(57)【要約】【課題】往走査と復走査とで走査開始側が入れ替わっても走査ラインのピッチを均一化できるようにし、往復走査による画像形成を可能とし、また、走査周波数に対し振動ミラーを１／２の駆動周波数で済ませ、尚且つ、光源の変調周波数も低く抑えることで、高速化に対応可能な光走査装置を提供する。【解決手段】複数の発光源を有する光源手段と、光源手段からの光ビームを繰り返し偏向する可動ミラーと、該可動ミラーと結合され回転軸としてのねじり梁とを有する偏向手段と、可動ミラーの共振点に対応した駆動周波数を設定し前記可動ミラーを揺動するミラー揺動手段と、光源手段からの光ビームを被走査面上にスポット状に結像する結像手段と、を有し、結像手段により結像する複数のビームスポットのうち、少なくとも隣接する２つのビームスポット（第１のビームスポット、第２のビームスポット）を用いて１ラインを記録する。【選択図】        図１１
2005037557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光源を有する光源手段と、
前記光源手段からの光ビームを繰り返し偏向する可動ミラーと、該可動ミラーと結合され回転軸としてのねじり梁とを有する偏向手段と、
前記可動ミラーの共振点に対応した駆動周波数を設定し前記可動ミラーを揺動するミラー揺動手段と、
前記光源手段からの光ビームを被走査面上にスポット状に結像する結像手段と、
を有する光走査装置であって、
前記結像手段により結像する複数のビームスポットのうち、少なくとも隣接する２つのビームスポットを用いて１ラインを記録することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記駆動周波数は、
前記可動ミラーの共振点の近傍で前記共振点から外れた周波数帯域に設定することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記少なくとも隣接する２つのビームスポットの間隔を可変するスポット間隔可変手段を更に有し、
前記ビームスポットの間隔を前記可動ミラーの駆動周波数に応じて設定し、前記ビームスポットの間隔を可変することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項４】
前記ビームスポットの間隔ｐを、
ｐ＝ｖ／２ｆ（但し、ｖは、被走査面の移動速度を示し、ｆは、前記駆動周波数を示す）に設定することを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
【請求項５】
前記ビームスポットの強度を、前記可動ミラーの揺動に応じて可変するビーム強度可変手段を更に有し、
前記少なくとも隣接する２つのビームスポットの光量比を、前記可動ミラーの揺動に応じて可変することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項６】
前記ビームスポットの１画素に相当する点灯時間を、前記可動ミラーの揺動に応じて可変するパルス幅可変手段を更に有し、
前記少なくとも隣接する２つのビームスポットの光量比を、前記可動ミラーの揺動に応じて可変することを特徴とする請求項１記載の光走査装置
【請求項７】
前記少なくとも隣接する２つのビームスポットのうち、何れか一方のビームスポットの光量を走査方向に沿って増加させ、他方のビームスポットの光量を減少させることを特徴とする請求項５または６記載の光走査装置。
【請求項８】
前記少なくとも隣接する２つのビームスポットの光量の和が走査方向に沿って均一となるようにすることを特徴とする請求項５または６記載の光走査装置。
【請求項９】
前記少なくとも隣接する２つのビームスポットのうち、何れかの一方のビームスポットの光量が走査開始端で０、走査終端で最大とし、他方のビームスポットの光量が走査開始端で最大、走査終端で０とすることを特徴とする請求項７または８記載の光走査装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置と、
前記光走査装置により静電潜像を形成する像担持体と、前記潜像の所定のしきい値電位で区切られた領域をトナーにより顕像化する現像手段と、前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、を有する画像形成装置であって、
前記光走査装置を複数有し、前記光走査装置の各々に対応する像担持体上に形成したトナー像を重ね合わせて画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置と、
前記光走査装置により静電潜像を形成する像担持体と、前記潜像の所定のしきい値電位で区切られた領域をトナーにより顕像化する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を有する画像形成装置であって、
前記光走査装置を複数有し、前記像担持体を主走査方向に対して複数領域に分割して各静電潜像を形成し、該形成した各静電潜像を繋ぎ合わせて画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置と、
前記光走査装置により静電潜像を形成する像担持体と、前記潜像の所定のしきい値電位で区切られた領域をトナーにより顕像化する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を有する画像形成装置であって、
前記静電潜像を往復走査により形成し、画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル複写機、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関し、光走査型のバーコード読取装置や車載用のレーザレーダ装置等にも適用可能な光走査装置及びその光走査装置を搭載した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光走査装置は、光ビーム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適用されていたが、より高解像度な画像と、高速プリントを達成するには、偏向器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、高速走査にも限界があった。
【０００３】
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光偏向器の研究が進められており、Ｓｉ基板で振動ミラーと、それを軸支するねじり梁とを一体に形成した方式が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
この方式によれば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、騒音が低いという利点がある。さらに、振動ミラーを回転する駆動力も小さくて済むので消費電力も低く抑えられることになる。
【０００５】
しかしながら、これらの振動ミラーは、ミラー面のサイズが小さく、また、振れ角も小さいため、従来のポリゴンミラーのように広域を走査することはできないことから、主走査方向に複数の光走査装置を合わせて配列し、画像領域を主走査に分割して画像形成を行う方法が採用されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
