(57)【要約】【課題】軸受けを用いる従来の光走査装置では、高速化に限界があるため、マイクロマシニング技術を用いた振動ミラーの応用が行われるようになった。この技術によれば、Ｓｉウエハ上に複数の振動ミラーをレイアウトし、バッチ処理により複数ウエハを同時加工するため、生産性に優れるという利点があるものの、個々の振動ミラーが有する固有周波数のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。【解決手段】振動ミラー３０２の駆動によって形成される走査ライン３０５の領域内の固定位置に同期検知センサ３０７を配置する。振動ミラー３０２に与える周波数を、駆動可能な範囲で掃引する。光ビームが同期検知センサ３０７を往路で横切る時刻と復路で横切る時刻との差は、振幅の大小によって変化し、固有振動数に一致したとき最大になる。この固有振動数を基準に画像形成装置全体の駆動速度を定めれば、ばらつきが少なくなる。【選択図】図１１
2009223057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置と、ねじり梁を回転軸とし、前記光源装置からの光ビームを偏向走査する振動ミラーと、該振動ミラーが振動しうる周波数を該振動ミラーに入力する振動ミラー駆動手段と、該振動ミラー駆動手段から前記振動ミラーへ入力される周波数を決定する周波数決定手段と、前記光ビームが走査する被走査面の光ビーム移動速度を調整する信号を伝える被走査面移動速度調整信号伝達手段と、を有する光走査装置において、
前記周波数決定手段により決定された前記振動ミラーへ入力される周波数に応じて、前記被走査面移動速度調整信号伝達手段により、前記被走査面の移動速度を調整することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光源装置と、ねじり梁を回転軸とし、前記光源装置からの光ビームを偏向走査する振動ミラーと、該振動ミラーが振動しうる周波数を該振動ミラーに入力する振動ミラー駆動手段と、該振動ミラー駆動手段から前記振動ミラーへ入力される周波数を決定する周波数決定手段と、前記光ビームが走査する被走査面から恒久的または一時的に転写される被転写媒体の移動速度を調整する信号を伝える被転写媒体移動速度調整信号伝達手段と、を有する光走査装置において、
前記周波数決定手段により決定された前記振動ミラーへ入力される周波数に応じて、前記被転写媒体移動速度調整信号伝達手段により、前記被転写媒体の移動速度を調整することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
光源装置と、ねじり梁を回転軸とし、前記光源装置からの光ビームを偏向走査する振動ミラーと、該振動ミラーが振動しうる周波数を該振動ミラーに入力する振動ミラー駆動手段と、該振動ミラー駆動手段から前記振動ミラーへ入力される周波数を決定する周波数決定手段と、前記周波数決定手段に入力する複数の周波数を記憶する周波数記憶手段と、前記振動ミラーの振動している周波数を検知する周波数検知手段と、を具備する光走査装置において、
駆動周波数を掃引することにより、前記振動ミラーの固有振動数を算出することを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光走査装置において、
前記走査される光ビームの通過時間を検知するタイミング検知手段を有し、該タイミング検知手段から取得される信号の時間間隔より前記振動ミラーの固有振動数を算出することを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光走査装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光走査装置を搭載したことを特徴とするタンデム型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、光走査装置、ならびにこれを搭載した、デジタル複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光走査装置においては、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など回転もしくは回動機構を有する装置が用いられるが、より高解像度な画像と高速プリントを達成するにはこ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、高速走査に限界がある。
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すすめられており、Ｓｉ基板で振動ミラーとそれを軸支するねじり梁を一体形成した方式が提案されている（例えば、特許文献１  参照。）。振動ミラーをポリゴンミラーの代わりとして用いることで、低騒音化や低消費電力化が可能になり、オフィス環境に適合した画像形成装置が提供できる。また、低振動化に伴ってハウジングが薄肉化でき、軽量化や低コスト化が可能である。
さらにこの方式によれば、Ｓｉウエハ上に複数の振動ミラーをレイアウトし、バッチ処理により複数ウエハを同時加工するため、生産性に優れるという利点が示されている（ 例えば、特許文献２  参照。）。
振動ミラーをポリゴンミラーの代わりとして用いることで、低騒音化や低消費電力化が可能となり、オフィス環境に適合した画像形成装置が提供でき、また、低振動化に伴なってハウジングが薄肉にできるので、軽量化や低コスト化が可能である。
【０００３】
一方、振動ミラーを大量生産する際、個々の振動ミラーが有する固有周波数のばらつきが大きくなってしまうので、このような振動ミラーを用いた光走査装置を画像形成装置に用いたときに、設計上の画像の位置と、実際の振動ミラーが有する固有振動数に従って出力される画像の位置とが異なってしまい、原画像を正確に再現することができないという問題点があった。 
