(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに応じて変調する発光源と、支持基体に設けられた一対のトーションバーで支持され、前記トーションバーを回転軸として揺動可能としてなる可動ミラーと、前記トーションバーを挟む前記可動ミラーの両端部に設けられ、印加する駆動電圧を切り換えることで、前記支持基板と前記可動ミラーとの間に引力又は反発力を周期的に発生させて前記可動ミラーを揺動させる可動ミラー揺動手段とを有する単位モジュールを、複数配列し、前記発光源から射出された光ビームを揺動する前記可動ミラーによって主走査方向に走査させて各々の被走査域をつなぎ合わせて画像記録を行う光走査装置であって、
前記複数の単位モジュールは、各単位モジュールの主走査方向を合わせて、各単位モジュールが有する前記可動ミラー揺動手段の走査域の一部である前記被走査域外が重なり合うように、回路基板上に配列され、
前記発光源を変調する画素周波数を前記可動ミラーの揺動量に応じて可変する画素周波数可変手段を有し、
前記可動ミラーで偏向された光ビームの前記重なり合った走査域における光ビームを検出することで、該光ビームの走査開始端または走査終端の少なくとも一方を検出するビーム検出手段を複数備え、該各ビーム検出手段の間の走査時間を基準として前記画素周波数可変手段による前記画素周波数を可変することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記ビーム検出手段は、前記単位モジュールが配列された回路基板上に実装され、前記単位モジュールにおける画像記録領域外の両端に配備された反射手段により折り返された光ビームを検出することで、該光ビームの走査開始端または走査終端の少なくとも一方のビーム位置検出を行うことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記ビーム検出手段は、前記複数の単位モジュール毎に設けられ、前記回路基板上において前記複数の単位モジュールの間に実装され、該ビーム検出手段の両側に配列された単位モジュールのビーム位置検出に共用で用いられることを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記画素周波数可変手段は前記発光源を変調する画素周波数を一走査内で複数段階に可変する請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記発光源から射出される光量を可変するために前記発光源に供給する駆動電流を可変する駆動電流可変手段を有し、前記画素周波数に対応して駆動電流を可変する請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記可動ミラー揺動手段に印加する駆動電圧のタイミングを基準として前記ビーム位置検出手段から出力される検出信号のうち、画像書き出しの基準信号として用いる検出信号を切替える請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記被走査域が隣接する前記単位モジュールの間で副走査方向に一走査ピッチずつずらして前記単位モジュールを配列するとともに、前記可動ミラー揺動手段に印加する駆動電圧のタイミング位相を略一致する請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記各単位モジュール毎に前記発光源からの光ビームを前記可動ミラーで往復偏向し前記被走査域を双方向に光走査すると共に、前記画像データを一走査おきに一時保存する一対のバッファ手段を有し、前記各バッファ手段から読み出される画像データ順を反転させて、前記可動ミラー揺動手段に印加する駆動電圧のタイミングを基準として読み出す前記バッファ手段を交互に切替える請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項９】
単色の画像形成を行う画像形成部に対して、請求項１乃至８に記載の光走査装置を用いて、１ライン分の画像データをモジュール数に分割して画像記録を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部の各々に配備し、各色に対応した画像データにより個別に画像記録を行う請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部に対して共用配備し、各色に対応した画像データにより時系列に画像記録を行う請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１２】
フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部の１又は複数色に対して共用配備し、各色に対応した画像データにより時系列に画像記録を行う請求項９記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査装置及び画像形成装置に関し、詳細には特にデジタル複写機、及びレーザプリンタ等の画像形成装置の書込系に用いられる光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光走査装置に用いられる偏向器としてポリゴンミラーやガルバノミラーが知られている。この内、ガルバノミラーは磁界中に軸支された可動コイルに電流を流して電磁力を発生させ、その回転トルクと戻しばねとの平衡関係で可動コイルを往復回転させる方式で、ポリゴンミラーに比べ構成が簡単で小型化できるという利点がある。
【０００３】
また、近年マイクロマシニングの発展に伴い特許第２，７２２，３１４号明細書に開示されるようにＳｉ基板上に可動ミラーと当該可動ミラーを軸支するトーションバーを一体形成したガルバノミラーが提案されている。また、特許第３，０１１，１４４号明細書に開示されるように静電引力を利用して可動ミラーを揺動する方式もある。これらの方式によれば、高速動作が可能で、かつ生産性の高い偏向器を得ることができる。
【０００４】
このようにＳｉ基板上に可動ミラーを形成する方式においては、可動ミラーに与える引力または反発力の周期を可動ミラーの固有振動数に合わせて共振振動させることで、ポリゴンミラーよりも高速でビームを走査することが可能であるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、振れ角θは可動ミラーを支えるトーションバーの弾性係数Ｇ、断面２次モーメントＩ、長さＬで決まるばね定数Ｋと与えられるトルクＴにより以下の式で表される。
【０００６】
θ＝Ｔ／Ｋ      ここで、Ｋ＝ＧＩ／Ｌ
【０００７】
また、可動ミラーの共振周波数φは慣性モーメントＪとすると
【０００８】
φ＝√Ｋ／Ｊ
【０００９】
となり、速度つまり共振周波数と振れ角とは相反する関係のため、一般に振れ角は１０°以下程度でポリゴンミラーと同程度(４０°程度)まで走査角を広げるのは物性上困難とされる。このため、ポリゴンミラーの代用として記録幅を確保するには光路長(偏向面と被走査面との間の距離)を長くとる必要があり偏向器としては微小となるが光走査装置全体としては大型化してしまうという欠点があった。
【００１０】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、共振振動によって揺動する可動ミラーを用い、その小型化、高速化のメリットが活かせると共に、低電力で高速記録ができ、良好な画像品質が得られ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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明は、画像データに応じて変調する発光源と、支持基体に設けられた一対のトーションバーで支持され、トーションバーを回転軸として揺動可能としてなる可動ミラーと、トーションバーを挟む可動ミラーの両端部に設けられ、印加する駆動電圧を切り換えることで、支持基板と可動ミラーとの間に引力又は反発力を周期的に発生させて可動ミラーを揺動させる可動ミラー揺動手段とを有する単位モジュールを、複数配列し、発光源から射出された光ビームを揺動する可動ミラーによって主走査方向に走査させて各々の被走査域をつなぎ合わせて画像記録を行う光走査装置である。そして、本発明の光走査装置において、複数の単位モジュールは、各単位モジュールの主走査方向を合わせて、各単位モジュールが有する可動ミラー揺動手段の走査域の一部である被走査域外が重なり合うように、回路基板上に配列されている。また、発光源を変調する画素周波数を可動ミラーの揺動量に応じて可変する画素周波数可変手段を有している。そして、本発明の光走査装置によれば、可動ミラーで偏向された光ビームの重なり合った走査域における光ビームを検出することで、該光ビームの走査開始端または走査終端の少なくとも一方を検出するビーム検出手段を複数備え、該各ビーム検出手段の間の走査時間を基準として画素周波数可変手段による画素周波数を可変する。よって、走査時間を計測し、その結果に応じて記録ドット位置のずれを補正するので、環境変化や経時変化があっても記録幅を安定的に保ち、隣接するモジュールとの画像端の継ぎ目を一致させ、良好な画像を得ることができる。
【００１２】
また、ビーム検出手段は、単位モジュールが配列された回路基板上に実装され、単位モジュールにおける画像記録領域外の両端に配備された反射手段により折り返された光ビームを検出することで、該光ビームの走査開始端または走査終端の少なくとも一方のビーム位置検出を行う。よって、隣接するモジュールとの画像端の継ぎ目を一致させ、良好な画像を得ることができる。
【００１３】
更に、ビーム検出手段は、複数の単位モジュール毎に設けられ、回路基板上において複数の単位モジュールの間に実装され、該ビーム検出手段の両側に配列された単位モジュールのビーム位置検出に共用で用いられる。よって、隣接するモジュールとの画像端の継ぎ目を一致させ、良好な画像を得ることができる。
【００１４】
