(57)【要約】【課題】振動ミラーの特長を活かしつつ、小型化を図り、画像劣化を抑制する光走査装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】光源１０Ｋと、光源１０Ｋからのレーザ光を偏向走査する振動ミラー１１と、振動ミラー１１で偏向走査されるレーザ光を被走査面に向かって集光する走査レンズ１４Ｋと、からなる走査ユニットＵ１と、光源１０Ｍと、光源１０Ｍからのレーザ光を偏向走査する別の振動ミラー１１と、振動ミラー１１で偏向走査されるレーザ光を被走査面に向かって集光する走査レンズ１４Ｍと、からなる走査ユニットＵ２が隣接して配置され、走査ユニットＵ１，Ｕ２に共通のものとして配置され、走査ユニットＵ１，Ｕ２それぞれにおいて偏向走査された所定のレーザ光の通過を検出するビーム検出器２１，２２と、ビーム検出器２１，２２の検出結果に基づいて、走査ユニットＵ１，Ｕ２それぞれの振動ミラー１１の駆動を制御する制御手段と、を備える。【選択図】図１
2012008244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する少なくとも１つの光源と、前記光源からのレーザ光を偏向走査する振動ミラーと、前記振動ミラーで偏向走査されるレーザ光を被走査面に向かって集光する走査結像手段と、からなる振動ミラー走査ユニットが複数配置され、
隣接する前記振動ミラー走査ユニットに共通のものとして配置され、前記隣接する振動ミラー走査ユニットそれぞれにおいて偏向走査された所定のレーザ光の通過を検出するビーム検出器と、
前記ビーム検出器の検出結果に基づいて、前記隣接する振動ミラー走査ユニットそれぞれの振動ミラーの駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記振動ミラー走査ユニットは、表裏面に反射面を有する振動ミラーと、前記振動ミラーの表裏面それぞれの側に配置され、それぞれレーザ光を出射して前記振動ミラーの対応する反射面に入射させる２つの光源と、前記振動ミラーで相反する方向に反射されるとともに偏向走査される２つのレーザ光をそれぞれ対応する被走査面に向かって集光する走査結像手段と、から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】
前記隣接する振動ミラー走査ユニットそれぞれにおいて、偏向走査される２つのレーザ光のうち、前記ビーム検出器を通過するレーザ光に関する光源を、前記振動ミラーの反射面へのレーザ光入射角と前記被走査面における走査位置の関係が互いに同じとなるように配置することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記２つの光源から出射されたレーザ光は前記振動ミラーの表裏面ともに該振動ミラーの回転軸に対して直交するように反射面に入射することを特徴とする請求項２または３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記ビーム検出器が複数実装された単一の回路基板が前記隣接する振動ミラー走査ユニットの間に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記ビーム検出器は、１つの受光素子が電気的に分割されて前記２つの受光面とされたフォトダイオードからなり、前記隣接する振動ミラー走査ユニットそれぞれにおいて偏向走査された所定のレーザ光が前記２つの受光面をそれぞれ通過することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項７】
前記２つの受光面をそれぞれ通過する２つのレーザ光は、該受光面に対する入射角度および光量をそれぞれ一致させて受光面内を往復走査することを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記ビーム検出器は、前記隣接する振動ミラー走査ユニットそれぞれの振動ミラーの目標振幅に対する振幅変動、該振動ミラーの振幅中心とレーザ光の走査中心との差異、該振動ミラーの振幅波形の基準位相クロックからの位相変動を検出するものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記複数の振動ミラー走査ユニットそれぞれの振動ミラーをすべて同じ駆動周波数に基づいて振動させ、前記ビーム検出器の検出結果に基づいて、前記振動ミラーすべての走査特性が合致するように制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記複数の振動ミラー走査ユニットは、全ての被走査面に対して同方向のレーザ光の走査を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の光走査装置を備え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、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、ポリゴンミラーを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。この高速回転により、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。すなわち、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伝達率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。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。
【０００３】
カラー機においては、各色（イエロー、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学素子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。
【０００４】
上記課題を解決するため、ポリゴンミラー偏向器ではなく、共振現象を用いた振動ミラーが検討されている。本方式は消費電力が小さく、光走査装置に使用される走査レンズの温度上昇やカラー機における光学素子の温度偏差や光走査装置の振動を低減するというメリットがある。また従来より、単一の振動ミラーで複数の被走査面を走査する光走査装置も検討されているが（特許文献１〜３参照。）、振動ミラーに複数色に対応するレーザビームを入射させる必要があるため副走査方向に角度をもって入射する（いわゆる斜入射）方式となることから光走査装置として大型化（特に副走査方向の高さ）するといった課題があった。
【０００５】
また、振動ミラー偏向器を複数使用して、複数の被走査面を走査する光走査装置では（特許文献１〜４参照。）、振動ミラーの走査周波数や振動振幅が異なると走査特性も異なるためカラー画像のように混色する場合には、色ずれ／色むらとった画像劣化の課題があった。また、振動振幅を一定に制御する場合でも、その振幅情報が振動ミラー毎に異なるビーム検出器で行われるため、厳密に色ずれを無くすことができないといった不具合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、消費電力や振動を低減して画像の経時安定性を確保するといった振動ミラーの特長を活かしつつ、小型化を図り、画像劣化を抑制する光走査装置及び該光走査装置を用いた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】
【０００７】
