(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の画像形成領域に向けてレーザビームを放射する光源手段と、該光源手段からのレーザビームを偏向走査する振動ミラーと、入力される駆動信号に基づいて前記振動ミラーを振動させる駆動手段と、
前記駆動信号に基づく振動ミラーの振幅波形の位相変動を抑制するように前記駆動信号を補正する制御手段を備え、
前記駆動信号は、基準クロックから生成されており、
前記レーザビームの走査領域内で該レーザビームを受光する受光素子を備え、
前記制御手段は、該基準クロックと前記受光素子の出力信号との位相偏差が一定となるように前記駆動信号を補正して、前記振動ミラーの振幅波形の位相を制御し、
前記制御手段は、前記受光素子の出力信号に基づいて前記駆動信号を補正して、前記振動ミラーの振幅波形の振幅及び／またはオフセットを制御し、
前記受光素子として第１の受光素子、第２の受光素子を有し、
前記制御手段は、該第１の受光素子、第２の受光素子それぞれにおける出力信号の時間間隔を用いた演算値が目標値となるように前記駆動信号を補正して、前記振動ミラーの振幅波形の振幅またはオフセットを制御する光走査装置であり、
該第１の受光素子における出力信号の前記画像形成領域に入る直前のタイミングとなる出力信号と前記基準クロックとの位相偏差が一定となるように前記駆動信号を補正して、前記振動ミラーの振幅波形の位相を制御することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記振動ミラーの振幅波形の振幅及びオフセットを制御した状態で、該振動ミラーの振幅波形の位相を制御す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】
前記受光素子近傍と振動ミラーの振幅波形として最大振幅となる位置の間を偏向走査するタイミングで、前記光源手段を消灯または減光す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４】
前記光源手段として複数の光源装置を有し、
該複数の光源装置から放射されたそれぞれのレーザビームを単一の前記振動ミラーにより偏向走査す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５】
潜像坦持体に光走査により潜像を形成し、該潜像を可視化して所望の記録画像を得るカラー画像形成装置において、
請求項１〜４のいずれかに記載の光走査装置を用いることを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザラスタ書込光学系に用いられる振動ミラーを有する光走査装置及びカラー画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラー機の高速プリント化・高画質化を実現するにあたって、ポリゴンスキャナを２５０００ｒｐｍ以上の高速で、かつ高精度に回転させる必要が生じている。一方、レーザビームの小径化による高画質化のため、上記ポリゴンスキャナに使用されるポリゴンミラーの内接円半径や主走査方向の長さが比較的大きく、ポリゴンスキャナとして高負荷化の動向にある。
【０００３】
この高負荷化により、ポリゴンスキャナの消費電力は増加し、その発熱が走査レンズなどの光学素子に悪影響を与える。具体的にはポリゴンスキャナに最も近接する走査レンズの温度上昇である。ポリゴンスキャナからの発熱は光学ハウジングを伝熱し、または輻射により走査レンズの温度が上昇する。実際は走査レンズを均一に温度上昇させるのではなく、発熱源（ポリゴンスキャナ）からの距離または各々材質の熱膨張率差や気流の影響により、特に長手方向となる主走査方向に対して温度分布をもつ。
【０００４】
主走査方向に温度分布をもつと、特に走査レンズの形状精度および屈折率が変化してしまい、レーザビームのスポット位置が変動し、画質が劣化する。この問題は特に熱膨張率の大きいプラスチックの場合が顕著となる。
【０００５】
カラー機においては、各色（イエロ、マゼンダ、シアン、ブラック）に応じたレーザビームを各々走査しているので、上記問題以外に各色に対応する光走査装置間の温度偏差が問題となる。上記温度偏差は各色に対応するビームスポットの相対位置関係のずれを発生させ、画像の色ずれとなってしまう。
【０００６】
また、高負荷ポリゴンミラーの発熱による温度上昇が回転体構成部品（特に質量割合の多いポリゴンミラー）の微移動を誘発し、回転体バランスを変化させ、振動を発生させてしまう。回転体を構成している部品（ポリゴンミラー、ロータ磁石が固定されるフランジ、軸）の熱膨張率が異なっていたり、一致していても部品公差や固定方法などを厳密に管理、検査しないと高温高速回転時に微移動（回転体のバランス変化）が発生し、ひいては振動を増大させる結果となっていた。振動が光走査装置内の光学素子（例えば折り返しミラー）へ伝達増幅させバンディングを発生させ画像劣化や騒音を引き起こすことになる。