また、画素周波数可変手段は発光源を変調する画素周波数を一走査内で複数段階に可変することにより、空気抵抗などによるミラー揺動速度の理想変位角速度からのずれに伴う記録ドット位置のずれを補正できるので、被走査面での等速性を確保できドット位置ずれのない良好な画像を得ることができる。
【００１５】
更に、発光源から射出される光量を可変するために発光源に供給する駆動電流を可変する駆動電流可変手段を有し、画素周波数に対応して駆動電流を可変することにより、画素周波数の変化に伴う１ドットの点灯時間のずれに対応して光量を可変したので、その積分で表される被走査面を露光するエネルギーを均一化でき、濃度むらのない良好な画像を得ることができる。
【００１６】
また、被走査域外において可動ミラーで偏向された光ビーム位置を検出するビーム検出手段を各単位モジュール毎に各走査開始端に設け、可動ミラー揺動手段に印加する駆動電圧のタイミングを基準としてビーム位置検出手段から出力される検出信号のうち、画像書き出しの基準信号として用いる検出信号を切替えることにより、駆動電圧のタイミングでビーム検出手段で検出されるビームの走査方向を判別できるので、双方向での走査によっても、誤検知されることなく各走査に対応して確実に検出信号を得ることができる。
【００１８】
また、被走査域が隣接する単位モジュールの間で副走査方向に一走査ピッチずつずらして単位モジュールを配列すると共に、ミラー揺動手段に印加する駆動電圧のタイミング位相を略一致することにより、分割位置において良好に画像を継ぎ合わせることができるうえ、一方の単位モジュールの終端を走査途中のビームと他方の単位モジュールの開始端を走査途中のビームが重複して同じビーム検出手段に入射するのを防止でき、各走査に対応して確実に検出信号を得ることができる。
【００１９】
更に、各単位モジュール毎に発光源からの光ビームを可動ミラーで往復偏向し被走査域を双方向に光走査すると共に、画像データを一走査おきに一時保存する一対のバッファ手段を有し、各バッファ手段から読み出される画像データ順を反転させて、ミラー揺動手段に印加する駆動電圧のタイミングを基準として読み出すバッファ手段を交互に切替えることにより、印加する駆動電圧タイミングでビームの走査方向を判別できるので、双方向での走査によっても記録画像データの正反転を誤ることなく各走査の同期検知信号(走査開始端でのビーム位置検出信号)に対応して確実に割り振ることができる。
【００２０】
また、別の発明としての画像形成装置は、単色の画像形成を行う画像形成部に対して、１ライン分の画像データをモジュール数に分割して画像記録を行うことに特徴がある。
【００２１】
更に、別の発明としての画像形成装置は、フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部の各々に配備し、各色に対応した画像データにより個別に画像記録を行うことに特徴がある。
【００２２】
また、別の発明としての画像形成装置は、フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部に対して共用配備し、各色に対応した画像データにより時系列に画像記録を行うことに特徴がある。
【００２３】
更に、別の発明としての画像形成装置は、フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部の１又は複数色に対して共用配備し、各色に対応した画像データにより時系列に画像記録を行うことに特徴がある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の光走査装置における複数の単位モジュールは、各単位モジュールの主走査方向を合わせて、各単位モジュールが有する可動ミラー揺動手段の走査域の一部である被走査域外が重なり合うように、回路基板上に配列されている。また、発光源を変調する画素周波数を可動ミラーの揺動量に応じて可変する画素周波数可変手段を有している。そして、本発明の光走査装置によれば、可動ミラーで偏向された光ビームの重なり合った走査域における光ビームを検出することで、該光ビームの走査開始端または走査終端の少なくとも一方を検出するビーム検出手段を複数備え、該各ビーム検出手段の間の走査時間を基準として画素周波数可変手段による画素周波数を可変する。
【００２５】
【実施例】
図１は本発明の第１の実施例に係る光走査装置の構成を示す分解斜視図である。図２は本実施例の光走査装置の構成を示す断面図である。なお、両図に示す第１の実施例の光走査装置は可動ミラー１００を静電引力で駆動する方式である。両図において、ミラー基板１０６は第１のＳｉ基板１０２及び第２のＳｉ基板１０３を接合して構成される。可動ミラー１００及び可動ミラー１００を軸支するトーションバー１０１は第１のＳｉ基板１０２をエッチングにより貫通して形成する。中央部には金属被膜を蒸着するなどしてミラー面を形成し、トーションバー１０１を挟んでミラーの両端部は櫛形に凹凸のある平面形状となし、その側面には電極１０４を形成する。第２のＳｉ基板１０３にはミラー部の揺動空間として上記櫛形に合わせて数十μｍの間隔をもって互い違いに重なり合う凹凸のある斜面を形成した台形断面の凹部が設けられ、可動ミラー１００の支持基板をなす。上記凹凸斜面とその側面には台形断面の底面にかけて電極１０４に対向して固定電極１０５、１１８を形成しており、この固定電極１０５、１１８に交互に電圧を印加することにより電極間で静電引力を発生させ可動ミラー１００を揺動することができる。