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。なお、カッコ内に本発明を実施するための形態において対応する部位及び符号等を示す。
〔１〕  レーザ光を出射する少なくとも１つの光源（光源１０Ｋ，１０Ｍ）と、前記光源からのレーザ光を偏向走査する振動ミラー（振動ミラー１１）と、前記振動ミラーで偏向走査されるレーザ光を被走査面に向かって集光する走査結像手段（走査レンズ１４Ｋ，１４Ｍ）と、からなる振動ミラー走査ユニット（走査ユニットＵ１，Ｕ２）が複数配置され、隣接する前記振動ミラー走査ユニットに共通のものとして配置され、前記隣接する振動ミラー走査ユニットそれぞれにおいて偏向走査された所定のレーザ光の通過を検出するビーム検出器（ビーム検出器２１，２２）と、前記ビーム検出器の検出結果に基づいて、前記隣接する振動ミラー走査ユニットそれぞれの振動ミラーの駆動を制御する制御手段（図１０）と、を備えることを特徴とする光走査装置（光走査装置５，図１，図２，図１０）。
〔２〕  前記振動ミラー走査ユニットは、表裏面に反射面（反射面４４１ａ，４４１ｂ）を有する振動ミラーと、前記振動ミラーの表裏面それぞれの側に配置され、それぞれレーザ光を出射して前記振動ミラーの対応する反射面に入射させる２つの光源（光源１０Ｋ，１０Ｍ）と、前記振動ミラーで相反する方向に反射されるとともに偏向走査される２つのレーザ光をそれぞれ対応する被走査面に向かって集光する走査結像手段（走査レンズ１４Ｋ，１４Ｍ）と、からなることを特徴とする前記〔１〕に記載の光走査装置（光走査装置５、図１〜図３）。
〔３〕  前記隣接する振動ミラー走査ユニットそれぞれにおいて、偏向走査される２つのレーザ光のうち、前記ビーム検出器を通過するレーザ光に関する光源を、前記振動ミラーの反射面へのレーザ光入射角と前記被走査面における走査位置の関係が互いに同じとなるように配置することを特徴とする前記〔２〕に記載の光走査装置（図１）。
〔４〕  前記２つの光源から出射されたレーザ光は前記振動ミラーの表裏面ともに該振動ミラーの回転軸に対して直交するように反射面に入射することを特徴とする前記〔２〕または〔３〕に記載の光走査装置。
〔５〕  前記ビーム検出器が複数実装された単一の回路基板（基板１９）が前記隣接する振動ミラー走査ユニット（走査ユニットＵ１，Ｕ２）の間に配置されていることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の光走査装置（図１）。
〔６〕  前記ビーム検出器は、１つの受光素子が電気的に分割されて前記２つの受光面（受光面ＰＤ１Ｍ，ＰＤ１Ｙ））とされたフォトダイオード（受光部ＰＤ１）からなり、前記隣接する振動ミラー走査ユニット（走査ユニットＵ１，Ｕ２）それぞれにおいて偏向走査された所定のレーザ光（走査ビーム（Ｍ），（Ｙ））が前記２つの受光面をそれぞれ通過することを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の光走査装置（図１１）。
〔７〕  前記２つの受光面をそれぞれ通過する２つのレーザ光は、該受光面に対する入射角度および光量をそれぞれ一致させて受光面内を往復走査することを特徴とする前記〔６〕に記載の光走査装置（図１３）。
〔８〕  前記ビーム検出器は、前記隣接する振動ミラー走査ユニットそれぞれの振動ミラーの目標振幅に対する振幅変動（振幅量、図７）、該振動ミラーの振幅中心とレーザ光の走査中心との差異（オフセット量、図８）、該振動ミラーの振幅波形の基準位相クロックからの位相変動（位相差、図９）を検出するものであることを特徴とする前記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の光走査装置。
〔９〕  前記制御手段は、前記複数の振動ミラー走査ユニットそれぞれの振動ミラーをすべて同じ駆動周波数（駆動周波数ｆD）に基づいて振動させ、前記ビーム検出器の検出結果に基づいて、前記振動ミラーすべての走査特性が合致するように制御することを特徴とする前記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の光走査装置（図１０）。
〔１０〕  前記複数の振動ミラー走査ユニットは、全ての被走査面に対して同方向のレーザ光の走査を行うことを特徴とする前記〔１〕〜〔９〕のいずれかに記載の光走査装置（図１）。
〔１１〕  前記〔１〕〜〔１０〕のいずれかに記載の光走査装置（光走査装置５）を備えることを特徴とする画像形成装置（図１６）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光走査装置によれば、制御手段が隣接する振動ミラー走査ユニットそれぞれを駆動周波数信号、目標振幅量、許容オフセット量、基準位相クロックを共有した状態で制御し、ビーム検出器が隣接する振動ミラー走査ユニットに共通のものとして配置されているので、隣接する振動ミラー走査ユニットでは、異なる振動ミラーであってもそれぞれの走査ビームを振幅量、オフセット量、位相差が合致するように制御することができ、その結果、全ての被走査面に対する走査特性を合致させることが可能となる。また、消費電力や振動を低減して画像の経時安定性を確保するといった振動ミラーの特長を活かしつつ、光走査装置全体の小型化が可能である。
本発明の画像形成装置によれば、本発明の光走査装置を用い、全ての感光体に対する走査ビームの走査特性を合致させるので、常時、色ずれの少ない良好なカラー画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る光走査装置の主要部の構成を示す主走査断面図である。
【図２】本発明に係る光走査装置の主要部の構成を示す副走査断面図である。
【図３】振動ミラーの構成を示す詳細図である。
【図４】振動ミラーの分解斜視図である。
【図５】光学ハウジングへ搭載される形態の振動ミラーの構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の光走査装置における振動ミラーの駆動電圧波形、振幅波形、駆動基準信号、ビーム検出器の出力信号、基準位相クロックの関係を示す図である。
【図７】振動ミラーの振幅波形の振幅の変動の様子を示す図である。
【図８】振動ミラーの振幅波形のオフセットの変動の様子を示す図である。
【図９】振動ミラーの振幅波形の位相の変動の様子を示す図である。
【図１０】振動ミラー制御手段の構成を示すブロック図である。
【図１１】ビーム検出器と走査されるレーザビームとの関係を示す図である。
【図１２】ビーム検出器の出力波形とスレッシュ電圧との関係を示す図である。
【図１３】ビーム検出器の受光部に入射するときの振動ミラーの反射面におけるレーザビームの入射状態を示す図である。
【図１４】本発明の光走査装置において光学素子の特性が設計どおりのときの主走査ビーム径を像高毎にプロットした図である。
【図１５】振動ミラーの駆動周波数と振幅の関係を示す図である。
【図１６】本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る光走査装置及び画像形成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主要部の構成を示す主走査断面図（上から見た図）であり、図２は、本発明に係る光走査装置の主要部の構成を示す副走査断面図（側面から見た図）である。なおここでは、光走査装置５は、本発明の画像形成装置（図１６、後述）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ている装置例であり、理解を容易にするため要部のみ単純化して示している。
【００１１】