一方、上記のような複数の画像領域を主走査に分割する方法は、感光体の移動によって走査開始側から走査終端にかけて斜めに記録が行われることで、隣接する走査ラインが繋がらず画像品質を劣化させる要因となっていることから、光走査装置を斜め走査に沿って傾ける対策が提案されている（例えば、特許文献４参照）。また、書出しのタイミングをずらす対策が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００７】
【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】
特開２００１−１８４７２号公報
【特許文献４】
特開平３−１６１７７８号公報
【特許文献５】
特開２０００−１９４３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した振動ミラーは、往復走査が可能であっても往走査と復走査とで走査開始側が入れ替わるため、ジグザグに走査が行われることになり、走査ラインのピッチが均一にならず、往復走査の何れか一方向の走査のみを用いて画像記録を行っていることから非効率的であった。
【０００９】
また、上述した振動ミラーを利用して画像記録を行う場合、往復走査の何れか一方向の走査のみしか有効に活用できないため、１ラインを通常の１／２の時間で記録することになり光源の変調周波数が高くなり、高速化を疎外する要因となっていた。
【００１０】
また、複数の画像領域を主走査に分割する方法は、走査ラインの終端を隣接する走査ラインの始端に繋ぎ合わせるため、一走査分タイミングをずらすなどの面倒な対策が必要であった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、往走査と復走査とで走査開始側が入れ替わっても走査ラインのピッチを均一化できるようにし、往復走査による画像形成を可能とし、また、走査周波数に対し振動ミラーを１／２の駆動周波数で済ませ、尚且つ、光源の変調周波数も低く抑えることで、高速化に対応可能な光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、複数の画像領域を主走査に分割する方法においても、隣接する走査ラインを精度良く繋ぎ合わせ、高品質な画像形成を可能とする光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有する。
請求項１記載の発明は、複数の発光源を有する光源手段と、光源手段からの光ビームを繰り返し偏向する可動ミラーと、該可動ミラーと結合され回転軸としてのねじり梁とを有する偏向手段と、可動ミラーの共振点に対応した駆動周波数を設定し可動ミラーを揺動するミラー揺動手段と、光源手段からの光ビームを被走査面上にスポット状に結像する結像手段と、を有する光走査装置であって、結像手段により結像する複数のビームスポットのうち、少なくとも隣接する２つのビームスポットを用いて１ラインを記録することを特徴とする。複数のビームスポットのうち、少なくとも隣接する２ビームを用いて１ラインを記録することで、走査位置を可変しなくても、形成される潜像ラインの軌跡を可変することができるので、ラインピッチの不均一による画像品質の劣化を伴わず、往復走査による画像記録が可能となる。したがって、一方向のみの走査に比べ記録速度を２倍に上げることができ、尚且つ、高品位な画像記録を行うことが可能となる。
【００１４】
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、駆動周波数は、可動ミラーの共振点の近傍で共振点から外れた周波数帯域に設定することを特徴とする。駆動周波数は、可動ミラーの共振点の近傍で共振点から外れた周波数帯域に設定することにより、駆動周波数に対する振れ角の変化が大きい共振点近傍を避け、振れ角の変化が比較的小さい周波数帯域において駆動させることができるので、環境変化に伴う共振点の変動が課題となる振動ミラーであっても、安定した駆動周波数で動作できる。したがって、ラインピッチの均一性を保つことができ、高品位な画像記録が行えることとなる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、少なくとも隣接する２つのビームスポットの間隔を可変するスポット間隔可変手段を更に有し、ビームスポットの間隔を可動ミラーの駆動周波数に応じて設定し、ビームスポットの間隔を可変することを特徴とする。可動ミラーの駆動周波数に対応してスポット間隔を設定することにより、各々のビームスポットの重なり具合を適度に調整することができるので、相互に影響し合った一様な潜像分布が形成でき、スムーズな重心移動が行えることとなる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の光走査装置において、ビームスポットの間隔ｐを、ｐ＝ｖ／２ｆ（但し、ｖは、被走査面の移動速度を示し、ｆは、駆動周波数を示す）に設定することを特徴とする。スポット間隔ｐを、ｐ＝ｖ／２ｆに設定することにより、ちょうど、一走査中に１ラインピッチ分だけ潜像の軌跡をずらすことができるので、感光体の移動により生じる走査始端と終端とのずれを補正でき、往復走査におけるラインピッチを均一化できることとなる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、ビームスポットの強度を、可動ミラーの揺動に応じて可変するビーム強度可変手段を更に有し、少なくとも隣接する２つのビームスポットの光量比を、可動ミラーの揺動に応じて可変することを特徴とする。少なくとも隣接する２ビームの光量の比を可動ミラーの揺動に対応して可変することにより、走査ライン間の任意の位置に潜像の重心を移動でき、簡単かつ確実にドット位置を制御できるので、画像同士の繋ぎ合わせや重ね合わせ等があっても高品位な画像記録が行えることとなる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、ビームスポットの１画素に相当する点灯時間を、可動ミラーの揺動に応じて可変するパルス幅可変手段を更に有し、少なくとも隣接する２つのビームスポットの光量比を、可動ミラーの揺動に応じて可変することを特徴とする。少なくとも２ビーム隣接する光量の比を上記可動ミラーの揺動に対応して可変することにより、走査ライン間の任意の位置に潜像の重心を移動でき、簡単かつ確実にドット位置を制御できるので、画像同士の繋ぎ合わせや重ね合わせ等があっても高品位な画像記録が行えることとなる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項５または６記載の光走査装置において、少なくとも隣接する２つのビームスポットのうち、何れか一方のビームスポットの光量を走査方向に沿って増加させ、他方のビームスポットの光量を減少させることを特徴とする。少なくとも隣接する２ビームのうち、何れかのビーム光量を走査方向に沿って増加し、もう一方のビームの光量を減少することにより、走査ライン間で潜像の軌跡を任意に傾けることができるので、感光体の移動により生じる走査始端と終端とのずれを補正でき、往復走査におけるラインピッチを均一化できる。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項５または６記載の光走査装置において、少なくとも隣接する２つのビームスポットの光量の和が走査方向に沿って均一となるようにすることを特徴とする。少なくとも隣接する２つのビームスポットの光量の和が、走査方向に沿って均一となるようにすることで、潜像の軌跡を任意に傾けても、均一なライン幅の画像が形成できることとなる。