学特性がほぼ同一となっている。【選択図】  図４
2005070479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発生する光源と、
前記光源からの光ビームを平行な光ビームに整形するビーム整形手段と、
前記ビーム整形手段から射出される平行光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、
光軸に対して回転対称な光学素子を有し、前記偏向手段により偏向された平行光ビームを被走査面に結像させる結像手段と、
前記光源と前記ビーム整形手段との距離を変化させることで、温度変化による結像位置の光軸方向への移動を補正する温度補正手段とを備え、
前記偏向手段は、前記ビーム整形手段からの平行光ビームを前記主走査方向に偏向する偏向機構と、前記主走査方向と異なる方向に偏向して前記主走査方向とほぼ直交する副走査方向における前記被走査面での光ビームの走査位置を微調整する微調整機構とを有していることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記偏向手段は、
前記光ビーム整形手段からの平行光ビームを反射する偏向ミラー面を有する内側可動部材と、
前記内側可動部材を第１軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、
前記外側可動部材を前記第１軸とは異なる第２軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、
前記内側可動部材を前記第１軸回りに揺動駆動し、また前記外側可動部材を前記第２軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを備え、
前記ミラー駆動部は、前記第１軸および前記第２軸のうちの一方を主走査偏向軸として前記偏向ミラー面を揺動させて前記平行光ビームを前記主走査方向に偏向させる一方、他方を微調整軸として前記偏向ミラー面を揺動駆動して前記副走査方向における前記被走査面での光ビームの位置を変更する請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記内側可動部材、前記外側可動部材および前記支持部材はシリコン単結晶で構成されている請求項２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記ミラー駆動部は、前記偏向ミラー面を共振モードで前記主走査偏向軸回りに揺動駆動する請求項２または３記載の光走査装置。
【請求項５】
前記ミラー駆動部は、静電吸着力により前記偏向ミラー面を前記主走査偏向軸回りに揺動駆動する請求項２ないし４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記ミラー駆動部は、前記偏向ミラー面を非共振モードで前記微調整軸回りに揺動位置決めする請求項２ないし５のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項７】
前記ミラー駆動部は、電磁気力により前記偏向ミラー面を前記微調整軸回りに揺動位置決めする請求項２ないし６のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項８】
前記結像手段を構成する光学素子の少なくとも１つは樹脂レンズである請求項１ないし７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
潜像担持体と、
請求項１ないし８のいずれかに記載の光走査装置と同一構成を有し、前記潜像担持体の表面を前記被走査面として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露光手段と、
前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と
を備えた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、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走査装置、特に被走査面に対する光ビームの結像位置と、被走査面上での走査位置とを同時に補正する光走査装置および該装置を装備する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザビームプリンタ、複写機やファクシミリ装置などの画像形成装置に用いられる光走査装置では、半導体レーザーなどの光源から射出された光ビームが感光体などの潜像担持体の表面（被走査面）上にスポット状に結像されるとともに、所定方向に走査される。例えば特許文献１に記載の装置では、光源から射出された光ビームはコリメータレンズによって平行光ビームにコリメートされ、さらにシリンドリカルレンズにより一方向に集束するビームに整形される。そして、整形された光ビームはポリゴンミラーやガルバノミラーなどの偏向器により偏向される。こうして偏向された光ビームは走査レンズを経由し、被走査面上にスポットとして結像される。