【００２６】
また、第１のＳｉ基板１０２の表面には、入力される駆動周波数に応じて固定電極１０５，１１８への印加電圧をスイッチングする駆動回路１１４を堆積して形成している。光源基板１０７は焼結金属等で形成し、接合面と垂直に形成したＬＤ実装面にＬＤチップ１０８を、また位置決め溝１０９に円筒状のカップリングレンズ１１０を接合してなる。カップリングレンズ１１０は２群構成で前玉を軸対称の非球面レンズと、後玉を副走査方向に曲率を有するシリンダレンズとに形成されたレンズである。溝１０９はカップリングレンズ１１０の円筒外周面が当接した際、光軸がＬＤチップ１０８の発光点に合うように幅が設定されている。また、光軸方向の調整にて発散光束を主走査方向には略平行光束に、副走査方向には集束光束となし各々接着固定する。スペーサ基板１１１はＳｉ基板の中央部をエッチングにより貫通した枠状となし、内側端面の一辺にはＬＤチップ１０８からのビームを下向きに折り返すミラー斜面１１２、対向する端面にはＬＤチップ１０８の背面光を受光するＰＤ１１３がＧａＡｓ層等を堆積して形成されている。端子基板１１６はセラミック等で形成され、ワイヤボンディング等で上記したＬＤチップ１０８、ＰＤ１１３、駆動回路１１４との配線を行う複数のリード端子１１５を備え、外部回路への接続を行う。そして、ミラー基板１０６、光源基板１０７、スペーサ基板１１１は順に端子基板１１６上に重ね合せて接合され、板ガラス等の窓基板１１７で封止して光走査装置の単位モジュールを構成する。
【００２７】
このように構成された光走査装置の単位モジュールによれば、ＬＤチップ１０８より射出された光ビームはカップリングレンズ１１０、端面ミラー１１２を介して可動ミラー１００に入射される。可動ミラー１００はトーションバー１０１を回転軸として往復振動し、可動ミラー１００に入射されたビームは上向きに反射、偏向されて、単位モジュールより射出され走査される。射出されるビーム径は上記したミラー斜面１１２又は可動ミラー１００の外径を所定サイズとし、その外径より大きなビームを照射して反射された部分のみを取り出すことにより規定される。
【００２８】
次に、図１及び図２に示す第１の実施例の光走査装置の単位モジュールを複数、例えば図３に示すように３基の単位モジュール２０８，２０９，２１０を配列して光走査装置を構成する。単位モジュール２０８において走査されたビームは走査レンズ２０１、２０２により被走査面２０３に結像され画像記録が行われる。図３に示す例では１ライン分の記録幅を３基の単位モジュール２０８〜２１０で分割して記録するようにしており、単位モジュール２０８〜２１０は回路基板２０４上に主走査方向を合わせて配列される。各単位モジュールでは可動ミラーの往復振動により双方向に画像が記録されるが、例えば単位モジュール２０８においてその画像記録域外の両端に配備したミラー２０５，２１３により回路基板２０４方向へ折り返して、回路基板上に実装したＰＤ２０６，２０７により往復各々の走査開始側、走査終端側のビーム位置検出を行う。単位モジュール２０９，２１０も同様であるので説明を省略する。
【００２９】
図３に示す例では可動ミラーの最大振れ角は±５°で、その内±３°(θ)を被走査域に、その外側の３〜５°での走査角内にＰＤ２０６，２０７を配置する。隣接する単位モジュール２０９とは３〜５°での走査域の一部を重なり合うようにし、ＰＤ２０７については単位モジュール２０９のビーム位置検出にも共用で用いられる。なお、走査レンズ２０２は各モジュールで連続的に一体化して樹脂成形しているが、各々個別に設けても同様である。
【００３０】
なお、図３に示す例では駆動電圧を低減するため、櫛形形状として対向する電極の面積を拡大しているが、これに限らない。
【００３１】
図４は本発明の第２の実施例に係る光走査装置の構成を示す分解斜視図である。図５は断面図である。なお、両図に示す第２の実施例の光走査装置は、可動ミラー３０２を電磁力で駆動する方式である。両図において、ミラー基板３０１は図５に示すようにＳｉ基板３０４と金属製のヨーク基板３０６を接合し構成される。可動ミラー３０２及び可動ミラー３０２を軸支するトーションバー３０３は第１の実施例と同様、Ｓｉ基板３０４をエッチングにより貫通して形成する。中央部に金属蒸着などにより形成されたミラーを、周縁にはトーションバー３０３を通して引き込まれた配線により渦巻状にパターンニングされた薄膜コイル３０５を形成している。なお、薄膜コイル３０５はミラー面の裏側に配備してもよい。ヨーク基板３０６は中央部に貫通穴を形成し可動ミラーの揺動空間を確保した支持基板をなす。一対のマグネット３０７、３０８はＮ極とＳ極を対向してトーションバー３０３に対して対称に配置され、ヨーク基板３０６の貫通穴側面に固定される。薄膜コイル３０５に電流を流すとマグネット３０７，３０８による磁場との相互作用により薄膜コイル３０５のトーションバー３０３を挟んだ両端部で一定回転方向にローレンツ力を生じ、この電流の方向を切り換えることで可動ミラー３０２を揺動することができる。第１の実施例と同様、Ｓｉ基板３０４の表面には、入力される駆動周波数に応じて薄膜コイル３０５への印加電圧をスイッチングする駆動回路３０９を堆積して形成している。ミラー基板３０１は、第１の実施例と同様に構成した光源基板３１０、スペーサ基板３１１と共に順に端子基板３１２上に重ね合せて接合され、窓基板３１３で封止して単位モジュールを構成する。なお、単位モジュール以外の構成は第１の実施例と同様のため、説明を省略する。