【０００７】
そこで、特許文献１では、ポリゴンミラーに代えて振動ミラー（共振ミラー）が提案されており、同期検知センサと走査角θ０となる近傍に配置された終端検知センサ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を振幅演算部で計測することで、共振ミラーの振れ角（振幅θ０）を検出する技術が提案されている。ここで、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、共振ミラーの駆動周波数をｆｄとすると、θｄ／θ０＝ｓｉｎ２π・ｆｄ・ｔ、ただしｔ＝Ｔ／２、で与えられる。この時間差Ｔがあらかじめ定められた基準値Ｔ０に達するまで印可する電圧パルスのゲインを可変することによって振れ角を補正することにより、振動ミラー固有の共振振動数にばらつきがあっても継ぎ目が目立ちにくく、また色ずれや色変わりのない高品位な画像形成が行えるようにしている。
【０００８】
しかしながら、本構成では共振ミラーが１色当り複数個ｍ必要とし、かつカラー対応（タンデム化）とするためにｍ×４個が必須な構成である。共振ミラーの振れ角を補正したとしても継ぎ目自体は存在するため画像劣化を原理的になくすことはできない。さらに、タンデム化においても各色毎に複数の共振ミラーを配置するため、色間の共振ミラーの位相を制御するとしているが、温度変動、気圧変動により共振ミラーを駆動する駆動信号と共振ミラーの位相変動が発生するような経時変動、環境変動には対応できず、画像劣化（色ずれ、色むら）が問題となった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２７９９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、使用される走査レンズの温度上昇やカラー機の各光走査装置毎の温度偏差や振動を低減するとともに、振動ミラーの制御手段を設けることにより、ビームスポットの経時的な位置ずれを抑制し、カラー機の色ずれ低減による高画質化、さらには静音化を実現する光走査装置及び該光走査装置を用いたカラー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】
【００１１】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕感光体の画像形成領域に向けてレーザビームを放射する光源手段（光源１０）と、該光源手段からのレーザビームを偏向走査する振動ミラー（振動ミラー１１）と、入力される駆動信号に基づいて前記振動ミラーを振動させる駆動手段と、前記駆動信号に基づく振動ミラーの振幅波形の位相変動を抑制するように前記駆動信号を補正する制御手段を備え（図１、図６（ｃ））、前記駆動信号は、基準クロック（基準位相クロック）から生成されており、前記レーザビームの走査領域内で該レーザビームを受光する受光素子（受光素子ＰＤ１）を備え、前記制御手段は、該基準クロックと前記受光素子の出力信号（タイムインターバルＡの後端側出力信号）との位相偏差（タイムインターバルＣ）が一定となるように前記駆動信号を補正して、前記振動ミラーの振幅波形の位相を制御し（図５，図７）、前記制御手段は、前記受光素子（受光素子ＰＤ１，ＰＤ２）の出力信号に基づいて前記駆動信号を補正して、前記振動ミラーの振幅波形の振幅及び／またはオフセットを制御し（図７）、前記受光素子として第１の受光素子（受光素子ＰＤ１）、第２の受光素子（受光素子ＰＤ２）を有し、前記制御手段は、該第１の受光素子、第２の受光素子それぞれにおける出力信号の時間間隔（タイムインターバルＡ，Ｂ）を用いた演算値が目標値となるように前記駆動信号を補正して、前記振動ミラーの振幅波形の振幅またはオフセットを制御する光走査装置であり（図７）、該第１の受光素子における出力信号の前記画像形成領域に入る直前のタイミングとなる出力信号と前記基準クロックとの位相偏差が一定となるように前記駆動信号を補正して、前記振動ミラーの振幅波形の位相を制御することを特徴とする光走査装置（図５、図６）。
〔２〕前記制御手段は、前記振動ミラーの振幅波形の振幅及びオフセットを制御した状態で、該振動ミラーの振幅波形の位相を制御することを特徴とする前記〔１〕に記載の光走査装置。
〔３〕前記受光素子近傍と振動ミラーの振幅波形として最大振幅となる位置の間を偏向走査するタイミングで、前記光源手段を消灯または減光することを特徴とする前記〔１〕に記載の光走査装置（図８）。
〔４〕前記光源手段として複数の光源装置（光源装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）を有し、該複数の光源装置から放射されたそれぞれのレーザビームを単一の前記振動ミラー（振動ミラー１１）により偏向走査することを特徴とする前記〔１〕に記載の光走査装置（図１）。