光走査装置５は、図１，図２に示すように、２つの振動ミラー走査ユニット（以下、走査ユニットという）Ｕ１，Ｕ２からなっている。ここで、走査ユニットＵ１，Ｕ２の構成は同じであり、走査ユニットＵ１，Ｕ２は装置中心線Ｃに対して線対称に配置される。以下、走査ユニットＵ１を代表例にとり詳述する。
【００１２】
走査ユニットＵ１は、レーザビーム（レーザ光ともいう）を出射する少なくとも１つの光源と、前記光源からのレーザビームを偏向走査する振動ミラー（振動ミラー偏向器ともいう）と、前記振動ミラーで偏向走査されるレーザビームを被走査面に向かって集光する走査結像手段と、からなるものであり、詳しくは表裏面に反射面を有する振動ミラー（振動ミラー１１）と、前記振動ミラーの表裏面それぞれの側に配置され、それぞれレーザビームを出射して前記振動ミラーの対応する反射面に入射させる２つの光源（光源１０Ｍ，１０Ｋ）と、前記振動ミラーで相反する方向に反射されるとともに偏向走査される２つのレーザビームをそれぞれ対応する被走査面に向かって集光する走査結像手段（走査レンズ１４Ｍ、１４Ｋ）と、からなる。
【００１３】
具体的には、走査ユニットＵ１は、各色（Ｍ，Ｋ）に対応する２つの光源１０Ｍ，１０Ｋと、各光源１０Ｍ，１０Ｋからのレーザビームを偏向走査する光偏向手段である振動ミラー１１と、２つの感光体ドラム３Ｍ、３Ｋの被走査面上に導く走査結像光学系である走査レンズ１４Ｍ，１４Ｋを備えており、これらの構成部材は光学ハウジング内に収納されている。
【００１４】
ここで、振動ミラー１１は、走査ユニットＵ１の略中央に配置され、表面と裏面の両面に反射面を有しており、各々入射されたレーザビームを対向側に偏向走査している。
【００１５】
図３に、振動ミラー１１の主要部となるミラー基板４４０の詳細図、図４に、その分解斜視図を示す。
ミラー基板４４０は、表裏面に反射面（ミラー面）を形成し振動子をなす可動部と、それを支え回転軸をなすねじり梁と、支持部をなすフレームとからなり、Ｓｉ基板をエッチングにより切り抜いて形成する。
【００１６】
本実施例では、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）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（図示しない）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。
【００１７】
ここで、ねじり梁４４２、補強梁４４４の幅は４０〜６０μｍとした。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、本実施例では可動部を肉抜きした構造としている。
【００１８】
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４４１ａ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を形成する。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。また、反射面４４１ａの反対側にも反射面４４１ｂが構成されている。反射面４４１ｂは反射面４４１ａの加工プロセスとは別に形成されたミラー部を接着などの方法で可動部に高精度位置決めして密着配置される。なお、反射面４４１ｂの光学特性（反射率）、物理特性（密度、ヤング率、熱膨張係数）、形状特性（寸法、厚さ、平面度）は４４１ａと同等の特性とし、初期及び経時温度変動時の走査特性が異ならないような構成としている。
【００１９】
実装基板４４８上には、１４０μｍ基板４６１及び６０μｍ基板４６２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４４９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。１４０μｍ基板４６１及び６０μｍ基板４６２は台座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。
【００２０】
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（交流信号）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。
【００２１】
一方、コイルパターン４６３に直流成分の電流を流す（電圧を印加）ことにより、可動ミラー部４４１を静的に変化（振幅中心を変化）させることができる。ただし、振幅動作原理に共振現象を利用しているので電流に応じた変化は角度で±１°以内となる。この直流成分を前記交流信号に重畳させることにより、振動ミラー１１を振幅（偏向）させながら、振幅中心を変化させることが可能となる。
【００２２】
図５は、光学ハウジングへ搭載される形態の振動ミラー１１の詳細を示している。ミラー基板４４０の他、ミラー姿勢を維持固定し、かつ電気接続（電極部４７３）を行なうためのブラケット４７１と、ブラケット４７１を固定し、光学ハウジング（図示しない）に載置される基板４７２（電気コネクタ４７４）、で構成される。なお、ブラケット４７１には反射面４４１ｂへのレーザビーム入出射のための開口部４７１ａが設けられている。
【００２３】
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１／５０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では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変動を抑え、色ずれの発生を抑制することができる。さらに、可動部の質量、イナーシャが小さいことで共振振動であって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り、ポリゴンミラー方式で発生していた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）も解消することができる。
【００２４】
なお、図１において、振動ミラー１１によって偏向走査されるレーザビーム６０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ビーム検出器２１の受光部（受光素子）ＰＤ１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３Ｍへの画像領域の端部を走査する位置を６０ｃとする。
【００２５】
ここで、光走査装置５は、図１，図２に示すように、隣接する走査ユニットＵ１，Ｕ２の間であって、主走査方向（振動ミラー１１による光束の偏向走査方向、図１では図中上下方向）を長手として配置され、その両端にレーザビームの通過を検出するビーム検出器２１，２２を保持している基板１９を備える。このとき、ビーム検出器２１，２２の受光部（受光素子）ＰＤ１，ＰＤ２には、走査ユニットＵ１からはマゼンタ色成分画像を書込む光束の一部が入射され、走査ユニットＵ２からはイエロー色成分画像を書込む光束の一部が入射されるようになっている。
【００２６】
また、図１の走査ユニットＵ１において（図中上半分）、振動ミラー１１によって偏向走査される光源１０Ｍからのレーザビーム６０のうち、感光体３Ｍへの画像領域の端部の走査位置を６０ｃよりも外側であって、最大振れ角の走査位置６０ａよりも内側となる走査位置６０ｂのレーザビームが折り返しミラー１８ａにより、ビーム検出器２１の受光部ＰＤ１に入射するようになっている。また、図１の下半分においても、同様にレーザビームが折り返しミラー１８ｂにより、ビーム検出器２２の受光部ＰＤ２に入射するようになっている。
【００２７】