【００３２】
図６は単位モジュールの制御回路を示すブロック図である。同図において、可動ミラーの駆動回路４０１には駆動周波数可変手段４０２よりＴＴＬレベルの矩形波からなる各単位モジュールで共通の駆動周波数ｆｄが印加される。駆動周波数可変手段４０２は基準発振器４０３からのクロックを分周し周波数ｆｄを可変する。各単位モジュールでは可動ミラーの共振周波数ピークに若干の差があるため、駆動周波数可変手段４０２ではそのばらつき幅のほぼ中央値を選択するように駆動周波数ｆｄを設定する。この際、駆動電圧を調整することにより、共振周波数がピークからずれていても、振れ角を均一とすることができる。画素周波数可変手段４０４は設定した駆動周波数ｆｄに比例倍して画素周波数ｆｍを設定することで可動ミラーの共振振動数のばらつきにより走査速度が変化しても記録幅(走査倍率)が変わらないようにしている。また、上述したように第１、第２の実施例では単位モジュールの画像域外の両端においてビームを検出するＰＤ４０６，４０７によって検出された両端での検出信号の時間差を倍率計測手段４０５で計測し、この初期値との比較により経時的な変動、例えば走査レンズの温度膨張や屈折率変動、ＬＤの波長変化による被走査面での走査速度のずれ、を見込んで単位モジュール毎に記録幅を補正することもできる。更に、画素周波数を一走査内で変化させてもよく、例えば可動ミラーの回転に対向する空気抵抗や電極間ギャップ変化に伴う静電引力の変動により揺動の回転速度が理想値から非線型に加減速があっても、それに対応した補正データ４０８、図６に示す例では階段状に近似した補正データを付加することにより複数段階に画素周波数を切り換えれば、部分的な主走査ドットピッチの伸縮を補正し、被走査面上で均等なピッチとすることができる。図６に示す例では全ての単位モジュールについて同一の駆動周波数を与え、画素周波数は単位モジュール毎に与えるようにしているが、駆動周波数を個別に設定しても、画素周波数を共通に設定してもよい。
【００３３】
また、ＬＤ駆動電流可変手段４０９は画素周波数可変手段４０４で設定された周波数に応じて反比例倍にＬＤ４１１に印加する電流を制御し、１ドットあたりのエネルギー量が均一となるようにしている。バッファ４１２，４１３は画像データを一走査ラインおきに振り分けて各々データを一時的に保存し、記録開始のタイミング、各走査方向において開始側となるビーム位置検出信号から所定時間後にあわせてバッファ４１２からは先頭ドットより、バッファ４１３からは末尾ドットより読み出されてＬＤ４１１を変調し双方向に画像記録が行われる。なお、図６に示す例では双方向に画像を記録するようにしているが、一走査ラインおきに画像を記録することもでき、いずれか一方向のみに記録方向を統一しても構わない。
【００３４】
図７は図３に示すビーム位置検出用のＰＤでの検出信号と書込みに関連するタイミングを示すタイムチャートである。なお、図７のＰＤ１及びＰＤ２は、各々図３のＰＤ２０６及びＰＤ２０７に、図７の電極１及び電極２は、各々図１の電極１０５及び電極１１８に相当する。図７に示すようにＰＤ１，２においては双方向にビームが通過するため、走査開始端、走査終端のいずれにおいても２つの連続した出力が得られる。従って、この例では可動ミラーに与えられる駆動電圧のオン・オフタイミングに合わせて一方のビーム検出信号のみを有効とするように制御することで走査されている方向を認識し検出信号を選別するようにしている。つまり、往方向での書込みの場合、電極１への印加電圧がオフ時に検出されたＰＤ２の信号は走査終端側検知として扱い、オフ時に検出されたＰＤ１の信号は走査開始側検知として扱うようにすればよい。復方向での書込みも同様である。これらの信号を基準として別途制御用の信号を生成しても効果は同じである。この時、画像データを読み出す対称となるバッファ手段についても駆動電圧のオン・オフタイミングに合わせて一方のみを有効とするように切り換えることで、いずれの走査方向においても走査開始側の検出信号と画像データとを１対１対応することができる。
【００３５】
また、図７に示す例では走査両端での検出信号の時間差を計測し、この初期値との比較により経時的な変動を見込んで記録幅を補正するようにしているが、走査両端での検出信号の時間差は図中、Ｔ１、Ｔ２に相当する。この変動分ΔＴ１、ΔＴ２に対応して画素周波数を可変するが、ビーム検出から書込み開始までの時間ｔ１、ｔ２をｔ１'＝ｔ１−ΔＴ１／２、ｔ２'＝ｔ２−ΔＴ２／２とすることで、往復での記録位置を、画像中央を基準として補正することができる。