〔５〕潜像坦持体に光走査により潜像を形成し、該潜像を可視化して所望の記録画像を得るカラー画像形成装置において、前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の光走査装置を用いることを特徴とするカラー画像形成装置（図９）。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、制御手段が振動ミラーの位相変動を抑制することにより、複数色全ての副走査方向のビームスポット位置の変動を抑制し高精度に維持可能で、色ずれ、色むらの少ない光走査装置を提供することができる。
さらに、制御手段が振動ミラーの振幅波形の振幅及び／またはオフセットを制御することにより、複数色全ての主走査方向のビームスポット位置の変動を抑制し高精度に維持可能で、ジター（縦線ゆらぎ）、主走査倍率誤差の少ない光走査装置を提供することができる。
請求項２の発明によれば、前記振動ミラーの振幅波形の振幅及びオフセットを制御した状態で、該振動ミラーの振幅波形の位相を制御することにより、制御時間の短縮と高精度化を可能とすることができ、ビームスポット位置の変動を抑制の短時間応答が可能で、かつ高精度化が可能な光走査装置を提供することができる。
請求項３の発明によれば、記受光素子近傍と振動ミラーの振幅波形として最大振幅となる位置の間を偏向走査するタイミングで、前記光源手段を消灯または減光することにより、光学部品に起因するゴースト光の発生（受光素子の誤検出）を無くし、制御上の誤動作、不安定を防止することができる。さらに、半導体レーザからなる光源を長寿命化すること、光源の温度上昇を低減する効果も合わせて奏することができる。
請求項４の発明によれば、各色に対応する複数の光源装置から放射された各々のレーザビームを単一の振動ミラーによって偏向走査することにより、装置全体の小型化、消費電力の低減（省エネ）を実現する光走査装置を提供することができる。
請求項５の発明によれば、前記請求項１〜４に記載の特徴をもつカラー画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る光走査装置の構成について説明する。
図１は、本発明に係る光走査装置の構成例を示す斜視図である。
この構成例において、光走査装置５は、後述する図９に示した画像形成装置内の４つの感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ（以下、符号に対する添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを適宜付け、Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンダ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックの色に対応する部分として区別するものとする。）が並設された作像部の上方に配置されるものである。また、光走査装置５は、各色に対応する４つの光源と、各光源からのレーザビームを偏向走査する光偏向手段（振動ミラー１１）と、４つの感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの被走査面上に導く走査結像光学系を備えており、これらの構成部材は図示しない光学ハウジング内に収納されている。
【００１４】
光源手段である光源１０は、半導体レーザとカップリングレンズにより構成される「光源装置」を各色に対応するよう４つ有している（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）。光源における４つの半導体レーザは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色成分画像を書込むための光束を放射する。各半導体レーザから放射される光束は、カップリングレンズにより以後の光学系に適合する光束形態（平行光束あるいは弱い発散性もしくは集束性の光束）に変換され、折り返しミラー１３を経てシリンドリカルレンズ１２により副走査方向に集束されて偏向走査手段である振動ミラー１１の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像される。
【００１５】
振動ミラー１１に対して入射側には図示しないレーザ透過部材が配置されている、光源１０側からの各光束はレーザ透過部材を介して振動ミラー１１に入射する。ついで振動ミラー１１の揺動により同一方向に偏向された４色分の偏向光束は、走査結像光学系の走査レンズ群を構成する第一のレンズ１４を透過する。
【００１６】