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項７または８記載の光走査装置において、少なくとも隣接する２つのビームスポットのうち、何れかの一方のビームスポットの光量が走査開始端で０、走査終端で最大とし、他方のビームスポットの光量が走査開始端で最大、走査終端で０とすることを特徴とする。少なくとも隣接する２つのビームスポットのうち、何れかの一方のビームスポットの光量が走査開始端で０、走査終端で最大、他方のビームスポットの光量が走査開始端で最大、走査終端で０とすることで、像担持体の移動により生じる走査始端と終端とのずれがあっても、走査開始端での潜像の重心位置と走査終端側での潜像の重心位置とを揃えることができ、往復走査におけるラインピッチを均一化できることとなる。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置と、光走査装置により静電潜像を形成する像担持体と、潜像の所定のしきい値電位で区切られた領域をトナーにより顕像化する現像手段と、トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、を有する画像形成装置であって、光走査装置を複数有し、光走査装置の各々に対応する像担持体上に形成したトナー像を重ね合わせて画像形成を行うことを特徴とする。光走査装置を複数備え、各々に対応する像担持体上に形成したトナー像を重ね合わせることで画像記録を行うことにより、各々に形成した画像同士のラインの傾きを特別な補正機構もなく確実に合わせることができ色ずれのない高品位な画像記録が行えることとなる。
【００２３】
請求項１１記載の発明は、請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置と、光走査装置により静電潜像を形成する像担持体と、潜像の所定のしきい値電位で区切られた領域をトナーにより顕像化する現像手段と、トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を有する画像形成装置であって、光走査装置を複数有し、像担持体を主走査方向に対して複数領域に分割して各静電潜像を形成し、該形成した各静電潜像を繋ぎ合わせて画像形成を行うことを特徴とする。光走査装置を複数備え、像担持体を主走査方向に複数領域に分割して各静電潜像を形成し、繋ぎ合わせて画像記録を行うことにより、継ぎ目における潜像の重心位置を容易に可変できるので、各画像領域の潜像同士を確実に繋ぎ合わせることができ、継ぎ目の目立たない高品位な画像記録が行える。また、振動ミラーを用いることで、小型かつ省電力化が可能な画像形成装置が提供できることとなる。
【００２４】
請求項１２記載の発明は、請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置と、光走査装置により静電潜像を形成する像担持体と、潜像の所定のしきい値電位で区切られた領域をトナーにより顕像化する現像手段と、トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を有する画像形成装置であって、静電潜像を往復走査により形成し、画像形成を行うことを特徴とする。静電潜像を往復走査により形成し、画像記録を行うことにより、振動ミラーの往復走査を有効に利用して画像形成が行えるので、小型かつ高速化が可能な画像形成装置が提供できることとなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる実施の形態について説明する。
【００２６】
まず、図１を参照しながら、本発明にかかる光走査装置に適用される振動ミラーモジュールの構成について説明する。
【００２７】
振動ミラー基板は、２枚のＳｉ基板２０６、２０７を酸化膜等の絶縁膜を介して接合して構成される。第１のＳｉ基板２０６は、厚さ６０μｍのＳｉ基板からなり、エッチングにより可動ミラー２０２、及び、同一直線上で軸支するねじり梁２０８を、その周囲を貫通し固定枠２１０から分離して形成する。可動ミラー２０２は、ねじり梁２０８に対して対称に形成され、両端の縁部および対向する固定枠２１０の内辺には数μｍのギャップを有して、互い違いに噛み合うよう櫛歯状の凹凸を形成している。
【００２８】
なお、可動ミラー２０２の表面にはＡｕ等の金属被膜が蒸着され反射面となし、図１に示すように各基板を、絶縁層を介して接合した状態で、固定枠２１０から各々の電極の周囲をエッチングによりエッチストップ層としての絶縁層（酸化膜）まで貫通し、個別に分離することで基板そのものを電極として形成している。
【００２９】
なお、本実施の形態では、可動ミラー２０２の両端の凹凸部を第１、第２の可動電極（第１と第２の可動電極は同電位）、対向する固定枠の凹凸部を第１、第２の固定電極２０３、２０４としており、固定枠２１０から可動ミラー２０２、ねじり梁２０８、及び、ねじり梁２０８の付け根部を有する島部２２１、各固定電極を有する島部２２２、２２３を約５μｍの分離溝ギャップをもって分離した構成としている。
【００３０】
また、第２の基板２０７は、１４０μｍのＳｉ基板からなり、エッチングにより中央部を貫通し、上記固定枠２１０に形成した凹凸部と重なり合う内辺には、外郭が一致するように櫛歯状に凹凸を形成する。同様に、第３、第４の固定電極２１１、２１２となし、固定枠から島部２２４、２２５を分離した構成としている。この際、第１の基板における分離溝と重ならないよう分離溝を形成することで、島状に周囲を貫通しても接合された状態が保てるようにしている。
【００３１】
また、第３、第４の固定電極２１１、２１２は、可動ミラー２０２の揺動に沿って第１、第２の可動電極が噛み合うようにしている。
【００３２】
なお、本実施の形態では、第１、第２の固定電極２０３、２０４には同位相の電圧パルスが印加され、また、第３の固定電極２１１には、第１、第２の固定電極２０３、２０４に印加する電圧パルスよりも進んだ位相の電圧パルスが印可されることとなる。また、第４の固定電極２１２には第１、第２固定電極２０３、２０４に印加する電圧パルスよりも遅れた位相の電圧パルスが印加されることとなる。
【００３３】
なお、図２には、可動ミラーの振れ角に対応して各電極間（固定電極第１，第２、固定電極第３，第４）に発生する静電トルク（Ｔ）の様子が示されている。
【００３４】
また、図３にその電極の断面を示す。なお、図３において、左回り方向の静電トルクを正としている。
【００３５】
なお、図３に示す可動ミラー２０２は、初期状態では水平であるが、第３の固定電極２１１（図１参照）に電圧を印加すると、対向する可動電極との間で負の方向での静電力を生じ、ねじり梁２０８をねじって回転させ、ねじり梁２０８の戻り力と釣り合う振れ角まで傾くこととなる。そして、電圧が解除されると、ねじり梁２０８の戻り力で可動ミラー２０２は水平に戻ることとなるが、水平に戻る直前に、第１、第２の固定電極２０３、２０４に電圧を印加することで、正の方向での静電力を生じ、引き続き、第４の固定電極２１２（図１参照）に電圧を印加することで、さらに正の方向での静電トルクを増すこととなり、電極の切替えを繰り返し行うこととなる。これにより、可動ミラー２０２をその両端の可動電極が対向する第１、第２の固定電極２０３、２０４を抜ける振れ角（本実施の形態では約２°）にて往復振動することとなる。
【００３６】
ここで、可動ミラー２０２の慣性モーメント、ねじり梁２０８の幅と長さを、走査する所望の駆動周波数に合わせ、ねじり梁２０８を回転軸とした１次共振モードの帯域にかかるように設計することで、励振されて著しく振幅が拡大され、可動ミラー２０２の両端の可動電極が対向する第３、第４の固定電極２１１、２１２を抜ける振れ角まで拡大することができる。