上記に述べた振動ミラー方式のメリットを最大限に活かすためには以下の制御が必須であり、好適な実施例を示す。なお、走査ユニットＵ１の振動ミラー１１について詳述するが、走査ユニットＵ２の振動ミラーについても同じであるので省略する。
【００２８】
図６は、本発明の光走査装置における振動ミラーの駆動電圧波形、振幅波形、駆動基準信号、ビーム検出器の出力信号、基準位相クロックの関係を示す図である。
図６（ｂ）は、時間に対する振動ミラー振幅を示したものである。振動ミラー１１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１１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被走査面上で一定となるように走査レンズ１４はf・arcsin特性を有している。
【００２９】
ここで、上記特性の走査レンズ１４を使用したとしても、図７〜図９に示すような振動ミラー１１の振幅ばらつき変動が発生するため、変動を抑制するように各々制御を行っている。振動ミラー１１の振動（駆動）周波数が一定でも、図７〜図９のような現象が発生し、理想振幅波形（赤色で示した正弦波形）いずれもレーザビームの走査位置変動となり、画像劣化を発生させることになる。
【００３０】
図７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（小さい場合も同じである）、矢印方向に示すような振幅とするために、図６で示したようなビーム検出器２１の出力（ＰＤ１出力）のタイムインターバルＡ（図中、Ａ1，Ａ2，・・・Ａｎ）とビーム検出器２２の出力（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)/2、(Ａ2＋Ｂ2)/2、・・・(Ａｎ＋Ｂｎ)/2で複数回の平均化を行い、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。
【００３１】
図８は、振動ミラー１１の振幅中心と走査中心の位置関係について示したものであり、走査中心に対して、振幅波形にオフセット（振動ミラーの振幅中心と光走査中心との差異）がある状態を示した例である。図８（ａ）と図８（ｂ）はオフセット量による違いであり、図８（ａ）はオフセット量が許容レベルにある状態を示した例であり、図８（ｂ）は許容オフセットを超えている状態を示した例である。
図８（ａ）の場合、振幅波形のオフセット量は光走査特性であるリニアリティおよびビーム径に影響を与えるが、画像への影響を考慮すると必ずしもオフセット量がゼロである必要はない。具体的には、リニアリティ誤差分は画像情報に基づくレーザビームの点灯タイミングを制御することによりリニアリティの補正を行い、影響を抑制するとともに、ビーム径については影響を抑制するために感光体への静電潜像が同等になるように光量（積分光量）を制御することで、前記オフセットの影響を軽減している。
【００３２】
なお、そもそも許容オフセット以内であれば前記制御を行なわないことも可能である。リニアリティの設計値との偏差１％以下、ビーム径で設計値との偏差１０％以下となるように許容オフセット量を設定することにより、画像への影響を極力抑制し前記制御を行なわなくとも画像上問題とはならないことが判っている。
【００３３】
図８（ｂ）の場合には、前記のとおり許容内に調整（補正）する必要がある。調整する方法は、振動ミラー１１の駆動電圧（交流成分）にオフセット量に応じた直流成分を重畳させることにより、主走査方向の姿勢を変化させ、振幅中心を許容オフセット内となるように調整する。また、他の実施例として振動ミラー１１の姿勢を変化させる駆動機構により調整することが可能となる。駆動機構は例えば図５の基板４７２の下面にステッピングモータが配置され（図示しない）、該モータの回転軸と振動ミラー１１の振動軸が一致するように配置される。このとき、振動ミラー１１が振動軸中心に姿勢（回転）変化することにより許容オフセット内に調整される。ステッピングモータの回転ステップ分解能は少なくとも許容オフセット量の１/２以下に相当する量が必要である。
【００３４】
従来は理想的にオフセット量ゼロとするためにオフセット調整を行っており、許容オフセットという許容範囲を設けるのは本実施例特有のことである。従って従来はオフセット調整の際に必要となる直流成分の重畳回路は、図８（ｂ）におけるオフセット量を全て調整できる（ゼロにする）出力電圧を有する性能をもたなければならず、回路が大型化かつ発熱量が大きくなることから光走査装置内の温度が上昇し、光走査特性を劣化させる。さらに、回路大型化に伴うコスト増加の不具合ともなる。また、オフセット調整の際に駆動する電流（電圧）も振動ミラー１１の電流定格の上限から、オフセット量に応じて無制限に駆動することはできない（電流定格を超えると素子の破壊となるためである）。
【００３５】
図８（ｂ）においてはオフセットを許容オフセット内へ調整するために（矢印方向に示すように）、図６で示したようなＰＤ１出力のタイムインターバルＡとＰＤ２出力のタイムインターバルＢ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で数回の平均化を行い、図１０の比較器８１ａで許容オフセット以内か否かを判断し、許容以内であれば制御せず、許容オフセットを超えた場合に限りオフセット制御を行う。
【００３６】
図９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、図に示すような基準位相クロック信号（波形は図示しない）との位相変動が生じても矢印方向に示すような位相とするために、図６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ＰＤ１出力のタイムインターバルＣ（図中、Ｃ1，Ｃ2，・・・Ｃｎ）の位相が一定となるように制御を行う。具体的にはＣ1、Ｃ2・・・Ｃｎ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。タイムインターバルＣをカウントするビーム検出器２１の出力は画像形成領域の直前のタイミングである出力（Ａの後端側）が好適である。位相を合わせるのは画像の書き始め側直前の方（Ａの後端側）が精度が高く、Ａの前端側の場合、Ａの時間内に位相変動により画像形成時の位相精度が低下するからである。
【００３７】
図７、図８（ｂ）の実際の振幅状態（実線）のように、理想振幅または許容オフセットを超えると、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。たと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、これは混色するカラー画像に限らず単色のモノクロ画像でも共通の課題である。
【００３８】
一方、図９の基準位相クロックからの位相変動は、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１０から出射されるレーザビームを各色毎の感光体３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。
【００３９】