ブラック成分画像を書込む光束（例えばレンズの上端の位置）はミラー１６Ｋで反射され、走査レンズ群を構成する第二のレンズ１７Ｋを透過し、被走査面の実態を成すドラム状の光導電性の感光体３Ｋ上に光スポットとして集光し、感光体３Ｋの表面を矢印方向に光走査する。走査レンズ群の１４、１７Ｋの材質は非球面形状が容易かつ低コストのプラスチック材質からなり、具体的には低吸水性や高透過率、成形性に優れたポリカーボネートやポリカーボネートを主成分とする合成樹脂が好適である。
【００１７】
イエロー、マゼンタ、シアンの各色成分画像を書込む光束もそれぞれ上記と同様に、ミラーで反射され、レンズを透過、感光体上に光スポットとして結像し、各色とも同一の矢印方向に走査される。この光走査により各感光体に対応する色成分画像の静電潜像が形成される。なお、ブラック以外の各色に相当する光学素子等には番号は付記していないが、ブラックの略意である「Ｋ」が番号後に付されている部品はイエロー、マゼンタ、シアンとも光学的な同位置に配置されている。
【００１８】
これら静電潜像は、現像装置により対応する色のトナーで可視化され、中間転写ベルト２上に転写される。転写の際、各色トナー画像は互いに重ね合わせられカラー画像を構成する。このカラー画像はシート状記録媒体上に転写され、定着される。カラー画像転写後の中間転写ベルト２はクリーニング装置でクリーニングされる。
【００１９】
以上説明したように、図１の光走査装置５は、カラー画像を構成する２以上の色成分画像に対応する複数の光源装置から放射された各光束を、偏向走査手段の振動ミラー１１により同一方向に偏向走査し、各偏向光束を走査結像光学系のうち第一のレンズ１４を各色共通に透過するレンズ１４と、各々の走査結像手段に設けられたレンズ（ブラック成分画像を書込む走査結像光学系であればレンズ１７Ｋ）により、各色成分画像に対応する被走査面に向かって個別的に集光させて光走査を行い、各色成分に相当する４つの走査結像手段を有する。
【００２０】
ここで、振動ミラー１１の反射面に入射する各色のレーザビームは副走査方向に対して、所望の角度を有している(所謂、斜入射光学系)。具体的には最大となる色のレーザビームで５°以下となるように設定されている。入射角度が５°以上の場合、被走査面上での走査線曲がりが大きく発生し、かつレーザビームが太径化し結果として画像の劣化を招く。反面、各色のレーザビームが斜入射せずに水平で入射（斜入射角０°）する場合、反射面の副走査方向の幅が多く必要となるため、振動ミラーの負荷が大きくなり、振動周波数が高くできないといった不具合が有る。
【００２１】
なお、走査レンズは光学ハウジングの当接面に接着により固定されており、特に接着面は走査レンズの主走査方向の中央部のみ接着することが好適である。中央部で接着することが良い理由は、レンズの熱膨張により拡大変形する際、中央部を基準に両端に向かって広がるため、温度に対して自由膨張し主走査方向に異変形することがなく、主走査方向の倍率誤差が局部的に大きく悪化することが防止できる。部品点数削減、固定工程簡素化による安価な製造コストで達成できる接着固定が最も好適である。
【００２２】
次に、振動ミラー１１について詳述する。
図２は振動ミラー１１の実施例としての詳細図、図３はその分解斜視図である。振動ミラー１１は、表面にミラー面を形成し振動子をなす可動部４４１と、それを支え回転軸をなすねじり梁４４２と、支持部をなすフレーム４４６とからなり、Ｓｉ基板をエッチングにより切り抜いて形成されるものである。
【００２３】
実施例としては、ＳＯＩ基板と呼ばれる６０μｍと１４０μｍとの２枚の基板が酸化膜を挟んであらかじめ接合されたウエハを用いて作製する。まず、１４０μｍ基板(第２の基板)４６１の表面側からプラズマエッチングによるドライプロセスによって、ねじり梁４４２、平面コイルが形成される振動板４４３、可動部の骨格をなす補強梁４４４と、フレーム４４７とを残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通し、次に、６０μｍ基板(第１の基板)４６２の表面側からＫＯＨなどの異方性エッチングによって、可動ミラー部４４１と、フレーム４４７とを残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通し、最後に、可動部周囲の酸化膜を除去して分離し振動ミラーの構造体を形成する（図２（ａ）、図３）。ここで、ねじり梁４４２、補強梁４４４の幅は４０〜６０μｍとした。
【００２４】
振動子の慣性モーメントIは振れ角を大きくとるには小さい方が望ましく、反面、慣性力によってミラー面が変形してしまうため、実施例では可動部を肉抜きした構造としている。さらに、６０μｍ基板４６２の表面側にアルミニウム薄膜を蒸着して反射面となし、１４０μｍ基板４６１の表面側には銅薄膜でコイルパターン４６３とねじり梁を介して配線された端子４６４、および、トリミング用のパッチ４６５を形成する（図２（ａ），（ｂ））。当然、振動板４４３側に薄膜状の永久磁石を備え、フレーム４４７側に平面コイルを形成する構成とすることもできる。