なお、光走査装置の解像度を高めるため、結像点がガウシアンビームのビームウエストとほぼ一致するように、光走査装置は光学設計されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２３４１２５号公報（第４頁、図１，２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来装置では、面倒れを補正するために面倒れ補正光学系が形成されている。すなわち、偏向器の前側に、主走査方向とほぼ直交する副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズを配置して偏向器の偏向ミラー面上に主走査方向と平行な線像を形成するとともに、この線像を走査レンズによって被走査面上で一定のスポットに結像している。したがって、光走査装置を副走査断面でみると偏向器の偏向ミラー面と被走査面とは光学的に共役関係になる。その結果、偏向ミラー面の傾きがあったとしても被走査面上での走査位置は副走査方向に変化しなくなる。
【０００５】
しかしながら、シリンドリカルレンズの追加により部品点数が多くなり、装置コストが増大する。また、光学部品の増大により光走査光学系の大型化は避けられず、このことが光走査装置のコンパクト化にとって大きな障害の一つとなっている。また、光学調整が複雑となるという問題もある。
【０００６】
また、上記した面倒れ補正を施したとしても、部品誤差や組立誤差などは不可避である。そこで、製品組立後の最終調整段階で光走査装置を再度組立調整することなく、簡便な対応により副走査方向における光ビームの走査位置を基準走査位置に合致させることが切望されている。
【０００７】
さらに、高解像度が要求される光走査装置では、初期的には所望の結像性能を有していても、温度変化などの環境変動によって光ビームの結像位置が光軸方向にずれる、即ちデフォーカスにより結像性能が劣化することがある。そこで、結像位置のずれを補正すべく、従来より種々の技術が提案されている。しかしながら、上記した面倒れ補正光学系はいわゆるアナモフイック光学系であり、主走査方向と副走査方向とで異なる光学特性を有している。このため、当然のことながら、温度による結像特性の変化の割合が主走査方向と副走査方向とで相違する。したがって、主走査方向および副走査方向の両方について温度変動に伴う結像位置のずれを補正することは困難となっている。
【０００８】
例えば、上記した特許文献１に記載の装置では、光走査装置の主走査断面，副走査断面について、温度変動に伴う光学特性の変化による像面の移動量の大きい方の断面と、光源からコリメータレンズまでの距離の変化による像面の移動量の変化の大きい方の断面とを同一とし、この光源とコリメータレンズの距離が温度により適切に変化するように設定している。これにより結像位置を補正して結像位置のずれを抑制できる。しかしながら、未だに改善の余地が大きく残されている。
【０００９】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、被走査面に対する光ビームの結像位置と、副走査方向における被走査面上での光ビームの走査位置とを同時に良好に補正することができる光走査装置および該装置を装備する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明にかかる光走査装置は、上記目的を達成するため、光ビームを発生する光源と、光源からの光ビームを平行な光ビームに整形するビーム整形手段と、ビーム整形手段から射出される平行光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、光軸に対して回転対称な光学素子を有し、偏向手段により偏向された平行光ビームを被走査面に結像させる結像手段と、光源とビーム整形手段との距離を変化させることで、温度変化による結像位置の光軸方向への移動を補正する温度補正手段とを備え、偏向手段は、ビーム整形手段からの平行光ビームを主走査方向に偏向する偏向機構と、主走査方向と異なる方向に偏向して主走査方向とほぼ直交する副走査方向における被走査面での光ビームの走査位置を微調整する微調整機構とを有していることを特徴としている。
【００１１】
このように構成された発明では、光源からの光ビームが平行光ビームに整形された後、偏向手段の偏向機構によって主走査方向に偏向される。また、こうして偏向された平行光ビームは結像手段により被走査面に結像される。このように結像手段に入射される光ビームは平行光であり、これに対応して結像手段を構成する光学素子は光軸に対して回転対称となっている。つまり、この発明にかかる光走査装置では、主走査方向と、該主走査方向とほぼ直交する副走査方向とで光学特性がほぼ同一である。したがって、温度変動による光学素子の屈折率などが変化したとしても、温度補正手段により光源とビーム整形手段との距離を変化させることで、主走査方向および副走査方向のいずれについても光ビームの結像位置を被走査面に位置させることができる。
【００１２】