光源１０は、図１において、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」であり、画像形成のための各色（マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ））に対応するよう配置されている。光源１０は、各色の光源１０Ｍ，１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｃの総称である（他の部品もこれに準ずる）。図１の走査ユニットＵ１では、光源１０Ｍ，１０Ｋが振動ミラー１１の表裏面それぞれの側に振動ミラー１１を挟んで対向して配置され、光源１０Ｍ，１０Ｋの２つの半導体レーザが、それぞれ、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（ブラック）の各色成分画像を書込むための光束を振動ミラー１１の対応する反射面に水平入射するように放射する。ついで、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、シリンドリカルレンズ１２Ｍ，１２Ｋ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（反射面４４１ａ，４４１ｂ）近傍に主走査方向に長い線像として結像される。
【００４０】
振動ミラー１１では、光源１０Ｍ，１０Ｋからの光束は、相反する方向に反射されるとともに偏向走査される。例えば、振動ミラー１１の振動により対向側に偏向走査された２色分の偏向光束のうち、マゼンダ側の光束は走査結像光学系の走査レンズ１４Ｍを透過する。マゼンダ成分画像を書込む光束はミラー１６Ｍを介して、被走査面の実態を成すドラム状の光導電性の感光体３Ｍ上の被走査面に光スポットとして集光し、感光体３Ｍの表面を矢印方向に光走査される。また、ブラック側の光束は走査結像光学系の走査レンズ１４Ｋを透過する。ブラック成分画像を書込む光束はミラー１６Ｋを介して、被走査面の実態を成すドラム状の光導電性の感光体３Ｋ上の被走査面に光スポットとして集光し、感光体３Ｋの表面をマゼンダ側の光束と同じ方向（矢印方向）に光走査される。
【００４１】
走査レンズ１４Ｍ，１４Ｋの材質は非球面形状が容易かつ低コストな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。
【００４２】
走査ユニットＵ２では、イエロー、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、振動ミラー１１で反射、偏向走査され、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ように、往復振動している振動ミラー１１の振動方向に合わせて画像データの光源変調駆動を制御している。なお、走査ユニットＵ２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、マゼンダの略意である「Ｍ」、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、シアンとも光学的な同位置に配置されている。
【００４３】
ところで、本実施例以外に光偏向器を挟んで対向する被走査面上を各々走査方向が逆向きになる光走査装置が従来より実現されている。特に光偏向器がポリゴンミラーのように回転モータを使用している場合は前記走査方向が逆向きとなることが避けられない。走査方向が逆向きの場合、副走査方向に一定速度で移動するので光偏向器を挟んで対向する走査線の傾き差が原理的に発生する。本実施例では全ての被走査面に対して同じ方向に走査するため各被走査面で走査線傾きがあっても全て同方向となり、傾き差は発生せず色ずれには現れない。このような光偏向器を挟んで対応する被走査面上を全て同方向にすることができるのは往復動作可能な振動ミラー方式特有の効果である。
【００４４】
なお、原理的に発生する走査線傾きは、副走査方向の画素密度と主走査の有効走査期間率によって決まる。本実施例の場合、副走査方向の画素密度６００ｄｐｉ（＝４２．３μｍ）、有効走査期間率０．２で走査線傾き量は４２．３×０．２＝８．５μｍとなる。ただし、全て同方向に８．５μｍ傾いているので色ずれにはならない。一方、ポリゴンミラー方式の場合、副走査方向の画素密度６００ｄｐｉ（＝４２．３μｍ）、有効走査期間率０．６で走査線傾き量は４２．３×０．６＝２５．４μｍとなる。この傾き量は図１のような光偏向器を挟んで対向する被走査面を有する場合には傾き方向が逆になるため走査中央は一致するものの両端部は２５．４×２倍＝５０．８μｍの色ずれとなる。この色ずれを対策するために従来は光学素子の姿勢を傾かせる機構を設け、走査線の傾き補正を行っている。本実施例では原理的に発生する走査線の傾き補正機構は搭載していない。
【００４５】
画像形成装置では、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。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、定着されるようになる。
【００４６】
以上説明したように、図１に示した光走査装置は、カラー画像を構成する４つの色成分画像に対応する複数の光源１０から放射された各光束を、偏向走査手段である複数の振動ミラー１１により同一方向に偏向走査し、各々の走査結像手段に設けられた走査レンズ１４により、各色成分画像に対応する被走査面に向かって走査結像手段により集光させるものである。
【００４７】
なお、本実施例では、光源１０から出射されたレーザビームは振動ミラー１１の反射面に対して表裏ともに回転軸に対して直交するように入射している（反射面の法線に対して平行：所謂、水平入射光学系）。従来の振動ミラーを用いた光走査装置では、振動ミラー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）ため被走査面上での走査線曲がりが大きく発生し、かつ色毎に異なる斜入射角に応じてレーザビーム径が異なり画像の劣化や走査線曲がり補正機構を設けるなど装置の複雑化も招いていた。また、４色分の走査ビームが振動ミラーの反射面に対して全て同じ側（反射面が一面なので、反射面側の片側のみ）とレイアウトされるため、特に光路分離や折り返しのための光学素子が片側に集中レイアウトし光走査装置全体の高さが大型化するといった課題もあった。
【００４８】
本実施例では反射面一面に対して、１色分のレーザビームしか入射させていないので（表裏に反射面を有する振動ミラーを２つ用いて、４つの反射面にそれぞれ１色分のレーザビームを入射させる構成であるため）、斜入射させる必要が無く、光学素子の集中的なレイアウトを回避して小型化を実現できるとともに走査線曲がりの発生を抑制できる。
【００４９】
また、本実施例の走査光学系は、各色ごとに走査レンズ１４の結像素子一つで構成されており、振動ミラー１１への水平入射光学系とすることにより、従来の斜入射で必須となっていた複数枚の走査レンズを単数化が実現できる。水平入射とすることにより、斜入射光学系で発生する走査線曲がり補正機能やポリゴンスキャナ方式で必要な面倒れ補正機能を本実施例の走査レンズに負荷する必要が無いので、走査レンズを簡素化できる。
【００５０】
ところで、本実施例では、振動ミラー１１を走査ユニットＵ１，Ｕ２ごとに少なくとも１つずつ用いており、走査ユニットＵ１，Ｕ２間で振動ミラー１１の振動周波数と振動振幅を合致させる必要があるが、本発明ではつぎのような構成とすることにより課題を解決している。
すなわち、本発明の光走査装置５は、隣接する走査ユニットＵ１，Ｕ２に共通のものとして配置され、隣接する走査ユニットＵ１，Ｕ２それぞれにおいて偏向走査された所定のレーザビームの通過を検出するビーム検出器２１，２２と、ビーム検出器２１，２２の検出結果に基づいて、隣接する走査ユニットＵ１，Ｕ２それぞれの振動ミラー１１の駆動を制御する制御手段（振動ミラー制御手段、図１０）と、を備えることを特徴とするものである。
【００５１】