【００３６】
一方、第２の実施例では印加電圧のオン・オフを薄膜コイルに印加される電圧の正負に対応すれば同様である。
【００３７】
図８は別のタイミングを示すタイムチャートである。なお、図８の例はビーム位置検出用のＰＤにおける別の例であってＰＤ内でビームが折り返すようにＰＤ位置または振れ角を設定している。振れ角を設定するには駆動電圧を調整すればよく、可動ミラーの最大振れ角でのビーム到達位置をＰＤの設置位置に合わせる。これによると双方向にビームを走査しても出力は１つとなり、立ち上がりを走査終端側検知、立ち下がりを走査開始側検知として区別すれば走査方向を認識することができる。なお、実施例では隣接する単位モジュールで駆動周波数の位相を０°としているので、各単位モジュールで同時期に走査している方向は同一となり、隣接する単位モジュールのビームが同じタイミングでビーム位置検出用のＰＤに入ることはない。
【００３８】
図９は被走査面の送りを考慮した各単位モジュールの被走査面での走査ラインの様子を示す図である。被走査面は走査開始から終了までの時間で一走査ピッチＰ分送られ画像が記録される。そのため、図９の（ａ）に示すように、隣接する単位モジュール間の振動周波数の位相を０°とすると分割位置においては記録時間にずれがあるため、一走査ピッチ分副走査ドット位置がずれることになる。走査ラインの密度が細かい場合は無視できるが、送り量に対して走査線密度が荒い場合は分割位置が目立ちやすくなる。図９の（ａ）に示す例では記録開始点での副走査ドット位置が一走査ピッチＰ分ずつずれるように隣接する単位モジュールの走査位置を設定しておくことで画像を継ぎ合わせている。なお、隣接する単位モジュールのビームが同じタイミングでビーム位置検出用のＰＤに入る可能性はあるが、図９の（ｂ）に示すように、隣接するモジュール間の振動周波数の位相を約１８０°、走査方向を相反する方向とすることにより、各走査ビームが同時刻に分割位置を通過するようにでき同様に被走査面の送りに伴う副走査ドット位置ずれを生じないようにすることもできる。
【００３９】
次に、上述した第１、第２の実施例に係る光走査装置を搭載した電子写真プロセスを用いた画像形成装置として、図１０にデジタル複写機、図１１にレーザプリンタ、図１２に普通紙ファクシミリの例を示す。図１０において、デジタル複写機本体５００は、光走査装置５０１と、用紙を収容するカセット５０２，５０２’と、カセット５０２，５０２’から用紙を１枚ずつ取り出す給紙ローラ５０３，５０３’と、搬送タイミングをコントロールするレジストローラ５０４と、転写帯電器５０５と、感光体ドラム５０６及び現像ローラ５０７並びに帯電ローラ５０８等が一体化されているプロセスカートリッジ５０９と、ハロゲンヒータが内蔵された定着ローラ５１０と、加圧ローラで構成する定着器５１１と、搬送ローラ５１２と、排紙ローラ５１３とを含んで構成されている。このような構成を有するデジタル複写機における光走査装置５０１は画像信号に応じて半導体レーザが変調され、帯電ローラ５０８によって一様に帯電された感光体ドラム５０６上に潜像を形成し、現像ローラ５０７から供給されるトナーによって顕像化される。一方、給紙ローラ５０３，５０３’によって取り出された用紙はレジストローラ５０４によって光走査装置の画像書き出しのタイミングに合わせて搬送されトナー像が転写される。転写された画像は定着ローラ５１０及び定着器５１１により定着されて搬送ローラ５１２、そして排紙ローラ５１３によって排紙される。また、図１０において、原稿読取装置本体６００では、原稿台に固定された原稿の読み取り部６０１における画像を結像レンズ６０２を介してＣＣＤ等の光電変換素子６０３上に結像させ、ミラー群６０４を移動して順次、電子データに変換する。なお、図１０に示すデジタル複写機はモノクロ複写機であるが、これに限定する必要はなく、フルカラー複写機の場合、各色毎のプロセスカートリッジ毎に本発明の光走査装置を設けるタイプ、フルカラー画像形成を行う単一の画像形成部に対して設けるタイプや複数の画像形成部からなるタイプの画像形成装置にも適用できることは言うまでもない。
【００４０】
図１１において、レーザプリンタ７００は、光走査装置７０１と、用紙を収容するカセット７０２と、カセット７０２から用紙を１枚ずつ取り出す給紙ローラ７０３と、搬送タイミングをコントロールするレジストローラ７０４と、転写帯電器７０５と、感光体ドラム７０６、現像ローラ７０７及び帯電ローラ７０８等が一体化されているプロセスカートリッジ７０９と、ハロゲンヒータが内蔵された定着ローラ７１０と、加圧ローラで構成する定着器７１１と、排紙ローラ７１２とを含んで構成されている。このような構成を有するレーザプリンタ７００における光走査装置７０１は上位装置からの画像信号に応じて半導体レーザが変調され、帯電ローラ７０８によって一様に帯電された感光体ドラム７０６上に潜像を形成し、現像ローラ７０８から供給されるトナーによって顕像化される。一方、給紙ローラ７０３によって取り出された用紙はレジストローラ７０４によって光走査装置の画像書き出しのタイミングに合わせて搬送されトナー像が転写される。転写された画像は定着ローラ７１０及び定着器７１１により定着されて排紙ローラ７１２によって排紙される。