【００２５】
実装基板４４８上には、振動ミラー１１を装着する枠状の台座４６６と、振動ミラーを囲うように形成されたヨーク４４９が配備され、上記ヨークには可動ミラー端に対向して各々Ｓ極とＮ極とを向かい合わせ、回転軸と直交する方向に磁界を発生する一対の永久磁石４５０が接合されている（図３）。
【００２６】
振動ミラー１１は、ミラー面を表に向けて台座４６６に装着され、端子４６４間に電流を流すことによりコイルパターン４６３の回転軸に平行な各辺にローレンツ力が生じ、ねじり梁４４２をねじって可動ミラー部４４１を回転する回転トルクＴを発生し、電流を切るとねじり梁の戻り力により水平に戻る。
【００２７】
従って、コイルパターン４６３に流れる電流の方向を交互に切り換えることによって、可動ミラー部４４１を往復振動させることができる。そして、この電流の切り換える周期を、振動ミラー１１を構成する構造体の、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。
【００２８】
振動ミラー１１は可動部の質量、イナーシャが従来のポリゴンミラーに比べて非常に小さいため駆動部も小型化され、磁気回路の高効率化もあいまって消費電力が低く抑えることができる（ポリゴンミラーの1/10以下）。その結果、発熱が少なくなり書込光学系の光学素子やハウジングの温度上昇も実質的になくすことが可能となることから、特に樹脂製の走査レンズが局部的な温度分布をもつことなく、カラー画像形成時のレーザビームの走査位置を変動することなく色ずれの発生を抑制することができる。
【００２９】
さらに、可動部の質量、イナーシャが小さいことにより、揺動時にも外部へ伝達する振動（質量アンバランスによる振動）が少ない（ポリゴンミラーの1/100以下）ことから、書込光学系の光学素子へ伝達する振動が実質的になくなることから、折返しミラーの振動による画像形成時のバンディング（副走査方向の粗密変動）の発生も解消することができる。
【００３０】
上記に述べた振動ミラーのメリットを活かすためには以下の制御が必須であり、好適な例を示す。
図４は、図１に示したカラー画像形成用光走査装置のうち、ひとつの感光体に相当する要部を概略的に示したものである。振動ミラー１１によって偏向走査されるレーザビーム６０を走査位置により、振動ミラー１１の最大振れ角の走査位置を６０ａ、最大振れ角以内に配置される受光素子ＰＤ１，ＰＤ２へ入射して出力信号がでるタイミングにレーザビームが走査される位置を６０ｂ、感光体３への画像領域の端部を走査する位置を６０ｃとした。
【００３１】
図５（ａ）は、時間に対する振動ミラー振幅（振動ミラーの振れ角変動の大きさ）を示したものである。振動ミラーは共振現象を利用して大きな振幅を発生させるため、振動ミラーの振幅は時間に対して正弦波状の軌跡を描き、偏向走査されるレーザビームの走査速度が一定ではなく走査位置によって異なることになる（走査レンズがない場合）。このような走査速度でも一定となるように走査レンズ１４、１７はｆ・ａｒｃｓｉｎ特性を有している。
【００３２】
ここで、上記特性の走査レンズを使用したとしても、図６に示すような振動ミラー１１の揺動ばらつき変動が発生する。そのため、その変動を抑制するように各々制御を行っている。すなわち、振動ミラー１１の周波数（駆動信号）が一定の場合、その振動ミラー１１の振幅波形は理想振幅波形（正弦波形）となるはずであるが、実際には図６（ａ），（ｂ），（ｃ）のような理想振幅波形からずれた実際の振幅波形となる現象が発生し、いずれもレーザビームの走査位置変動となって、画像劣化を発生させることになる。
【００３３】
図６（ａ）は、振幅変動について示したものであり、振幅が目標よりも大きい場合（小さい場合も同じ）、矢印方向に示す方向に修正して理想振幅波形の振幅とするために、図５（ｂ），（ｃ）で示したような受光素子ＰＤ１の２つの出力信号で求まるタイムインターバルＡ（図中、Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎ）と受光素子ＰＤ２の２つの出力信号で求まるタイムインターバルＢ（図中、Ｂ１，・・・Ｂｎ）の演算値が一定となるように制御を行う。具体的には、(Ａ1＋Ｂ1)/2、(Ａ2＋Ｂ2)/2、・・・(Ａｎ＋Ｂｎ)/2の平均値を算出し、複数回の平均化（ｎ回分の平均値の平均化）を行い、共振周波数から一義的に決まる制御目標値となるように制御を行う。
【００３４】