また、複数の振動ミラー１１の振動周波数に対しては、図１０に示すように駆動周波数ｆDを同一とし同じ信号源から複数の振動ミラー駆動（正弦波）信号生成部１１９，２１９に入力し、たとえ振動ミラー毎の共振周波数が異なっていても振動周波数を同じとすることができる。なお完全に一致した共振周波数を有する振動ミラーを製作するには加工プロセスの管理が非常に厳しく、歩留まりが悪く高価となり実用的でない。本実施例では、あえて異なる共振周波数の振動ミラーを複数用いて安価に実現できる。ここで異なる周波数とは３０００Ｈｚの共振周波数の場合において±０．３Ｈｚ以上（すなわち±０．０１％、ポリゴンスキャナ方式の回転数精度に相当）以上をいう。
【００５２】
一方、振動振幅の合致については、図１０に示すような制御系で各々の振動ミラー１１の振幅制御を行う（詳細は後述）。ただし、制御系以外に振幅を検出する検出系も重要である。異なる走査光学系において同じ振幅を検出するために、図１、図５に示すようにビーム検出器２１，２２内の受光部（受光素子）ＰＤ１，ＰＤ２の配置と複数のビーム検出器間隔を同じとなるような構成としている（詳細は後述）。
【００５３】
図１１に、本実施例におけるビーム検出器と該ビーム検出器を通過するレーザビームとの関係を示す。なお、ここではビーム検出器２１を例に説明するが、ビーム検出器２２も同様である。
ビーム検出器２１は、図１１（ａ）に示すように、ＰＩＮフォトダイオードからなる受光部ＰＤ１と回路部４０２ｂ、ＩＣリード４０２ｃで構成され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。
【００５４】
受光部ＰＤ１は、ＰＤ１ＭとＰＤ１Ｙの上下２つの受光面を有しており、受光面ＰＤ１Ｍには走査ユニットＵ１からのＭ（マゼンダ）の走査ビーム、受光面ＰＤ１Ｙには走査負ニットＵ２からのＹ（イエロー）の走査ビームが各々走査されるように配置されている。また、受光部ＰＤ２は、走査ユニットＵ１からのＭ（マゼンダ）の走査ビームが走査される受光面ＰＤ２Ｍと、走査ユニットＵ２からのＹ（イエロー）の走査ビームが走査される受光面ＰＤ２Ｙの上下２つの受光面を有している。
【００５５】
なお、２つの受光面ＰＤ１Ｍ及びＰＤ１Ｙ、ＰＤ２Ｍ及びＰＤ２Ｙは単一の受光部を分割（半導体プロセスを使用して、上下の境界部に１０μｍ以下の微小な幅の無受光部を形成し、単一の受光部を電気的に上下に分断する）し、受光部における主走査方向の端縁が上下で一致するようにしている（端縁ずれ５μｍ以下）。
【００５６】
走査端が一致するようにしているので、図１のように走査領域２箇所に設置したビーム検出器２１，２２の配置精度が走査ビーム毎に高精度に合致させることができる。合致させることにより、振幅制御における振幅量が高精度に検知でき、走査ユニットＵ１，Ｕ２間すなわち各色における偏向走査特性を高精度に合致させることが可能となる。なお、振幅制御に用いる振幅量の検知が各色毎に異なった状態で振幅制御を行っても、各色における偏向走査特性が異なることになり、カラー画像形成時には色ずれとなってしまう。
【００５７】
本実施例のように２つのビーム検出器２１，２２が単一の基板１９に実装され、かつビーム検出器２１，２２のパッケージ内で受光面ＰＤ１Ｍ及びＰＤ１Ｙ、ＰＤ２Ｍ及びＰＤ２Ｙがそれぞれ精度よく隣接しているので、環境温度変化においてもビーム検出器２１，２２の間隔は走査ビーム毎に合致させることができる。ビーム検出器２１，２２が隣接する走査ユニットＵ１，Ｕ２に共通のものとして配置されているとは、この構成を意味する。したがって、振動ミラー１１が異なっていても厳密に同じ振幅量で一定制御することが可能となる。
【００５８】
なお、単一の受光部を分割する本実施例とは異なり２つの別体の受光部を隣接配置する場合、配置精度が悪く、また受光感度等の特性のばらつきが発生し易く（本実施例のように単一の受光面の分割であれば、全く同じ半導体プロセスを経ているので受光感度等の特性ばらつきは実用上発生しない）、したがって振幅量の高精度検出は困難である。
【００５９】
また、回路部４０２ｂは、受光面ＰＤ１Ｍ，ＰＤ１Ｙそれぞれ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っており、受光部を走査ビームが通過することにより、図１１（ｂ）に示す出力信号を発生させる（実際は受光面ＰＤ１Ｍ，ＰＤ１Ｙに対応した２つの出力端子をもつ。出力信号の図は受光面ＰＤ１Ｍの例であり、受光面ＰＤ１Ｙの例は省略している）。
【００６０】
なお、受光部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ることが検出精度向上のため好適であるが、主走査方向の同期検出に使用する場合は受光面内（ＰＤ１ＭまたはＰＤ１Ｙの面積内）のビーム径となるようにしているのでビーム検出には実用上問題ない。実施例では、折り返しミラー１８ａ，１８ｂを介して受光部ＰＤ１，ＰＤ２内をレーザビームが走査する構成としており、光学ハウジングの薄型化レイアウトを達成している。
【００６１】
また、受光部ＰＤ１、ＰＤ２の受光面に対して、２つの走査ビームの入射角度（主走査方向、副走査方向ともに）および光量は各々一致させて受光面内を往復走査させており、走査ビームと受光素子の光学的な位置関係を一致させている。入射角度が一致していないとパッケージの樹脂を透過する際に迷光の発生や受光面の入射角感度の影響を受け、ビーム検出器２１，２２の出力タイミングが変化してしまうといった不具合を解消している。
【００６２】
図１１（ａ）において、走査ビームの点線の領域は光源が消灯（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近傍の間の領域内で光源が発光していると光走査装置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、受光部へ光学ノイズとなるためビーム検出タイミングが乱れ、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。なお、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、ビーム検出器２１，２２からの出力信号が正常に検知できる発光タイミングとなる走査位置のことを意味する。
【００６３】
図１２は、受光素子（受光面）の出力波形とスレッシュ電圧との関係を示している。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懸念がある（通常光量の場合（図１２の実線）に対して、光量低下の場合（図１２の点線）、出力タイミングｔが遅れてｔ´となる）。そこで、受光面（受光素子）ＰＤ１Ｙ，ＰＤ１Ｍ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。
【００６４】
図１３は、図１のビーム検出器２１，２２を実装する基板１９の要部を拡大した図である。図１３（ａ）がビーム検出器２１側（ビーム走査上流側）、図１３（ｂ）がビーム検出器２２側（ビーム走査下流側）を示している。
【００６５】
走査ユニットＵ１と走査ユニットＵ２の構成は同じであるが、ユニットの配置は装置中心線Ｃに対して線対称に配置される（図１）。線対称に配置する理由は、ビーム検出器２１，２２の受光部ＰＤ１，ＰＤ２を各々走査するときのＭ（マゼンダ）側とＹ（イエロー）側の光学特性（ビーム径、光量）が初期および経時（温度変動時）においても同じとなるようにするためである。線対称に配置することにより、振動ミラー１１の反射面における入射角と走査ビームの主走査位置の関係が互いに同じ関係とすることができる。例えば、図１３（ａ）において、受光部ＰＤ１への入射ビームに関する振動ミラー１１の反射面における入射角は、走査ユニットＵ１，Ｕ２ともにθ１であり、図１３（ｂ）において、受光部ＰＤ２への入射ビームに関する振動ミラー１１の反射面における入射角は、走査ユニットＵ１，Ｕ２ともにθ２である。