【００３７】
これにより、第３、第４の固定電極２１１、２１２を抜けた振れ角でも水平に戻す方向、第３の固定電極２１１では可動ミラー２０２に正の方向での静電力が生じるので、静電トルクの働く振れ角の範囲を拡大でき、共振周波数を外れた駆動周波数においても大きな振れ角が維持できることとなる。
【００３８】
一方、図４には、振幅に対する各固定電極への印加パルスのタイミングを示すが、振幅に対して最適なタイミングで電圧パルスが印加され、効率よく静電トルクが働くように、振幅と印加パルスとの位相を設定するのが望ましい。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、第３、第４の固定電極の厚さ、すなわち、第２の基板の厚さｔを、可動ミラーの振れ角θ（＝５°）、幅を２Ｌ（＝４ｍｍ）、第１の基板の厚さｔ０（＝６０μｍ）とするとき、以下の式（１）となるように設定する。
【００４０】
式（１）：
ｔ０＜ｔ＜Ｌ×ｓｉｎθ
【００４１】
なお、θ０＝ａｒｃｓｉｎ（ｔ０／Ｌ）とすると、
第１、第２の固定電極には、０＜α１＜θ０
第３、第４の固定電極には、θ０＜α２＜θ０
となる可動ミラーの振れ角の範囲に電圧パルスを印加している。
【００４２】
なお、図５には駆動周波数に対する振れ角の特性を示す。図５に示すように、駆動周波数を共振周波数に一致させれば最も振れ角が大きくとれることになるが、共振周波数付近は急峻に振れ角が変化する特性を有している。
【００４３】
したがって、初期時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に設定することができるが、温度変化等で共振周波数が変動した際には、図６に示すように、振れ角が激減してしまうことから経時的な安定性に乏しいこととなる。なお、図６は、温度に対する共振周波数の変動を示す。
【００４４】
また、複数の可動ミラーを具備する場合には、各々に固有の共振振動数がばらつくため、共通の駆動周波数で駆動できない虞がある。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、駆動周波数を可動ミラーとねじり梁からなる振動部固有の共振周波数近傍で、比較的振れ角の変化の少ない共振周波数から高めに外れた周波数帯域に設定されており、共振周波数２ｋＨｚに対し、駆動周波数は２．５ｋＨｚとし、振れ角は印加電圧のゲイン調整により±５°に合わせている。
【００４６】
この際、振動ミラーの加工誤差による共振振動数のばらつき（本実施の形態では３００Ｈｚ）や、温度による共振周波数の変動（本実施の形態では３Ｈｚ）があっても駆動周波数が何れの共振周波数にもかからないような周波数帯域（例えば、共振周波数が２ｋＨｚであれば２．３０３ｋＨｚ以上、又は、１．６９７ｋＨｚ以下）に設定することが望ましい。
【００４７】
例えば、可動ミラーの寸法を、縦２ａ、横２ｂ、厚さｄ、ねじり梁の長さをＬ、幅ｃ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と、バネ定数Ｋは、以下の式（２）となる。
【００４８】
式（２）：
慣性モーメントＩ＝（４ａｂρｄ／３）×ａ＾２
バネ定数Ｋ＝（Ｇ／２Ｌ）×｛ｃｄ（ｃ＾２＋ｄ＾２）／１２｝
【００４９】
また、共振振動数ｆは、以下の式（３）となる。
【００５０】
式（３）：
ｆ＝（１／２π）×（Ｋ／Ｉ）＾１／２＝（１／２π）×｛Ｇｃｄ（ｃ＾２＋ｄ＾２）／２４ＬＩ｝＾１／２
【００５１】
ここで、梁の長さＬと、振れ角θとは比例関係にあるため、
θ＝Ａ／Ｉ×ｆ＾２（Ａ：定数）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ｆ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うこととなる。
【００５２】
そこで、本実施の形態では可動ミラー反射面の裏側２１９（図１参照）の基板厚ｄを格子状に残し、それ以外をｄ／１０以下の厚さまでエッチングにより肉抜きにすることで、慣性モーメントＩを約１／５に低減している。
【００５３】
これらの慣性モーメントＩに利くパラメータ、ねじり梁の寸法誤差等が共振周波数のばらつきを発生させる要因となる。
【００５４】
一方、空気の誘電率ε、電極長さＨ、印加電圧Ｖ、電極間距離δとすると、電極間の静電力Ｆは、以下の式（４）となる。
【００５５】
式（４）：
電極間の静電力Ｆ＝εＨＶ＾２／２δ
【００５６】
なお、振れ角θ＝Ｂ×Ｆ／Ｉ（Ｂ：定数）とも表され、電極長さＨが長いほど振れ角θが大きくなり、櫛歯状とすることで櫛歯数ｎに対して、２ｎ倍の駆動トルクを得ることとなる。
【００５７】
このように外周長をできるだけ長くして、電極長をかせぐことで、低電圧でより大きい静電トルクが得られるようにしている。
【００５８】
ところで、可動ミラーの速度υ、面積Ｅに対して、空気の密度ηとすると、空気の粘性抵抗Ｐ＝Ｃ×ηυ＾２×Ｅ＾３（Ｃ：定数）が可動ミラーの回転に対向して働くこととなる。
【００５９】
したがって、可動ミラーを密封し減圧状態に保持するのが望ましい。
なお、本実施の形態では、図１に示すように、第１、第２の基板２０６、２０７が接合されてなる振動ミラー基板を、中央部に凹状に可動ミラーの揺動空間を形成した基体２１２上に、反射面を上側に向け、基体の外縁に形成された一対のＶ溝を結ぶ直線上にねじり梁を合わせて、第１の基板下面を基準にして装着し、また、第２の基板２０７上面にキャップ状に一体成形された透明樹脂製のカバー２０５を接合して可動ミラー２０２の揺動空間が密封されるようにし、揺動空間には、非蒸発型ゲッタを同梱し、外部からの加熱で活性化することで１ｔｏｒｒ以下となるようにしている。
【００６０】
なお、カバーは透気性を下げるため、比較的吸湿性の低いポリオレフィン系の樹脂を用い、表面にはＳｉＯ等のコートを施している。
【００６１】
また、光ビームは、カバーに形成されたスリット窓２１３を通じて入出射される。
上述したように、接合面に配線を介在すると気密性が損なわれるため、本実施の形態では、接合面に垂直となるようにセラミック等の絶縁部材で形成した基体２１２には、リード端子２１６が基体を貫通して一体化され、振動ミラーが接合された際に、上記分離された島部２２１、２２２、２２３、２２４、２２５に端子径よりわずかに小さく形成された各係合穴２２６、２２７、２２８、２２９、２３０に、上側に突出した端部が圧入され、接続される。
【００６２】
なお、上側に配置される第２の基板の係合穴２２９、２３０に圧入されるリード端子は、第１の基板の厚さ分だけ突出量が長く設定されており、第１の基板に端子径よりも大きく形成された貫通穴２３１、２３２を通って挿入される。
【００６３】
また、カバー２０５の内側には、可動ミラー２０２と対向して対向ミラーが、ねじり梁と直交する方向に一体的に形成される。２枚の対向ミラー２１５は、スリット窓２１３を挟んで屋根状に１４４．７°の角度をなすように、基板面より各々９°、及び、２６．３°傾けた傾斜面に、金属被膜を蒸着して反射面２１７と、２１８と、を対で配備した構成となす。
【００６４】
また、カバー２０５の底面は、可動ミラー面と平行に形成され、第２の基板２１２の枠部上面に当接して接合されるが、この際、第２の基板２１２には対向ミラーを位置決めするための指標が両サイドにエッチングにより描かれ、これに対向ミラーのエッジを合わせるように基板上でアライメントしており、主走査方向に対向ミラーの方向を正確に合わせることができる。
【００６５】