図６（ｂ）は、振動ミラー１１の振幅波形の振幅中心と走査領域中央の位置関係について示したものであり、走査領域中央（理想振幅波形）に対して、実際の振幅波形にオフセットがある状態を示した例である。オフセットを無くすように（矢印方向に示す方向に修正して）、図５（ｂ），（ｃ）で示したような受光素子ＰＤ１出力のタイムインターバルＡ（図中、Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎ）と受光素子ＰＤ２出力のタイムインターバルＢ（図中、Ｂ１，・・・Ｂｎ）の演算値が一定となるように制御を行う。具体的にはＡ１−Ｂ１、Ａ２−Ｂ２、・・・Ａｎ−Ｂｎの差分を算出し、数回の平均化（ｎ回分の差分の平均化）を行い、目標値である零となるように制御を行う。
【００３５】
図６（ｃ）は、振動ミラー１１の振幅波形の位相変動について示したものであり、図に示す実際の振幅波形のような位相変動（時間軸方向の位相のずれ）が生じても矢印方向に示す方向に修正して理想振幅波形の位相とするために、図５（ｂ），（ｄ）で示したような振動ミラー１１を駆動するための信号を生成する基準位相クロックと受光素子ＰＤ１出力のタイムインターバルＣ（位相偏差）が一定となるように制御を行う。具体的には、タイムインターバルＣ１、Ｃ２・・・で複数回の平均化を行い、目標値である零となるように制御を行う。このとき、タイムインターバルをカウントする受光素子ＰＤ１の出力は、２つの出力のうち画像形成領域に入る直前のタイミングである出力（Ａの後端側）が好適である。位相を合わせることについては、画像の書き始め側直前（Ａの後端側）の出力の方が精度が高いためである（タイムインターバルＡの前端側の出力を利用した場合、Ａの時間内の位相変動により画像形成時の位相精度が低下する）。
【００３６】
ここで、図６（ａ），（ｂ）の振幅またはオフセットは、理想となる走査速度と異なる現象であるため、主走査方向の走査位置ずれとなる。例えば、主走査方向のジター（縦線ゆらぎ）、主走査倍率誤差という画像劣化を引き起こし、これはカラー画像に限らずモノクロ画像でも共通の課題である。一方、図６（ｃ）の位相変動は、カラー画像形成時には特有の問題となる。図１に示したように、単一の振動ミラー１１が画像信号に応じて各色の光源から出射されるレーザビームを各色毎の感光体へ走査するわけであるが、位相変動が発生すると各色のレーザビームの偏向走査位置が変ってしまうため画像上（中間転写ベルト上）は副走査位置の変動となり色ずれ、色むらの発生となる。
【００３７】
図７は、本発明の光走査装置５において振幅、オフセット、位相制御を実現する制御系（制御手段）のブロック図である。
偏向走査されて受光素子ＰＤ１、ＰＤ２を走査するレーザビームにより出力される信号を各々カウンタ１１１，１１２で前記タイムインターバルＡ、Ｂを計測する。ついで、演算器１１３で、（Ａ＋Ｂ）/２の平均を目標の振幅と比較し、同様にＡ−Ｂの差分の平均を目標のオフセット（本実施例では零）と比較し、その結果をコントローラ１１４へ出力する。各々平均をとる理由（平均化処理を行う理由）は突発的な電気ノイズが混入した場合など誤った情報により制御を行うことを防止するためである。なお、平均化の回数は２〜１０回の範囲で行われる。１０回以上だと補正タイミングが遅くなり、制御偏差が大きくなるためである。
【００３８】
コントローラ１１４は、前記比較結果に応じて振幅およびオフセットの補正量を演算し、補正された正弦波の駆動信号を振動ミラー１１の駆動回路（アンプ）１１０にて増幅され振動ミラー１１を駆動制御する。上記制御系ループが振幅およびオフセット制御ループである。
【００３９】
ついで、位相制御ループは、上記振幅、オフセット制御が正常にはたらき各々目標値に対して所望の範囲に入った制御状態において、基準位相クロック（基準クロック）から生成される振動ミラー１１の駆動信号に基づく振動ミラー１１の振れ角の理想振幅波形に対する、実際の振動ミラーの振幅波形の位相変動を打ち消すように位相制御ループを実行する。すなわち、位相制御は振幅およびオフセット制御に対して、高精度な制御であるためすべての制御を同時に実行すると、互いに干渉し駆動信号の変動量が大きくなり全てが制御目標値範囲内に収束するまでに時間を要する。そこで、粗調整として振動、オフセット制御を優先して制御し、そののち微調整として位相制御を行うことで制御範囲内へ収束するまでの時間を短縮することが可能となる。
【００４０】
位相制御としては、受光素子ＰＤ１からの出力信号と基準位相クロックの位相偏差（図５（ｄ）におけるタイムインターバルＣ）を位相比較器１１５で検出し、カウンタ１１６にて計測する。計測結果をＬＰＦ（Low Pass Filter）１１７、積分器１１８で位相偏差に応じた電圧に直流化し、その電圧量に応じて（基準位相クロック（基準クロック）と受光素子ＰＤ１の出力信号との位相偏差（タイムインターバルＣ）が一定となるように）位相変化させる制御（所謂ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御）を行なう。ついで、位相変化に対する正弦波信号の生成は予め用意された位相変化量（分解能）の刻みに応じて最適な位相となる正弦波信号が生成される。これにより、振動ミラー１１の駆動信号は補正され、振動ミラー１１の振れ角の理想振幅波形に対する、実際の振動ミラー１１の振幅波形の位相変動を打ち消すような制御が行われることになる。