【００６６】
なお、線対称ではなく、走査ユニットＵ２が点（回転）対称に配置された場合、Ｙ（イエロー）の走査ビーム特性はビーム検出器２１側とビーム検出器２２側が入れ替わる（図１の図面では上下反転）ことになり、ビーム径や光量の各々の特性が異なってしまい受光素子（ＰＤ）での検出タイミングが異なり振幅検出に影響を与える。
【００６７】
図１４に、光走査装置５において光学素子の特性が設計どおりのときの主走査ビーム径を像高毎にプロットした曲線を示す。
図１４において、曲線４１は、振動ミラー１１をその像高に静止させた状態と仮定した際の、静止時のビーム径を示している（ここでいう像高の正負方向は、正が図１の図面上方、負を下方とする）。光学的に同じＭ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）ともに同じ特性曲線となっており、曲線４１の像高０におけるビーム径を１として規格化し示した。ビーム径の拡径率は像高±１１０ｍｍにおいて１．２３倍である（正負の像高で対称形をしている）。初期状態である曲線４１は正負の像高で対称形をしているが、経時変化、温度環境変化によりその対称性が崩れてくる。図中、曲線４１ａは変化の上限、４１ｂは変化の下限を示し、この上下限の範囲内でビーム径が変化する。
【００６８】
ここで、対称性が崩れても本実施例のように走査ユニットＵ１，Ｕ２が線対称配置の場合であれば問題とはならないが、走査ユニットＵ１に対して走査ユニットＵ２が点（回転）対称に配置された場合には、経時変化、温度環境変化が発生すると、ビーム検出器２１を走査するときのＭ（マゼンダ）とＹ（イエロー）のビーム径が異なることとなる。さらに、反射面への入射角が異なることになるので反射率の違いも発生する（反射率が入射角度依存性を無くすことは実用上非常に困難であり、波長が限定されたり高価である）。その結果、ビーム検出器を走査するときのビーム径変化、光量変化により検出タイミングが異なってしまう（図１１（ａ）参照）。各々の振動ミラー１１の振幅量および主走査方向の書き出しタイミングがばらつくと画像形成時には走査ユニットＵ１と走査ユニットＵ２間での色ずれが発生するといった不具合となる。
【００６９】
図１０は、振動ミラー制御手段の構成を示すブロック図である。
図１０に基づいて、振動ミラー１１の振幅、オフセット、位相制御を実現する振動ミラー制御手段の構成を詳述する。
本実施例の振動ミラー制御手段は、走査ユニットＵ１の振動ミラー１１の制御系１００（上の点線枠）と、走査ユニットＵ２の振動ミラー１１の制御系２００（下の点線枠）とで構成されている。ここで、制御系１００，２００は、駆動周波数信号、目標振幅量、許容オフセット量、基準位相クロックを共有している。すなわち、走査ユニットＵ１，Ｕ２それぞれの振動ミラー１１は共通の駆動周波数ｆDで駆動される。
【００７０】
以下、制御系１００による走査ユニットＵ１の振動ミラー１１の制御について説明する。なお、制御系２００による走査ユニットＵ２の振動ミラー１１の制御もこれと同様であり、括弧内にその対応する符号を記載する。
走査ユニットＵ１の振動ミラー１１の駆動により、ビーム検出器２１，２２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（２１１），１１２（２１２）でタイムインターバルＡ，Ｂを計測する。ついで、比較器８１ａ（８１ｂ）が演算器１１３（２１３）で算出された（Ａ＋Ｂ）/２の平均と目標振幅を比較し、同様にＡ−Ｂの差分の平均を許容オフセット内か否かを比較する。このとき、比較結果が許容内であれば補正せずに出力し、許容外であれば許容内との差分量を調整するように補正制御する。したがって、補正制御後はオフセット量がゼロではなく最大でも許容オフセット量の残差が残ることになる。なお、差分の平均をとる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平均化処理を行っている。なお、平均化の回数は２〜１０回の範囲で行われる。１０回以上だと制御する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。
【００７１】
コントローラ１１４（２１４）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する。ついで、演算器１２０（２２０）が正弦波信号生成部１１９（２１９）で生成された正弦波を振幅補正量で補正し、さらに演算器１２１（２２１）がオフセット補正量で補正する。そして補正された正弦波の駆動信号を振動ミラーの駆動回路（アンプ）１１０（２１０）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。なおオフセット制御は振幅制御がされた状態で行なわれる。
【００７２】
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、基準位相クロック信号と振動ミラー１１の振れ角が一定の位相となる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、優先して振幅制御を行い、次にオフセット制御を制御し、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を可能としている。
【００７３】
位相制御としては、ビーム検出器２１からの出力信号と基準位相クロックの位相偏差（図６（ｆ）におけるタイムインターバルＣ）を位相比較器１１５（２１５）で検出し、カウンタ１１６（２１６）にて計測する。計測結果をＬＰＦ（Low  Pass  Filter）１１７（２１７））、積分器１１８（２１８）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（基準位相クロックと受光部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）を行う。ついで、正弦波信号生成部１１９（２１９）では、駆動周波数ｆD及び位相変化（θａ）に基づいて、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の駆動信号と振動ミラー１１の振れ角が一定の位相となるような制御が行われることになる。
【００７４】
振動ミラー１１の駆動周波数ｆDについて図１５を用いて詳述する。
駆動周波数ｆDは毎分当りのプリント枚数を実現するための周波数であり、振動ミラー１１の共振周波数ｆｒと合致することが光走査に必要な振幅量Ｙ１を稼ぐことができるので好適である（図１５の実線）が、実際は振動ミラー１１の共振周波数変動（初期のばらつきも含む）により合致しないことがある。その際には図１５で示したように、光走査に必要な振幅量Ｙ１とするために、振動ミラー１１への入力エネルギー（電圧、電流）を増加させ、ｆDの周波数でＹ２しか振幅していない振動ミラーの振幅を大きくしＹ１まで（点線）振幅させるという振動ミラー１１の振幅制御を行なうこととしている。
【００７５】
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量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以下となるような正弦波信号の生成分解能を設定している。
【００７６】