図７は、光走査装置の副走査断面を示しており、半導体レーザ１０１から射出した光ビームは、後述するようにカップリングレンズ１１０、シリンダミラー１３６を介して、可動ミラー４０１に対し、ねじり梁を含む副走査断面内で法線に対して副走査方向に約２０°傾けてスリット窓４０４より光ビームが入射され、反射した光ビームが第１の反射面４０２に入射され可動ミラーに戻され、さらに、反射した光ビームはスリット窓４０４を超えて第２の反射面４０３に入射され、可動ミラーとの間で３往復しながら反射位置を副走査方向に移動させ、合計５回の可動ミラーでの反射により再度、スリット窓から射出されることとなる。
【００６６】
なお、本実施の形態は、複数回反射を繰り返し、可動ミラーの振れ角が小さくても大きな走査角が得られるようにすることで、光路長を短縮している。
【００６７】
例えば、可動ミラーでの総反射回数Ｎ、振れ角αとすると、走査角θは２Ｎαで表すことが可能となる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、Ｎ＝５、α＝５°であるため、最大走査角は５０°となり、その内３５°を画像記録領域としている。また、共振を利用することで印加電圧は微小で済み、発熱も少ないが、上述した説明から明らかなように、記録速度、すなわち、共振周波数、が速くなるに従って、ねじり梁のばね定数Ｋを高める必要があり、振れ角がとれなくなってしまうこととなる。そこで、上述したように、対向ミラーを設けることで走査角を拡大し、記録速度によらず、必要十分な走査角が得られる構成としている。
【００６９】
また、屋根状に対向して反射面を構成し、可動ミラーへの副走査方向での入射角度が繰り返し、反射毎に正負、換言すれば、反射に伴う進行方向が右向き、左向き、に振り分けられるようにすることで、斜入射に伴う被走査面での走査線の曲がりを抑え、直線性を維持するとともに、光軸と直交する面内での光束の回転が射出時には元の姿勢に戻るようにして結像性能の劣化を発生させないように配慮している。
【００７０】
なお、図８は、本実施の形態における光走査装置の分解斜視図を示し、図９は、光学素子の配置を示す。
【００７１】
光源である半導体レーザ１０１は、副走査方向に５０μｍのピッチで２つの発光源がモノリシックに形成され、フレーム部材１０２に立設された壁に配備された段付きの貫通穴１０３に、反対側からステム外周を基準に係合され、段差部に鍔面を突き当てて光軸方向の位置決めがなされ、図１０に示す押え板１４１により背面から押圧固定される。
【００７２】
なお、図１０は、半導体レーザを配備する部分の詳細図を示すが、押え板１４１の突起１４２をステム外周に形成された切欠に係合し、貫通穴１０３の中心軸の周りに回転することで、外周部を切り起こして形成した一対の板ばね１４３を、フレーム部材１０２に形成した庇状の突起１４４に係合して半導体レーザを押圧するとともに、発光源の配列方向が所定量だけ主走査方向から傾くように調整され、ネジ１４５により回転止めがなされる。また、Ｕ字状の凹部１０５にはＵＶ接着剤を介してカップリングレンズ１１０の光軸が、半導体レーザ１０１からの射出軸と合うように、また、射出光束が平行光束となるように発光点との光軸方向の位置決めを行い、凹部とカップリングレンズとの隙間のＵＶ接着剤を硬化させて固定する。
【００７３】
なお、カップリングレンズの調整は後述する振動ミラーモジュール、シリンダミラーを取付けた状態でも行うことができ、可動ミラーの面精度やシリンダミラーの焦線位置ずれを無効化できるので、それらの精度を緩和できる。
【００７４】
なお、本実施の形態の場合、３つの光源部を有するが、全て同一の構成である。また、図７に示すように、カップリングレンズより射出した２本の光ビームは、一対の取付斜面１０９に接合配備され、副走査方向に負の曲率を有するシリンダミラー１３６に入射され、副走査方向において可動ミラー面で集束する集束光束として振動ミラーモジュール１３０のスリット窓から入射される。
【００７５】
また、図１１には、被走査面におけるビームスポットの配列を示すが、上述したように、図１０に示す半導体レーザ１０１を傾けて装着することにより、副走査方向のビームスポット間隔Ｐを設定することとなる。なお、ビームスポット間隔Ｐは、後述する第１、第２の走査レンズ１１６、１１７を含め、光源から被走査面に至る全系の副走査倍率β、２つの光源間のピッチｐを用いて、以下の式（５）で表される。
【００７６】
式（５）：
Ｐ＝β×Ｐ×ｓｉｎφ
【００７７】
なお、本実施の形態では、β＝約２倍なので、６００ｄｐｉの記録密度で走査する場合φ＝約２５°に設定している。
【００７８】
また、図８に示す、振動ミラーモジュール１３０は、ねじり梁の方向が光軸方向に合うように、フレーム底面側に設けられた段付きの角穴１０４の裏側より、図１に示す基体２１２の外縁を基準に位置決めされ、段差部に鍔面を突き当てて可動ミラー面の位置を合わせることとなる。なお、本実施の形態の場合、等間隔に３つの振動ミラーモジュールが単一のフレーム部材１０２により位置決めされる。
【００７９】
各振動ミラーモジュールは、プリント基板１１２に、基体底面から突出したリード端子を各々スルーホールに挿入して半田付けを行い、フレーム部材１０２の下側開口を塞ぐように基板上面を当接して固定すると同時に、回路接続がなされる。プリント基板１１２には半導体レーザの駆動回路、可動ミラーの駆動回路を構成する電子部品、及び、同期検知センサ１１３が実装されており、外部回路との配線が一括してなされる。
【００８０】
一端をプリント基板に結線されたケーブル１１５は、半導体レーザのリード端子と接続される。フレーム部材１０２は、ある程度剛性が確保できるガラス繊維強化樹脂やアルミダイキャスト等からなり、両端部には画像形成装置本体の構造体に取付けるためのフランジ部１３１、１３３が形成される。なお、一方のフランジ部１３１には基準穴を備え、その内径に固定ネジ１３２の軸部を勘合させ、もう一方のフランジ部１３３には、長穴を備え固定ネジ１３２を貫通して各々バネ座金１３４を介して感光体に対向させて固定する。
【００８１】
この際、フランジ部１３１の具備する基準穴を回転軸としたガタ分（フランジ部１３３の具備する長穴）で被走査面（感光体）において各振動ミラーモジュールの何れかで走査された走査線が被走査面の移動方向ｙと直交する方向ｘに平行となるように調節される。なお、隣接する光走査手段の各走査線は、後述する調節により平行に揃うように配置されているので、何れかの走査線のみを調整すればよい。
【００８２】
フレーム部材１０２の上面は、角穴１０４の裏側に設けられた各振動ミラーモジュールのミラー法線方向の突き当て面と平行な面となし、走査レンズを収納するハウジング１０６の底面より突出した２本の突起１３５をフレーム部材の係合穴に挿入して同面上での位置決めを行い、４隅をネジ止めして配備される。
【００８３】
なお、本実施の形態では、ネジ１３７は、フレーム部材の貫通穴を介してプリント基板１１２に螺合され、フレーム部材を挟むように３身一体で結合され、この後に、上記半田付けがなされる。
【００８４】
ハウジング１０６には、結像手段を構成する第１の走査レンズ１１６、第２の走査レンズ１１７が主走査方向に配列され、各々の走査領域がわずかに重なるように位置決めされて一体的に保持される。
【００８５】
第１の走査レンズ１１６は、副走査方向基準面の中央に突出され主走査方向の位置決めを行う突起１２０、及び、両端を係合して光軸方向の位置決めを行う平押面１１９を入射面側、出射面側各々に備え、ハウジングに一体形成された溝１２２に突起１２０を係合し、一対の切欠１２１の各々に各端の平押面１１９を挿入し、波板バネ１４３で入射面側に押し付け同面内での姿勢を保持することで、光軸と直交する同一面に走査レンズ同士の相対的な配置を合わせ、副走査方向基準面をハウジングから突出した一対の突起１４２の先端に突き当てることで、光軸と直交する面内での位置決めがなされ副走査方向の設置高さが決定され、カバー１３８と一体形成された板バネ１４１で押圧支持される。