【００４１】
図１２において、普通紙ファクシミリ８００は、光走査装置８０１と、用紙を収容するカセット８０２と、カセット８０２から用紙を１枚ずつ取り出す給紙ローラ８０３と、搬送タイミングをコントロールするレジストローラ８０４と、転写帯電器８０５と、感光体ドラム８０６、現像ローラ８０７及び帯電ローラ８０８等が一体化されているプロセスカートリッジ８０９と、ハロゲンヒータが内蔵された定着ローラ８１０と、加圧ローラで構成する定着器８１１と、原稿台８１２から原稿を取り出す給紙ローラ８１３と、原稿を副走査方向に搬送する搬送ローラ対８１４，８１５と、原稿の画像を光学的に読み取る読み取り部８１６とを含んで構成されている。原稿台８１２から給紙ローラ８１３によって送り出された原稿の画像は搬送ローラ対８１４，８１５により搬送されながら順次、読み取り部８１６によって電子データに変換する。普通紙ファクシミリ８００は上述のように読み取った読み取り部８１６からの画像信号を図示していない通信部によって送信し、また通信部を介して受信した画像信号に応じて光走査装置８０１における半導体レーザが変調され、帯電ローラ８０８によって一様に帯電された感光体ドラム８０６上に潜像を形成し、現像ローラ８０７から供給されるトナーによって顕像化される。一方、給紙ローラ８０３によって取り出された用紙はレジストローラ８０４によって光走査装置の画像書き出しのタイミングに合わせて搬送されトナー像が転写される。転写された画像は定着ローラ８１０及び定着器８１１により定着されて排紙される。
【００４２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、画像データに応じて変調する発光源と、支持基体に設けられた一対のトーションバーで支持され、トーションバーを回転軸として揺動可能としてなる可動ミラーと、トーションバーを挟む可動ミラーの両端部に設けられ、印加する駆動電圧を切り換えることで、支持基板と可動ミラーとの間に引力又は反発力を周期的に発生させて可動ミラーを揺動させる可動ミラー揺動手段とを有する単位モジュールを、複数配列し、発光源から射出された光ビームを揺動する可動ミラーによって主走査方向に走査させて各々の被走査域をつなぎ合わせて画像記録を行う光走査装置である。そして、本発明の光走査装置において、複数の単位モジュールは、各単位モジュールの主走査方向を合わせて、各単位モジュールが有する可動ミラー揺動手段の走査域の一部である被走査域外が重なり合うように、回路基板上に配列されている。また、発光源を変調する画素周波数を可動ミラーの揺動量に応じて可変する画素周波数可変手段を有している。そして、本発明の光走査装置によれば、可動ミラーで偏向された光ビームの重なり合った走査域における光ビームを検出することで、該光ビームの走査開始端または走査終端の少なくとも一方を検出するビーム検出手段を複数備え、該各ビーム検出手段の間の走査時間を基準として画素周波数可変手段による画素周波数を可変する。よって、走査時間を計測し、その結果に応じて記録ドット位置のずれを補正するので、環境変化や経時変化があっても記録幅を安定的に保ち、隣接するモジュールとの画像端の継ぎ目を一致させ、良好な画像を得ることができる。
【００４４】
また、ビーム検出手段は、単位モジュールが配列された回路基板上に実装され、単位モジュールにおける画像記録領域外の両端に配備された反射手段により折り返された光ビームを検出することで、該光ビームの走査開始端または走査終端の少なくとも一方のビーム位置検出を行う。よって、隣接するモジュールとの画像端の継ぎ目を一致させ、良好な画像を得ることができる。
【００４５】
更に、ビーム検出手段は、複数の単位モジュール毎に設けられ、回路基板上において複数の単位モジュールの間に実装され、該ビーム検出手段の両側に配列された単位モジュールのビーム位置検出に共用で用いられる。よって、隣接するモジュールとの画像端の継ぎ目を一致させ、良好な画像を得ることができる。
【００４６】
また、画素周波数可変手段は発光源を変調する画素周波数を一走査内で複数段階に可変することにより、空気抵抗などによるミラー揺動速度の理想変位角速度からのずれに伴う記録ドット位置のずれを補正できるので、被走査面での等速性を確保できドット位置ずれのない良好な画像を得ることができる。
【００４７】
更に、発光源から射出される光量を可変するために発光源に供給する駆動電流を可変する駆動電流可変手段を有し、画素周波数に対応して駆動電流を可変することにより、画素周波数の変化に伴う１ドットの点灯時間のずれに対応して光量を可変したので、その積分で表される被走査面を露光するエネルギーを均一化でき、濃度むらのない良好な画像を得ることができる。
【００４８】