また、この発明では、偏向手段は上記した偏向機構に加えて微調整機構を備えている。このため、次のような機能をさらに備えている。すなわち、この偏向手段は、単に平行光ビームを主走査方向に偏向走査するのみならず、偏向走査の前後あるいは同時に平行光ビームを主走査方向と異なる方向に偏向するという機能、つまり微調整機能を有している。そして、この微調整機構によって副走査方向における被走査面での光ビームの走査位置が調整される。このように微調整機構により副走査方向における被走査面での光ビームの走査位置を簡単に、しかも高精度に調整することができる。その結果、光ビームの結像位置の補正のみならず、光ビームの走査位置を同時に補正することができる。
【００１３】
ここで、偏向手段として、（１）２軸揺動ミラー方式のもの、（２）ポリゴンミラー（偏向機構）と微調整用揺動ミラー（微調整機構）とを組み合わせたもの、（３）２つの揺動ミラー（一方が偏向機構で、他方が微調整機構）を組み合わせたもの等を用いることができる。これらの態様のうち、特に（１）２軸揺動ミラー方式の偏向手段は偏向手段（２）、（３）に比べて偏向手段を小型化することができ、装置をさらに小型化することができる。
【００１４】
この２軸駆動ミラー方式の偏向手段は、光源からの光ビームを反射する偏向ミラー面を有する内側可動部材と、内側可動部材を第１軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、外側可動部材を第１軸とは異なる第２軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、内側可動部材を第１軸回りに揺動駆動し、また外側可動部材を第２軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを備えている。そして、ミラー駆動部は、第１軸および第２軸のうちの一方を主走査偏向軸として偏向ミラー面を揺動させて平行光ビームを主走査方向に走査させる（偏向機構）一方、他方を微調整軸として偏向ミラー面を揺動駆動して被走査面での光ビームの走査位置を変更する（微調整機構）。このように偏向ミラー面を第１軸および第２軸の２軸回りに揺動可能に構成することで、装置の小型化が可能となる。
【００１５】
また、内側可動部材、外側可動部材および支持部材をシリコン単結晶で構成することができる。例えばシリコン単結晶の基板を支持部材として用いるとともに、この基板に対してマイクロマシニング技術を適用することで内側可動部材および外側可動部材を形成することができる。このようにシリコン単結晶を用いて光走査手段の内側可動部材、外側可動部材および支持部材を構成すると、内側可動部材および外側可動部材を高精度に製造することができる。また、ステンレス鋼と同程度のバネ特性で内側可動部材および外側可動部材を揺動自在に支持することができ、偏向ミラー面を安定して、しかも高速で揺動することができる。
【００１６】
また、ミラー駆動部により偏向ミラー面を揺動駆動するのにあたり、偏向ミラー面を共振モードで主走査偏向軸回りに揺動駆動するように構成してもよい。このように構成することで少ないエネルギーで偏向ミラー面を主走査偏向軸回りに揺動駆動することができる。また、被走査面での光ビームの主走査周期を安定化することができる。一方、偏向ミラー面を微調整軸回りに揺動位置決めするためには、偏向ミラー面を非共振モードで揺動駆動するのが望ましい。というのも、偏向ミラー面の微調整軸回りの揺動駆動は被走査面での光ビームの走査位置を変更した後、偏向ミラー面の微調整軸回りの揺動を停止させる必要があるからである。したがって、揺動駆動と揺動停止とを精度良く行うためには、非共振モードで揺動駆動させるのが望ましい。
【００１７】
また、偏向ミラー面を揺動駆動させるための駆動力としては、静電吸着力や電磁気力などを用いることができるが、特に偏向ミラー面を主走査偏向軸回りに揺動駆動するために静電吸着力を用いるのが望ましく、偏向ミラー面を微調整軸回りに揺動駆動するために電磁気力を用いるのが望ましい。前者の理由は、コイルパターンを形成する必要がなく、偏向手段の小型化が可能となり、偏向走査をより高速化することができるからである。一方、後者の理由は、静電吸着力を発生させる場合に比べて低い駆動電圧で偏向ミラー面を揺動駆動することができ、電圧制御が容易となり、被走査面での光ビームの位置精度を高めることができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明にかかる光走査装置の一実施形態たる露光ユニットを装備した画像形成装置を示す図である。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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の外周面に向けて本発明の光走査装置に相当する露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２の表面（本発明の「被走査面」に相当）上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。なお、この露光ユニット６の構成および動作については後で詳述する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図３は図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置）の構成を示す主走査断面図である。また、図４は図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置）の構成を示す副走査断面図である。また、図５ないし図７は露光ユニットの一構成要素たる偏向素子（偏向手段）を示す図である。さらに、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、露光ユニットの構成および動作について詳述する。