【００８６】
一方、第２の走査レンズ１１７は、同様に副走査方向基準面の中央に突出され主走査方向の位置決めを行う突起１２３、両端に光軸方向の位置決めを行う平押面１４４を備え、ハウジングに一体形成された溝１２２に突起１２３を係合し、切欠１２１に平押面１４４を挿入し、波板バネ１４３で出射面側に押し付け姿勢を保持すると共に、副走査方向基準面をハウジングから突出した突起１４５、及び、副走査方向に繰り出し自在な調節ネジ１４６の先端に突き当てて設置高さを位置決めし、カバー１３８と一体形成された板バネ１４１で押圧支持される。なお、１４７はカバー１３８を固定するネジである。
【００８７】
なお、図１２は、第２の走査レンズ１１７の平面、及び、正面からみた取付け状態を示すが、突起１４５、調節ネジ１４６は、主走査方向の両端に配備され、副走査方向における各焦線、換言すれば、被走査面における結像位置の軌跡、の傾きを調節ネジ１４６の高さを調節することで、被走査面における各走査線が平行に揃うように調整できることとなる。
【００８８】
また、図１３には、隣接する光走査手段の走査ラインの軌跡を示す。
なお、本実施の形態では、各々の書出し位置の差が０となるように合わせることとする。
【００８９】
例えば、隣接する光走査手段の記録位置がＬだけずれている場合を想定する。この場合、Ｌ＝０となるように補正すればよいが、その補正手段としては、まず、走査ラインの書出タイミングを、ラインピッチ単位で補正する。具体的には、画像データを読み出す同期検知信号の選択により、タイミングを１周期Ｔのｋ倍（ｋ×Ｔ）毎ずらす。ここで、ｋは自然数で、Ｌ−ｋ×Ｐが最も０に近いｋを選択する。
【００９０】
次に、残りの分を、振動ミラーの振幅位相を１周期Ｔの１／ｎ倍（Ｔ／ｎ）毎にずらして、ｐ／ｎ単位で補正する。ここで、ｎは自然数で、Ｌ−（ｋ＋１／ｎ）×ｐが最も０に近いｎを選択すればよい。
【００９１】
また、図８に示す、同期検知センサ１１３（ピンフォトダイオード）は、隣接する振動ミラーモジュールで共用する中間位置と両端位置とに配置され、各光走査モジュールの走査開始側と走査終端側とでビームが検出できるように計４箇所に実装される。また、第２の走査レンズ１１７の射出面側には各レンズの走査領域間に、Ｖ字状の高輝アルミ薄板１２７（図９参照）を貼り付けるミラー受部１２８がハウジングに形成され、高輝アルミ薄板１２７によって反射した光ビームが走査領域間に形成された開口部１２９、及び、フレーム部材の矩形穴を通って各々の同期検知センサへ導かれるように、隣接する光走査手段の走査開始側と走査終端側に対応した反射面が向かい合って配置されている。
【００９２】
また、カバー１３８には、光ビームが通過する開口１３９が形成され、ハウジング１０６上面を密閉するようにネジ止めされ、上述したように板バネ１４１により走査レンズが各当接部位に確実に突き当たるように押圧する。
【００９３】
なお、被走査面、いわゆる感光体は、走査方向と直交する方向（副走査方向）に常に移動しているため、各ラインの始端位置を正確に合わせたとしても、終端位置は、書出し位置に対して一走査に要する時間分だけずれることになり、図１３に示すように、往復の走査ラインの軌跡はジグザグとなり、隣接する領域を走査するビームが、同時に書き込みを開始したとすると、終端位置では１ラインピッチＰだけずれ、走査ラインが繋がらないこととなる。
【００９４】
また、図１４には、副走査方向における各ビームスポットの強度分布と、これにより形成される静電潜像の電位分布が示されている。なお、図１４において、左右方向が副走査方向を示し、１画素分のドットに相当する平面、断面図を示す。また、左側が第１の発光源からのビームによる電位分布を示し、右側が第２の発光源からのビームによる電位分布を示す。
【００９５】
このように、各ビームスポットが近接された状態において、そのビームスポットにより形成される電位分布は、各ビームスポットの光量（露光エネルギー）が合成された形で一様な分布として再現されることとなり、各ビームスポットの光量が同一であれば、ちょうど中間位置を重心とした分布となる（図１４の（１））。また、各ビームスポットの光量が異なる場合（図１４の（２））、潜像径が異なる２つの分布が複合されることで、中間位置から光量が高いほうに重心が片寄った分布となる。このように形成された電位分布の現像バイアス電位よりも高い部分に帯電したトナーが吸引され付着されることでドットが形成され、各々の光量のバランスを調整することにより、任意の重心位置に対して、均一のドット径ｄ０とすることが可能となる。
【００９６】
したがって、各ビームスポットの光量の比を変えることにより、各ライン間をまたがって潜像の重心位置を移動すれば、走査方向から１ラインピッチ分だけ傾けて、１ビームで走査したときと同一幅のラインが形成できることになる。
【００９７】
なお、本実施の形態では、図１５に示すように走査開始端では第２のビームの光量を最大とし、第１のビームを０とする。また、走査終端では、第１のビームを最大とし、第２のビームを０とし、第２のビームの光量が単調に増加するように、また、第２のビームの光量が単調に減少するように可変するとともに、走査方向の各位置で各々の和が一定となるようにすることで、図１５に太線で示すように、走査方向に対して、往走査では、潜像の重心の軌跡が走査ラインに対して右上がりに、また、復走査では左上がりに、斜めに形成されるようにしている。
【００９８】
これにより、上述したようにジグザグにビームが走査されても、形成される潜像のラインピッチを均一化することが可能となる。
【００９９】
なお、光量は、ビーム強度と点灯時間との積で表され、上記の如く潜像を形成するには、以下の何れかの方法を適用すればよいこととなる。
【０１００】
第１の方法として、ビーム強度を可変する。
第２の方法として、ビームのパルス幅を可変する。
【０１０１】
なお、詳細については、後述する半導体レーザの駆動制御にて説明するが、本実施の形態では、階段状に近似して光量を可変している。
【０１０２】
また、本実施の形態では、走査終端で、ちょうど、１ラインピッチ分だけずらし、感光体の移動によるずれを補正し、往復走査を可能とする例を述べたが、往走査か復走査の何れか一方で書き込むようにすれば、走査終端側でずらす量を１ラインピッチ分に限る必要はなく、例えば、以下のような方法がある。
【０１０３】
第１の方法として、隣接する走査開始端と繋がるように、潜像の重心位置をずらす。
第２の方法として、光走査装置を複数用いて画像を重ね合わせる場合には、後述する傾き調整機構の代わりに潜像の重心位置をずらすことも可能である。
【０１０４】
なお、図１６は、４つの光走査装置５００を搭載して構成された画像形成装置を示しており、各々の光走査装置５００に対応した感光体ドラム５０４により１色ずつ画像が形成され、転写ベルト５０１の回転につれて色重ねがなされるタンデム方式のカラーレーザプリンタである。なお、本実施の形態では光走査装置を光ビームの射出方向が下向きとなるように配備されている。
【０１０５】
転写ベルト５０１は、駆動ローラと２本の従動ローラとで支持され、移動方向に沿って等間隔で各感光体ドラム５０４が配列される。感光体ドラムの周囲にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックも各色に対応したトナーを補給する現像ローラ５０２、及び、トナーホッパ部５０３、そして、転写された後の残トナーをブレードで掻き取り備蓄するクリーニング部５０８が一体的に配備される。