また、被走査域外において可動ミラーで偏向された光ビーム位置を検出するビーム検出手段を各単位モジュール毎に各走査開始端に設け、可動ミラー揺動手段に印加する駆動電圧のタイミングを基準としてビーム位置検出手段から出力される検出信号のうち、画像書き出しの基準信号として用いる検出信号を切替えることにより、駆動電圧のタイミングでビーム検出手段で検出されるビームの走査方向を判別できるので、双方向での走査によっても、誤検知されることなく各走査に対応して確実に検出信号を得ることができる。
【００５０】
また、被走査域が隣接する単位モジュールの間で副走査方向に一走査ピッチずつずらして単位モジュールを配列すると共に、ミラー揺動手段に印加する駆動電圧のタイミング位相を略一致することにより、分割位置において良好に画像を継ぎ合わせることができるうえ、一方の単位モジュールの終端を走査途中のビームと他方の単位モジュールの開始端を走査途中のビームが重複して同じビーム検出手段に入射するのを防止でき、各走査に対応して確実に検出信号を得ることができる。
【００５１】
更に、各単位モジュール毎に発光源からの光ビームを可動ミラーで往復偏向し被走査域を双方向に光走査すると共に、画像データを一走査おきに一時保存する一対のバッファ手段を有し、各バッファ手段から読み出される画像データ順を反転させて、ミラー揺動手段に印加する駆動電圧のタイミングを基準として読み出すバッファ手段を交互に切替えることにより、印加する駆動電圧タイミングでビームの走査方向を判別できるので、双方向での走査によっても記録画像データの正反転を誤ることなく各走査の同期検知信号(走査開始端でのビーム位置検出信号)に対応して確実に割り振ることができる。
【００５２】
また、別の発明としての画像形成装置は、単色の画像形成を行う画像形成部に対して、１ライン分の画像データをモジュール数に分割して画像記録を行うことに特徴がある。
【００５３】
更に、別の発明としての画像形成装置は、フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部の各々に配備し、各色に対応した画像データにより個別に画像記録を行うことに特徴がある。
【００５４】
また、別の発明としての画像形成装置は、フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部に対して共用配備し、各色に対応した画像データにより時系列に画像記録を行うことに特徴がある。
【００５５】
更に、別の発明としての画像形成装置は、フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部の１又は複数色に対して共用配備し、各色に対応した画像データにより時系列に画像記録を行うことに特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光走査装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】第１の実施例の光走査装置の構成を示す断面図である。
【図３】複数の単位モジュールを主走査方向に配列した構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る光走査装置の構成を示す分解斜視図である。
【図５】第２の実施例の光走査装置の構成を示す断面図である。
【図６】単位モジュールの制御回路を示すブロック図である。
【図７】図３に示すビーム位置検出用のＰＤでの検出信号と書込みに関連するタイミングを示すタイムチャートである。
【図８】別のタイミングを示すタイムチャートである。
【図９】被走査面の送りを考慮した各単位モジュールの被走査面での走査ラインの様子を示す図である。
【図１０】本発明の光走査装置を搭載したデジタル複写機の構成を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の光走査装置を搭載したレーザプリンタの構成を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の光走査装置を搭載した普通紙ファクシミリの構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１００；可動ミラー、１０１；トーションバー、１０２；第１のＳｉ基板、
１０３；第２のＳｉ基板、１０４；電極、１０５，１１８；固定電極、
１０６；ミラー基板、１０７；光源基板、１０８；ＬＤチップ、
１０９；位置決め溝、１１０；カップリングレンズ、１１１；スペーサ基板、
１１２；ミラー斜面、１１３，４０６，４０７；ＰＤ、１１４；駆動回路、
１１５；リード端子、１１６；端子基板、１１７；窓基板、４０１；駆動回路、
４０２；振動周波数可変手段、４０３；基準発振器、
４０４；画素周波数可変手段、４０５；倍率計測手段、４０８；補正データ、
４０９；ＬＤ駆動電流可変手段、４１０；書込制御回路、４１１；ＬＤ、
４１２，４１３；バッファ、４１４，４１５；切換回路。
【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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