【００２９】
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に単一のレーザー光源６２が固着されており、レーザー光源６２から光ビームを射出可能となっている。このレーザー光源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がレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御してレーザー光源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、レーザー光源６２が本発明の「光源」に相当してる。
【００３０】
また、この露光筐体６１の内部には、レーザー光源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、コリメータレンズ６３、偏向素子６５、走査レンズ６６および折り返しミラー６７が設けられている。すなわち、レーザー光源６２からの光ビームは、コリメータレンズ６３により平行な光ビームにビーム整形された後、その平行光ビームは偏向素子６５の偏向ミラー面６５１に入射される。なお、この実施形態では図３および図４に示すように、レーザー光源６２とコリメータレンズ６３とは予め設定された基準距離だけ離間した状態でハウジングＨにより保持されており、コリメータレンズ６３によりコリメートされた平行光ビームのビーム径は上記基準距離に応じた値となる。ただし、この実施形態では後で後述するように温度変動に伴う光軸方向での結像位置のずれを補正すべく、その温度変動に伴うずれに対応する線膨張率の材料でハウジングＨが形成されている。このため、温度変動に伴い上記離間距離が温度変動に応じて変化し、光ビームが変化する。そして、その離間距離の変動が走査レンズ６６による光ビームの結像位置を光軸方区尾に変位させる。
【００３１】
こうして、温度に対応した光ビームがコリメータレンズ６３から射出され、偏向素子６５の偏向ミラー面６５１で主走査方向Ｘに偏向走査される。この偏向素子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で反射した平行光ビームを互いに直交する２方向、つまり主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙに光ビームを偏向可能となっている。より具体的には、偏向素子６５は次のように構成されている。
【００３２】
この偏向素子６５では、図５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が本発明の「支持部材」として機能し、さらに該シリコン基板６５２の一部を加工することで外側可動板６５３が設けられている。この外側可動板６５３は枠状に形成され、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とほぼ平行に伸びる第２軸ＡＸ2回りに揺動自在となっている。また、外側可動板６５３の上面には、シリコン基板６５２上面に形成した一対の外側電極端子（図示省略）にねじりバネ６５４を介して電気的に接続する平面コイル６５５が「第２軸駆動用コイル」として絶縁層で被膜されて設けられている。
【００３３】
この外側可動板６５３の内側には、平板状の内側可動板６５６が軸支されている。すなわち、内側可動板６５６はねじりバネ６５４と軸方向が直交するねじりバネ６５７で外側可動板６５３の内側に弾性支持されており、副走査方向Ｙとほぼ平行に伸びる第１軸ＡＸ1回りに揺動自在となっている。そして、内側可動板６５６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。
【００３４】
また、シリコン基板６５２の略中央部には、図６および図７に示すように、外側可動板６５３および内側可動板６５６がそれぞれ第２軸ＡＸ2および第１軸ＡＸ1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の内底面のうち内側可動板６５６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６参照）。これら２つの電極６５８ａ、６５８ｂは内側可動板６５６を第１軸ＡＸ1回りに揺動駆動するための「第１軸用電極」として機能するものである。すなわち、これらの第１軸用電極６５８ａ、６５８ｂは露光制御部１０２の第１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、第１駆動部１０２ｂから所定の電圧を第１軸用電極６５８ａ、６５８ｂに交互に印加すると、ねじりバネ６５７を第１軸ＡＸ1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。