【０１０６】
各色画像は、転写ベルト５０１端に形成されたレジストマークを検出するセンサ５０５の信号をトリガとして、副走査方向の書出しタイミングをずらして各光走査装置５００により潜像が形成され、現像部にてトナーを載せて転写ベルト５０１上で順次画像を重ねていく。用紙は給紙トレイ５０７から給紙コロ５０６により供給され、４色目の画像形成にタイミングを合わせてレジストローラ５１０により送り出され、転写部５１１にて転写ベルト５０１から４色同時に転写され、トナー像を載せたまま、搬送ベルト５１５にて定着器に送られる。そして、転写されたトナー像は定着ローラ５１２により定着され、排紙トレイ５１４に排出される。
【０１０７】
なお、各光走査装置は上述したように、光走査手段間の走査線が平行となるように調整されているので、図１７に示すように、上述したフレーム部材に設けられたフランジ部での傾き調整により、用紙上における送り方向と直交する方向の何れかのライン（主走査ライン）の傾きが各色で平行になるように、基準となるブラックのラインに揃えて調節する。これにより、各領域に対応した走査線同士が平行となり書出しのタイミングの補正によって色ずれが生じないようにすることができる。
【０１０８】
また、各光走査装置５００は、上述したように複数の光走査手段の走査線をつなぎ合わせて１ラインを形成する。１ラインの総ドット数Ｌを３分割し、画像始端から各々１〜Ｌ１、Ｌ１＋１〜Ｌ２、Ｌ２＋１〜Ｌドットを割り当てて印字するが、本実施の形態では各走査領域が感光体上で数ｍｍ重なるようにオーバーラップ領域を設け、割り当てる画素数Ｌ１、Ｌ２を固定せず、各色で異なるようにすることで、同一ラインを構成する各色の走査線の継ぎ目を重ならないようにして走査領域の境界をより目立ち難くしている。
【０１０９】
なお、画像データは、上述したように主走査方向に３分割され、各光走査手段毎にビットマップメモリに保存され、各振動ミラーモジュールごとにラスター展開がなされ、ラインデータとしてバッファに保存される。そして、そのバッファに保存されたラインデータは各同期検知信号をトリガとして読み出され、個別に画像記録が行われるが、この際、往走査と復走査とでデータ順を反転して、つまり、入力した先頭から出力されるバッファと後尾から出力されるバッファとを交互に切り替えて読み出される。また、後述するように書出しタイミングを各々設定することで書出し始端のレジストが合わせられることとなる。
【０１１０】
なお、本実施の形態では、各振動ミラーの共振ピークは異なっても、印加電圧のゲインを可変することにより所定の帯域において振れ角を一致させ共通の駆動周波数で走査するようにしている。
【０１１１】
また、環境温度の変化でバネ定数が変化し、共振帯域が一様にシフトするが、それに対応して駆動周波数を選択し直す場合にも、共通の駆動周波数を与え、走査周波数を各振動ミラーモジュールで共通とすることで、各領域の終端まで各ラインのレジストを一致させることができる。
【０１１２】
次に、図１８を参照しながら、半導体レーザ、可動ミラーの駆動制御について説明する。
【０１１３】
駆動パルス生成部６０１は、基準クロックをプログラマブル分周器で分周し、上述したように可動ミラーの振幅に合わせたタイミングで電圧パルスが印加されるようにパルス列を生成し、ＰＬＬ回路により各振動ミラーモジュール間で所定の位相遅れδを持たせて、各可動ミラー駆動部６０２に与えられ電極の各々に電圧が印加される。
【０１１４】
ここで、振動ミラー間の相対的な位相遅れδを、１走査ラインピッチｐを用いて、以下の式（６）とする。
【０１１５】
式（６）：
δ＝（１／ｆｄ）×｛（Δｙ／ｐ）−ｎ｝
【０１１６】
ここで、ｎは、（Δｙ／ｐ）−ｎ＜１を満足する自然数となるように与えれば、継ぎ目における位置ずれは１走査ラインピッチの整数倍となり、振動ミラーの１周期おきの書出しタイミング補正、つまり、ｎライン周期分ずらして書き出すことにより副走査方向のレジストずれΔｙを無効にすることができ、継ぎ目の位置ずれのない高品位な画像が得られることとなる。
【０１１７】
なお、本実施の形態において同期検知センサ６０４、終端検知センサ６０５はプリント基板上に配備されるが、検出面は被走査面に到達する光路長と等しい位置に配置されており、図１９に、その検出部の詳細図を示すが、主走査に垂直に配置したフォトダイオード８０１と非垂直なフォトダイオード８０２を有し、フォトダイオード８０１のエッジを光ビームが通過した際に同期検知信号、又は、終端検知信号を発生し、フォトダイオード８０１からフォトダイオード８０２に至る時間差Δｔを計測することで、上記レジストずれの主要因である、副走査方向の走査位置ずれΔｙを、被走査面である感光体上に相当する計測値として検出することが可能となる。
【０１１８】
なお、Δｙはセンサ部（フォトダイオード）８０２の傾斜角γ、光ビームの走査速度Ｖを用いて、以下の式（７）にて表される。
【０１１９】
式（７）：
Δｙ＝（Ｖ／ｔａｎγ）×Δｔ
なお、Δｔが一定であれば走査位置ずれが生じていないことになる。
【０１２０】
なお、本実施の形態では、この時間差を走査位置ずれ演算部６０３で監視することで走査位置ずれを検出し、Δｔ基準値に合うよう振動ミラー間の位相を常に可変して補正を行うこととなる。
【０１２１】
また、主走査方向においては、後述するように、各画像領域における走査速度のずれを以下の方法により補正することとなる。
【０１２２】
第１に、各振動ミラーへ印加する電圧パルスのゲイン調整により振れ角（振幅）を所定値に合わせる。
第２に、隣接する画像領域の継ぎ目位置ずれを、可動ミラーの駆動周波数に対応して画素クロックをシフトすることで画像幅の倍率を可変し、走査終端と、隣接する光走査装置の走査開始端との継ぎ目を合わせる。
【０１２３】
なお、振動ミラーには基本的に画像記録、および、その準備期間以外には駆動電圧が印加されない。また、電源投入時、および、待機状態から起動する際にはプログラマブル分周器で連続的に分周比を変えることで、駆動周波数ｆｄを高周波側から可変して励振し、振幅検出部６０９からの出力、本実施の形態では同期検知センサ６０４、走査角−θ０となる近傍に配置された終端検知センサ６０５とでビームを検出し、この同期検知信号と終端検知信号との時間差Ｔを計測することで、可動ミラーの振れ角（振幅θ０）を検出する。
【０１２４】
例えば、センサで検出される光ビームの走査角をθｄ、画像中央からの走査時間をｔ、可動ミラーの駆動周波数をｆｄとすると、以下の式（８）にて与えられる。
【０１２５】
式（８）：
θｄ／θ０＝ｓｉｎ２π×ｆｄ×ｔ（ｔ＝Ｔ／２）
【０１２６】
この時間差Ｔが、予め定められた基準値Ｔ０に達するまで印加する電圧パルスのゲインを可変することで振れ角を補正する。この補正は、各環境下で定期的、例えば、ジョブ間で行われる。なお、画像記録中にこの補正を行うと画像の主走査端がゆらいでしまうため、記録中は同一値を保持するようにしている。
また、本実施の形態では複数の振動ミラーを具備して構成されているが、共通の駆動周波数を選択し、ゲインの基準値を揃えることで、各振動ミラー間の振れ角を一致するようにしている。
【０１２７】
なお、上記補正は振動ミラーモジュールの各々で行われ、本実施の形態では３つの光走査手段から構成されるため、全ての補正が終了した後に、印字動作を可能としている。
【０１２８】
次に、半導体レーザの駆動制御について説明する。
【０１２９】
（第１の実施例）
上述したように、往復走査で潜像のラインピッチを均一にするには、ビーム強度を可変するか、または、ビームのパルス幅を可変する必要がある。
そこで、第１の実施例では、ビーム強度の可変方法について説明する。