以上のように、本発明の光走査装置によれば、走査ユニットＵ１，Ｕ２をそれぞれ制御する制御系１００，２００が駆動周波数信号、目標振幅量、許容オフセット量、基準位相クロックを共有し、ビーム検出器２１，２２における受光面ＰＤ１Ｍ，ＰＤ２Ｍの間隔と受光面ＰＤ１Ｙ，ＰＤ２Ｙの間隔が常時（初期及び経時（温度変動）時であっても）合致するように配置されていることから、走査ユニットＵ１，Ｕ２では、異なる振動ミラー１１であってもそれぞれの走査ビームを振幅量、オフセット量、位相差が合致するように制御することが可能である。その結果、全ての被走査面に対する走査特性を合致させることが可能となる。
【００７７】
次に、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図１６は、本発明に係る画像形成装置であって、図１に示した光走査装置５を用いたカラー画像形成装置である。
複数の感光体３Ｃ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｋを並列に配置したタンデム型のカラー画像形成装置である。装置上部から順に光走査装置５、現像装置６（６Ｃ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｋ）、感光体３（３Ｃ，３Ｙ，３Ｍ，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。
【００７８】
中間転写ベルト２には各色に対応した感光体３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｋが並列順に等間隔で配設されている。感光体３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、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。
【００７９】
感光体３Ｃ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６Ｃ、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３Ｙ，３Ｍ，３Ｋに対しても同様である。即ち、本実施の形態では、感光体３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、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。
【００８０】
帯電チャージャにより一様に帯電された感光体３Ｃは、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３Ｃ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３Ｃの回転方向下流側には、感光体３Ｃにトナーを供給する現像器６Ｃが配設され、シアンのトナーが供給される。現像器６Ｃ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３Ｙ，３Ｍ，３Ｋには、それぞれＹ、Ｍ、Ｋの単色トナー像が形成される。
【００８１】
各感光体３Ｃの現像器６Ｃ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。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３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、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３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、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、定着装置７により定着処理後、カラー画像として排紙される。
【００８２】
以上のように、本発明の画像形成装置は、本発明の光走査装置５を備え、全ての感光体３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｋに対する走査ビームの走査特性を合致させるので、常時、色ずれの少ない良好なカラー画像を形成することができる。
【００８３】
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。
【符号の説明】
【００８４】
１    給紙トレイ
２    中間転写ベルト
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ    ローラ
３，３Ｃ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｋ    感光体
５    光走査装置
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ    現像装置
７    定着装置
１０，１０Ｋ，１０Ｍ    光源
１１    振動ミラー
１２Ｋ，１２Ｍ    シリンドリカルレンズ
１４Ｋ，１４Ｍ    走査レンズ
１６Ｋ，１６Ｍ    ミラー
１８ａ，１８ｂ    折り返しミラー
１９    基板
２１，２２    ビーム検出器
４１    曲線
６０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４    レーザビーム
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ    走査位置
８１ａ，８１ｂ    比較器
１００，２００    制御系
１１０，２１０    駆動回路
１１１，１１２，１１６，２１１，２１２，２１６    カウンタ
１１３，１２０，１２１，２１３，２２０，２２１    演算器
１１４，２１４    コントローラ
１１５，２１５    位相比較器
１１７，２１７    ＬＰＦ
１１８，２１８    積分器
１１９，２１９    正弦波信号生成部
４０２ｂ    回路部
４０２ｃ    ＩＣリード
４４０    ミラー基板
４４１    可動ミラー部
４４１ａ，４４１ｂ    反射面
４４２    ねじり梁
４４３    振動板
４４４    補強梁
４４７    フレーム
４４８    実装基板
４４９    ヨーク
４５０    永久磁石
４５５    電極
４６１，４６２    基板
４６３    コイルパターン
４６４    端子
４６６    台座
４６６ａ    開口部
４７１    ブラケット
４７１ａ    開口部
４７２    基板
４７３    電極部
４７４    電気コネクタ
ＰＤ１、ＰＤ２    受光部
ＰＤ１Ｍ，ＰＤ１Ｙ    受光面
Ｕ１，Ｕ２    走査ユニット
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８５】
【特許文献１】特開２００７−１７１８５４号公報
【特許文献２】特開２００７−２３３２３５号公報
【特許文献３】特開２００８−１５２１９号公報
【特許文献４】特開２００８−７０７９８号公報
【図４】
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【図５】
2012008244.tif 000004
【図６】
2012008244.tif 000005
【図７】
2012008244.tif 000006
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１１】
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【図１３】
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