【００４１】
なお、位相制御に対応する正弦波信号の生成分解能は制御の許容範囲内以上の高精度が必要となるが、高精度にするほどメモリが必要となるため高コストとなる。したがって、副走査方向の色ずれとして視覚認知される５０μｍ以下となるように正弦波信号の生成分解能を設定している。
【００４２】
図８に、受光素子ＰＤ１を例に走査されるレーザビームとの関係を示す。なお、受光素子ＰＤ１は、図１に示したように感光体面上を走査されるレーザビームと光学的に等価（ビーム径および走査速度）となる位置に配置されている。感光体面の走査延長上が好適であるが、レイアウトの都合上、折り返しミラーを経由して受光素子ＰＤ１内をレーザビームが走査する構成としてもよい。
【００４３】
受光素子ＰＤ１は、ＰＩＮフォトダイオードからなる受光部からの出力信号を増幅する増幅回路と、波形整形するコンパレータ回路からなり、ＩＣとして樹脂からなるレーザビーム透過部材にて１パッケージ化されている。図中、符号４０２ａは受光部、４０２ｂは回路部、４０２ｃはＩＣリードである（図８（ａ））。受光部４０２ａを走査ビームが通過することにより、図８（ｃ）に示すコンパレータ出力信号を発生させる。
【００４４】
図８（ａ）の受光部４０２ａより左側の点線の領域は、光源装置が消灯（またはフレア光が受光素子内、感光体面上の潜像を形成するレベルの光量とならない程度に減光）されている様を描画している。振動ミラー１１の最大振れ角と受光素子ＰＤ１近傍の間の領域内で光源が発光していると光走査装置５内に配置された光学部品の乱反射に起因するゴースト光を発生させ、受光素子ＰＤ１，ＰＤ２への信号にノイズとなるため前記Ａ，Ｂ，Ｃのタイムインターバルが乱れ、制御上の誤動作、不安定となってしまう。この問題が起きないように、予め前記タイミングにて消灯（またはゴースト光が受光素子内、感光体面上の潜像を形成するレベルの光量とならない程度に減光）するように設定されている。消灯または減光は半導体レーザからなる光源を長寿命化すること、光源装置の温度上昇を低減する効果も合わせて奏することができる。ここで、「受光素子近傍」とは前記コンパレータ出力に影響を与えずに、前記タイムインターバルＡ，Ｂ，Ｃが各々正常に計測できる発光タイミングとなる走査位置のことである。
【００４５】
なお、光学素子の反射率や透過率の低下（経時劣化）の際に光量が低下するとコンパレータ出力を決定するスレッシュ電圧への立上時間が長くなる（傾きが緩くなる）ため、誤った検出を行ってしまう。そこで、受光素子ＰＤ１を走査する際に常に一定の光量となるように光源を制御することにより上記問題を解決している。
【００４６】
ところで、前記駆動信号の実施例として、正弦波の場合を示してきたが正弦波を生成するにはＤＡ変換のビット数や大容量のメモリが必要となるため、水晶発振子から安価に生成される矩形波を使用することも可能である。また、振動ミラー１１の揺動については往復走査の実施例で説明したが、最大振れ角端に向かって副走査方向の走査位置が近づくように走査される（いわゆるジグザグ状）ため、往復走査では画像の両端側の文字の潰れや濃度むらが問題となる場合には、片側（一方向）走査を行うことにより解決される。
【００４７】
次に、本発明に係るカラー画像形成装置について説明する。
図９は、本発明の光走査装置５を用いたカラー画像形成装置であり、複数の感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを並列に配置したタンデム型のカラー画像形成装置の構成図である。装置上部から順に光走査装置５、現像装置６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）、感光体３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）、中間転写ベルト２、定着装置７、給紙カセット１がレイアウトされている。
【００４８】
中間転写ベルト２には各色に対応した感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋが並列順に等間隔で配設されている。感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは同一径に形成されたもので、その周囲には電子写真プロセスに従い部材が順に配設されている。感光体３Ｙを例に説明すると、帯電チャージャ（図示しない）、光走査装置５から出射された画像信号に基づくレーザビームＬ１、現像装置６Ｙ、転写チャージャ（図示しない）、クリーニング装置（図示しない）等が順に配設されている。他の感光体３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに対しても同様である。即ち、本実施の形態では、感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを各色毎に設定された被走査面とするものであり、各々に対して光走査装置５からレーザビームＬ１、Ｌ２，Ｌ３、Ｌ４が各々に対応するように設けられている。