【００３５】
この凹部６５２ａの内底面には、図７に示すように、外側可動板６５３の両端部に外方位置に永久磁石６５９ａ、６５９ｂが互いに異なる方位関係で固着されている。また、第２軸駆動用コイル６５５は、露光制御部１０２の第２駆動部１０２ｃと電気的に接続されており、コイル６５５への通電によって第２軸駆動用コイル６５５を流れる電流の方向と永久磁石６５９ａ、６５９ｂによる磁束の方向によりローレンツ力が作用し、外側可動板６５３を回転するモーメントが発生する。この際に内側可動板６５６（偏向ミラー面６５１）も外側可動板６５３と一体にねじりバネ６５４を第２軸ＡＸ2として揺動する。ここで、第２軸駆動用コイル６５５に流す電流を交流とし連続的に反復動作すれば、ねじりバネ６５４を第２軸ＡＸ2として偏向ミラー面６５１を往復振動させることができる。
【００３６】
このように偏向素子６５では、偏向ミラー面６５１を互いに直交する第１軸ＡＸ1および第２軸ＡＸ2回りに、しかも独立して揺動駆動することが可能となっている。そこで、この実施形態では、第１軸駆動部１０２ｂと第２軸駆動部１０２ｃとからなるミラー駆動部を制御することによって偏向ミラー面６５１を第１軸ＡＸ1回りに揺動させることで光ビームを偏向して主走査方向Ｘに走査させている。一方、偏向ミラー面６５１を第２軸ＡＸ2回りに揺動させることで副走査方向Ｙにおける感光体２上での走査光ビームの位置を調整している。このように本実施形態では、第１軸ＡＸ1を主走査偏向軸として機能させるとともに、第２軸ＡＸ2を微調整軸として機能させており、偏向素子６５が本発明の「偏向機構」および「微調整機構」として機能している。もちろん、第１軸ＡＸ1を微調整軸として機能させるとともに、第２軸ＡＸ2を主走査偏向軸として機能させるように構成してもよいことはいうまでもない。
【００３７】
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。上記のように偏向素子６５により走査された平行光ビームは副走査方向Ｙに微調整された後、感光体２の表面（被走査面）２ａに向けて偏向素子６５から射出されるが、その平行光ビームは走査レンズ６６により感光体２の表面２ａに結像される。これにより、図９に示すように、光ビームが主走査方向Ｘと平行に走査して主走査方向Ｘに伸びるライン状の潜像が感光体２上に形成される。
【００３８】
なお、この実施形態では、図３に示すように、偏向素子６５からの走査光ビームの開始または終端を水平同期用結像レンズ６９により同期センサ６０に結像している。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ＨSYNC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。
【００３９】
以上のように、この実施形態によれば、偏向素子６５は単に光ビームを主走査方向Ｘに偏向走査するのみならず、偏向走査と同時にレーザー光源６２からの光ビームを副走査方向Ｙに偏向することによって感光体２上での走査光ビームの位置ＳＬを副走査方向Ｙに調整可能となっている。このため、感光体２上での副走査方向Ｙにおける光ビームの走査位置を簡単に、しかも高精度に調整することができる。その結果、部品誤差や組立誤差などにより副走査方向Ｙにおいて走査光ビームが基準走査位置ＳＬ0からずれていたとしても該ずれを補正して高品質な画像を形成することができる。なお、「基準走査位置」とは、光ビームを走査させる予定位置であり、装置の設計段階で予め定められており、走査光ビームが基準走査位置に一致するように製品組立を行う。
【００４０】
ここで、その微調整処理の一例について図９を参照しつつ説明する。例えば、製品組立後の最終調整段階で、走査光ビームの走査位置ＳＬが同図中の破線で示す基準走査位置ＳＬ0から副走査方向Ｙにずれ量Δｙだけずれていることが発見された場合、次のように調整することができる。すなわち、ずれ量Δｙを求めて記憶手段たるＲＡＭ１０７に記憶しておけば、ＣＰＵ１０１がＲＡＭ１０７からずれ量を読出し、その値に対応して偏向ミラー面６５１を第２軸ＡＸ2回りに揺動させる。これにより、副走査方向Ｙにおける感光体２上での走査光ビームの位置が調整されて走査光ビームの走査位置ＳＬが基準走査位置ＳＬ0に一致する。このように、副走査方向Ｙにおける光ビームＬの走査位置ＳＬを簡単に、しかも高精度に基準走査位置ＳＬ0に一致させることができ、その結果、高品質な画像を形成することができる。
【００４１】
なお、この実施形態では、ずれ量を本発明の「ずれ情報」としてＲＡＭ１０７に記憶させているが、ずれ量そのものを記憶させる代わりにずれ量に関連する値やデータなどを「ずれ情報」として記憶させるようにしてもよい。また、電源を落とした場合にも、ずれ量や関連値などを記憶しておくために、不揮発性メモリを採用するのが望ましい。さらに、ずれ情報をコントローラ１１側に記憶させるようにしてもよい。