【０１３０】
図２０には、半導体レーザへの印加電流に対するビーム強度を示すが、ビーム強度はしきい値電流を超えると印加電流に比例して増加する。
【０１３１】
したがって、このしきい値電流Ｉｔｈから所定のビーム強度を得る最大電流Ｉｍまでの差（Ｉｍ−Ｉｔｈ）をｎ分割（本実施例では２５５分割）し、可変データに基づいて段階的に駆動電流を可変すればよい。
【０１３２】
また、上述したように、一方の発光源には、同期検知信号をトリガとして、主走査方向の書込開始から書込終端にかけてＩｔｈまでＩｍを徐々に減少させ、もう一方の発光源には、書込開始から書込終端にかけてＩｍをＩｔｈから徐々に増加させる。
【０１３３】
ところで、一般的に、ＬＤ駆動部６０６では、半導体レーザからのモニタ信号によりビーム強度が一定となるよう駆動電流を加減するフィードバック制御がなされる。
【０１３４】
これは、ケース温度の変化に伴い、Ｉｔｈや同一のビーム強度を射出するＩｍが変化するためで、この制御を行わないと低温状態と高温状態とで、ビーム強度が変化し画像濃度が異なるという不具合が生じる。
【０１３５】
そこで、本実施例では、予め定められたモニタ信号の出力値が得られる駆動電流Ｉｍ’の変化分をしきい値電流のバイアス分ΔＩｔｈとして、一律に駆動電流に加算することで対処している。
【０１３６】
（第２の実施例）
次に、第２の実施例におけるビームのパルス幅（画素クロックｆｍ）の可変方法について説明する。
【０１３７】
図１８に示す、クロックパルス生成部６０７は、可変データに基づいて基準クロックｆ０をプログラマブル分周器で分周した分周クロックをカウントして、ｋクロック分の長さのパルス幅を有するＰＬＬ基準信号ｆａが形成され、ＰＬＬ回路において基準クロックｆ０との位相を選択して、画素クロックｆｋが発生される。当然、パルス幅が長ければ形成される潜像の径は大きくなり、短ければ小さくなる。
【０１３８】
したがって、パルス幅を主走査に沿って段階的に切り替えることで、可変データに基づいた任意な径の潜像が形成できることとなる。また、上記と同様に、一方の発光源を、同期検知信号をトリガとして、主走査方向の書込開始から書込終端にかけて１画素に相当する潜像径から減少させ、もう一方の発光源を、書込開始から書込終端にかけて１画素に相当する潜像径まで増加させる。
【０１３９】
ところで、可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り、上述した走査レンズの結像特性は、単位走査角当たりの走査距離ｄＨ／ｄθが、ｓｉｎ−１θ／θ０に比例するように、つまり、画像中央で遅く、周辺に行くに従って加速度的に速くなるように、光線の向きを補正しなければならず、中央部から周辺部にかけて結像点を遠ざけるようにパワー配分された走査レンズが用いられるが、それに伴ってビームスポット径も太ってしまうため、均一なビームスポットを得る上で、最大振幅θ０に対して有効走査領域θｓを広げるには限界がある。
【０１４０】
そこで、第２の実施例では、図２１に示すように、振幅による走査速度の変化に対抗して、各画素に対応する位相が書込開始から書込終端にかけて進んだ状態から段階的に遅れるようにすると同時に、各画素のパルス幅が、書込開始から画像中央に至る領域では、長い状態から段階的に短くなるように、画像中央から書込終端に至る領域では、長くなるような画素クロックｆｍをＬＤ駆動部６０６に与え、電気的な補正を付加することで、走査レンズの負担を軽減し、走査効率を向上させている。
【０１４１】
このような制御は、各画素に対応したドット径が均一になるように、パルス幅とその位相を設定するものであるから、ここで設定された１画素に相当するパルス幅を比例配分したパルスを生成することにより、上記した潜像径の可変があっても、新たに制御回路を付加することもなく容易に対応できる。
【０１４２】
なお、第２の実施例では、半導体レーザを２つの発光源を有する半導体レーザアレイとしたが、これに限定するものではなく、単一発光源の半導体レーザからのビームを合成しても、また、２以上の発光源を用いることも可能である。
【０１４３】
なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施が可能である。
【０１４４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は以下の効果を奏する。
本発明にかかる光走査装置及び画像形成装置は、複数のビームスポットのうち、少なくとも隣接する２ビームを用いて１ラインを記録することにより、走査位置を可変しなくても、形成される潜像ラインの軌跡を可変することができるので、ラインピッチの不均一による画像品質の劣化を伴わず、往復走査による画像記録が可能となる。したがって、一方向のみの走査に比べ記録速度を２倍に上げることができ、尚且つ、高品位な画像記録を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光走査装置に適用される振動ミラーモジュールの構成を示す図である。
【図２】可動ミラーの振れ角に対応して各電極間に発生する静電トルクの様子を示す図である。
【図３】電極の断面を示す図である。
【図４】振幅に対する各固定電極への印可パルスのタイミングを示す図である。
【図５】駆動周波数に対する振れ角の特性を示す図である。
【図６】温度に対する共振周波数を示す図である。
【図７】本発明にかかる光走査装置の副走査断面図である。
【図８】本発明にかかる光走査装置の分解斜視図である。
【図９】光学素子の配置を示す図である。
【図１０】半導体レーザを配備する部分の詳細図である。
【図１１】被走査面におけるビームスポットの配列を示す図である。
【図１２】第２の走査レンズの平面、及び、正面からみた取付状態を示す図である。
【図１３】隣接する光走査手段の走査ラインの軌跡を示す図である。
【図１４】副走査方向における各ビームスポットの強度分布と、静電潜像の電位分布を示す図である。
【図１５】光走査手段の走査開始端と走査終端とを示す図である。
【図１６】本発明にかかる光走査装置を搭載した画像形成装置の構成を示す図である。
【図１７】本発明にかかる光走査装置間の構成を示す図である。
【図１８】半導体レーザと可動ミラーの駆動制御を示すブロック図である。
【図１９】検知センサの詳細を示す図である。
【図２０】半導体レーザへの印可電流に対するビーム強度を示す図である。
【図２１】画像の中央からの位置とパルス幅との関係と、画像の中央からの位置と位相差との関係を示す図である。
【符号の説明】
２０２  可動ミラー
２０３  第１の固定電極
２０４  第２の固定電極
２０５  カバー
２０６  第１のＳｉ基板
２０７  第２のＳｉ基板
２０８  ねじり梁
２１１  第３の固定電極
２１２  第４の固定電極
５００  光走査装置
５０１  転写ベルト
５０２  現像ローラ
５０３  トナーホッパ部
５０４  感光体ドラム
５０６  給紙コロ
５０７  給紙トレイ
５０８  クリーニング部
５１０  レジストローラ
５１２  定着ローラ
５１４  排紙トレイ
５１５  搬送ベルト
６０１  駆動パルス生成部
６０２  可動ミラー駆動部
６０３  走査位置ずれ演算部
６０４  同期検知センサ
６０５  終端検知センサ
６０６  ＬＤ駆動部
６０７  クロックパルス生成部
６０８  位相同期部
６０９  振幅検出
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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