【００４９】
帯電チャージャにより一様に帯電された感光体３Ｙは、図中矢印Ａ方向に回転することによってレーザビームＬ１を副走査し、感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。また、光走査装置５によるレーザビームＬ１の照射位置よりも感光体３の回転方向下流側には、感光体３Ｙにトナーを供給する現像器６Ｙが配設され、イエローのトナーが供給される。現像器６Ｙから供給されたトナーは、静電潜像が形成された部分に付着し、トナー像が形成される。同様に感光体３Ｍ，３Ｃ，３Ｋには、それぞれＭ、Ｙ、Ｋの単色トナー像が形成される。各感光体３Ｙの現像器６Ｙの配設位置よりもさらに回転方向下流側には、中間転写ベルト２が配置されている。
【００５０】
中間転写ベルト２は、複数のローラ２ａ、２ｂ、２ｃに巻付けられ、図示しないモータの駆動により矢印Ｂ方向に移動搬送されるようになっている。この搬送により、中間転写ベルト２は順に感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに移動されるようになっている。中間転写ベルト２は各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋで現像された各々単色画像を順次重ねあわせて転写し、中間転写ベルト２上にカラー画像を形成するようになっている。その後、給紙トレイ１から転写紙が矢印Ｃ方向に搬送されカラー画像が転写される。カラー画像が形成された転写紙は、定着器７により定着処理後、カラー画像として排紙される。
【００５１】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る光走査装置の構成を示す斜視図である。
【図２】振動ミラーの構成を示す詳細図である。
【図３】振動ミラーの分解斜視図である。
【図４】本発明の光走査装置における振動ミラーから感光体までの要部を示す概略図である。
【図５】本発明の光走査装置における振動ミラーの振幅波形、受光素子の出力信号、基準位相クロックの関係を示す図である。
【図６】振動ミラーの振幅波形の振幅、オフセット、位相の変動の様子を示す図である。
【図７】振動ミラーの駆動に関する制御手段のブロック図である。
【図８】受光素子と走査されるレーザビームとの関係を示す図である。
【図９】本発明に係るカラー画像形成装置の構成を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    給紙トレイ
２    中間転写ベルト
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ    ローラ
３，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ    感光体
５    光走査装置
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ    現像装置
７    定着装置
１０    光源
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ    光源手段
１１    振動ミラー
１２    シリンドリカルレンズ
１３    折り返しミラー
１４    第１のレンズ
１６Ｋ    ミラー
１７Ｋ    第２のレンズ
６０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４    レーザビーム
１１０    駆動回路
１１１，１１２，１１６    カウンタ
１１３    演算器
１１４    コントローラ
１１５    位相比較器
１１７    ＬＰＦ
１１８    積分器
４０２ａ    受光部
４０２ｂ    回路部
４０２ｃ    ＩＣリード
４４１    可動ミラー部
４４２    ねじり梁
４４３    振動板
４４４    補強梁
４４９    ヨーク
４５０    永久磁石
４４６，４４７    フレーム
４６１，４６２    基板
４６３    コイルパターン
４６４    端子
４６５    パッチ
４６６    台座
ＰＤ１、ＰＤ２    受光素子
【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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