【００４２】
また、上記のように偏向素子６５が光ビームを主走査方向Ｘに偏向する偏向機構のみならず、微調整機構を備えているため、面倒れ補正光学系を形成する必要がなくなる。そのため、偏向素子６５の前後にシリンドリカルレンズを設ける必要がなくなる。その結果、露光ユニット（光走査装置）６の部品点数が少なくなり、装置コストおよび装置サイズの低減を図ることができる。また、走査レンズ６６は平行光ビームを感光体２の表面２ａに結像するため、その走査レンズ６６は光軸ＯＡに対して回転対称な光学素子で構成されている。つまり、この実施形態にかかる露光ユニット（光走査装置）６では、主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙとで光学特性がほぼ同一となっている。したがって、温度変動により走査レンズ６６の屈折率などが変化したとしても、ハウジングＨの線膨張率を適切に選ぶことで、次のように温度変動による不都合を解消することができる。
【００４３】
温度変動が生じると、走査レンズ（光学素子）６６の光学特性が変化して光ビームの結像位置が光軸方向にずれる。また、それと同時に、ハウジングＨが伸縮してレーザー光源６２とコリメータレンズ６３との離間距離が変化する。そのため、コリメータレンズ６３から射出される光ビームが変化し、光ビームの結像位置も光軸方向に変化する。したがって、ハウジングＨの線膨張率を適切に選択することで、温度変動による結像位置のずれをキャンセルすることができる。また、本実施形態では主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙとで光学特性がほぼ同一であり、温度変動による結像位置のずれが方向ＸおよびＹのいずれにおいても同一量である。したがって、温度変動に伴うハウジングＨの伸縮により、主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙのいずれについても光ビームの結像位置を感光体２の表面（被走査面）２ａに位置させることができる。このように、感光体２の表面２ａに対する光ビームの結像位置と、表面２ａでの光ビームの走査位置ＳＬとを同時に、しかも良好に補正することができる。
【００４４】
また、近年では、走査レンズ６６については、成形による形状の自由度とコストの面からプラスチックなどの樹脂材料の射出成形品が多用されている。かかる樹脂レンズでは、ガラスレンズと比較して温度変動による屈折率変動が大きく、温度変動による結像位置のずれが大きな問題となる。したがって、樹脂レンズを本発明の「結像手段」として用いる露光ユニット（光走査装置）６に対して本発明が非常に有用となる。
【００４５】
さらに、偏向素子６５を上記のように構成および動作させているため、上記した作用効果以外に、次のような作用効果も得ることができる。
【００４６】
（Ａ）偏向ミラー面６５１を第１軸ＡＸ1および第２軸ＡＸ2の２軸回りに揺動可能に構成された偏向素子６５を用いているため、後述する偏向手段（ポリゴンミラー＋揺動ミラー、２つの揺動ミラー）を採用した場合に比べて露光ユニット６を小型化することができ、装置の小型化の面で有利となっている。
【００４７】
（Ｂ）また、シリコンの単結晶基板６５２に対してマイクロマシニング技術を適用することで偏向素子６５の外側可動板６５３および内側可動板６５６を形成しているので、これらの偏向素子６５を高精度に製造することができる。また、ステンレス鋼と同程度のバネ特性で内側可動板６５６および外側可動板６５３を揺動自在に支持することができ、偏向ミラー面６５１を安定して、しかも高速で揺動することができる。
【００４８】
（Ｃ）また、駆動部１０２ｂ、１０２ｃからなるミラー駆動部により偏向ミラー面６５１を揺動駆動するのにあたり、偏向ミラー面６５１を共振モードで第１軸（主走査偏向軸）ＡＸ1回りに揺動駆動するように構成しているので、少ないエネルギーで偏向ミラー面６５１を第１軸ＡＸ1回りに揺動駆動することができる。また、走査光ビームの主走査周期を安定化することができる。
【００４９】
（Ｄ）一方、偏向ミラー面６５１を第２軸（微調整軸）ＡＸ2回りに揺動位置決めするために、偏向ミラー面６５１を非共振モードで揺動駆動しているので、次のような作用効果がある。すなわち、偏向ミラー面６５１の第２軸ＡＸ2回りの揺動駆動は走査光ビームの走査位置ＳＬを副走査方向Ｙに変更調整するため、変更調整後に偏向ミラー面６５１の第２軸ＡＸ2回りの揺動を停止させる必要がある。したがって、揺動駆動と揺動停止とを精度良く行うためには、非共振モードで揺動駆動させるのが望ましい。
【００５０】
（Ｅ）また、偏向ミラー面６５１を揺動駆動させるための駆動力としては、静電吸着力や電磁気力などを用いることができるが、特に偏向ミラー面６５１を第１軸（主走査偏向軸）ＡＸ1回りに揺動駆動するために静電吸着力を用いているので、コイルパターンを内側可動板６５６に形成する必要がなく、偏向素子６５の小型化が可能となり、偏向走査をより高速化することができる。
【００５１】
（Ｆ）また、偏向ミラー面６５１を第２軸（微調整軸）ＡＸ2回りに揺動駆動するために電磁気力を用いているので、静電吸着力を発生させる場合に比べて低い駆動電圧で偏向ミラー面６５１を揺動駆動することができ、電圧制御が容易となり、走査光ビームの位置精度を高めることができる。
【００５２】
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、１枚の走査レンズ６６により本発明の「結像手段」が構成されているが、結像手段のレンズ構成はこれに限定されるものではなく、光軸ＯＡに対して回転対称なレンズ（光学素子）を少なくとも１枚以上有する結像光学系により結像手段を構成してもよい。例えば図１０に示すように、２枚の樹脂レンズ６６Ａ，６６Ｂにより結像手段を構成してもよい。また、結像手段を構成する光学素子のすべてが樹脂材料で形成されている必然性はなく、一部または全部がガラス材料で形成されていてもよい。ただし、特に光学素子の一部または全部が樹脂材料で形成されている場合に、上記実施形態で説明したように本発明の有用性が顕著なものとなる。
【００５３】
また、上記実施形態では、本発明の「偏向手段」として偏向ミラー面６５１を２軸ＡＸ1，ＡＸ2回りに揺動可能に構成された偏向素子６５を用いているが、例えば図１１に示すように２つの揺動ミラー６５Ａ，６５Ｂを組み合わせた偏向ユニット６５０を用いてもよい。すなわち、この実施形態では、コリメータレンズ６３からの光ビームを揺動ミラー６５Ａが副走査方向Ｙに偏向して感光体２の表面（被走査面）２ａでの副走査方向Ｙの走査位置を微調整可能となっている。つまり、本発明の「偏向手段」に相当する偏向ユニット６５０では、揺動ミラー６５Ａが本発明の「微調整機構」として機能している。そして、この揺動ミラー６５Ａからの光ビームを揺動ミラー６５Ｂが主走査方向Ｘに偏向して感光体２の表面（被走査面）２ａで光ビームを走査している。つまり、揺動ミラー６５Ｂが本発明の「偏向機構」として機能している。なお、これらの揺動ミラー６５Ａ，６５Ｂとしては、図５の偏向素子と同様に電磁気力や静電吸着力で揺動駆動される揺動ミラーや従来より周知のガルバノミラーなどを用いることができる。また、本発明の「偏向機構」としては揺動ミラーの代わりにポリゴンミラーなどを用いてもよい。さらに、このように偏向機構と微調整機構とを分離して配置する場合、偏向機構をコリメータレンズ側に配置する一方、微調整機構を走査レンズ（結像手段）側に配置するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
上記実施形態では、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ユニット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】
【００５５】
【図１】本発明にかかる光走査装置の一実施形態たる露光ユニットを装備した画像形成装置を示す図である。
【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である。
【図３】図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置）の構成を示す主走査断面図である。
【図４】図１の画像形成装置に装備された露光ユニット（光走査装置）の構成を示す副走査断面図である。
【図５】露光ユニットの一構成要素たる偏向素子を示す図である。
【図６】露光ユニットの一構成要素たる偏向素子を示す図である。
【図７】露光ユニットの一構成要素たる偏向素子を示す図である。
【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である。
【図９】感光体上での走査光ビームの走査位置と基準走査位置との関係を模式的に示す図である。
【図１０】本発明にかかる光走査装置の他の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明にかかる光走査装置の別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２…感光体（潜像担持体）、  ２ａ…感光体の表面（被走査面）、  ４…現像ユニット（現像手段）、  ６…露光ユニット（露光手段、光走査装置）、  ６２…レーザー光源、  ６３…コリメータレンズ（ビーム整形手段）、  ６５…偏向素子（偏向手段）、  ６５Ａ，６５Ｂ…揺動ミラー、  ６６…走査レンズ（光学素子、結像手段）、  ６６Ａ，６６Ｂ…樹脂レンズ（光学素子）、  １０２ｂ…第１軸駆動部（ミラー駆動部）、  １０２ｃ…第２軸駆動部（ミラー駆動部）、  ６５０…偏向ユニット（偏向手段）、  ６５１…偏向ミラー面、  ６５２…シリコン基板、  ６５３…外側可動板、  ６５６…内側可動板、  ＡＸ１…第１軸（主走査偏向軸）、  ＡＸ２…第２軸（微調整軸）、ＯＡ…光軸、  Ｘ…主走査方向、  Ｙ…副走査方向
【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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