固有振動数のばらつきを、振幅の変化としてとらえ、振動ミラーの支持梁部に軸力を加え、積層型圧電素子などのアクチュエータやネジによって軸力を制御する提案がある（ 例えば、特許文献３  参照。）。他の方法として、ビーム走査範囲の同期検知信号と終端検知信号の時間差を計測して、ビームの振れ角を検出し、時間差が所定の値になるように、印加する電圧パルスのゲインを可変にすることによって振れ角を制御する提案がある （例えば、特許文献４  参照。）。
【０００４】
これに対し、操作手段からの入力に従って振動ミラーのもつ固有振動数のばらつきを変調周波数制御手段によって補償する提案がある（ 例えば、特許文献５  参照。）。
固有振動数のばらつきの補償を操作手段による入力操作という簡単な構成で達成し、光偏向手段が固有振動数の基準値からのズレ量に応じて複数に分類され操作手段でその分類に対応した値を入力することが可能なように構成されているので、固有振動数の個体ばらつきに関する生データを入力するのに比べ、操作手段により変調クロックの周波数を簡便に調整することができるとしている。
しかしながら、特許文献５のように操作手段からの入力に従って光偏向手段のもつ固有振動数のばらつきを変調周波数制御手段によって補償するという方法では、設計的に対応性に乏しく、コストもかかり易く、主走査方向のドットのズレを補償することができるが、副走査方向のズレは補償できない。また、複数に分類された振動ミラーに対応した値をオペレータが入力する手間があるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特許第２９２４２００号公報
【特許文献２】特開２００５−０３１２３８号公報
【特許文献３】特開２００６−１５４４９０号公報
【特許文献４】特開２００４−２７９９４７号公報
【特許文献５】特許第３７８５６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
低コストで設計的に対応が柔軟的に行え、副走査方向のドットの位置ズレを容易に変更可能な方法で固有振動数のばらつきに対応すること、またオペレータによる固有振動数の個体ばらつきの入力を自動化する方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、光源装置と、ねじり梁を回転軸とし、前記光源装置からの光ビームを偏向走査する振動ミラーと、該振動ミラーが振動しうる周波数を該振動ミラーに入力する振動ミラー駆動手段と、該振動ミラー駆動手段から前記振動ミラーへ入力される周波数を設定する周波数決定手段と、前記光ビームが走査する被走査面の光ビーム移動速度を調整する信号を伝える被走査面移動速度調整信号伝達手段と、を有する光走査装置において、
前記周波数決定手段により設定された前記振動ミラーへ入力される周波数に応じて、前記被走査面移動速度調整信号伝達手段により、前記被走査面の移動速度を調整することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、光源装置と、ねじり梁を回転軸とし、前記光源装置からの光ビームを偏向走査する振動ミラーと、該振動ミラーが振動しうる周波数を該振動ミラーに入力する振動ミラー駆動手段と、該振動ミラー駆動手段から前記振動ミラーへ入力される周波数を設定する周波数決定手段と、前記光ビームが走査する被走査面から恒久的または一時的に転写される被転写媒体の移動速度を調整する信号を伝える被転写媒体移動速度調整信号伝達手段と、を有する光走査装置において、
前記周波数決定手段により設定された前記振動ミラーへ入力される周波数に応じて、前記被転写媒体移動速度調整信号伝達手段により、前記被転写媒体の移動速度を調整することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、光源装置と、ねじり梁を回転軸とし、前記光源装置からの光ビームを偏向走査する振動ミラーと、該振動ミラーが振動しうる周波数を該振動ミラーに入力する振動ミラー駆動手段と、該振動ミラー駆動手段から前記振動ミラーへ入力される周波数を決定する周波数決定手段と、前記周波数決定手段に入力する複数の周波数を記憶する周波数記憶手段と、前記振動ミラーの振動している周波数を検知する周波数検知手段と、を具備する光走査装置において、
駆動周波数を掃引することにより、前記振動ミラーの固有振動数を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光走査装置において、
前記走査される光ビームの通過時間を検知するタイミング検知手段を有し、該タイミング検知手段から取得される信号の時間間隔より前記振動ミラーの固有振動数を算出することを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光走査装置を搭載した画像形成装置を特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光走査装置を搭載したタンデム型カラー画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動ミラーの固有の振動数に応じて、被走査面移動速度調整手段によって被走査面移動速度を設定するので、振動ミラーの固有振動数のばらつきによる副走査方向のドット位置ズレを低コストで設計的に対応が柔軟に行える方法で容易に変更可能である。
また、振動ミラーの固有の振動数に応じて、被転写媒体移動速度調整手段によって被転写媒体移動速度を設定するので、振動ミラーの固有振動数のばらつきによる副走査方向のドット位置ズレを低コストで設計的に対応が柔軟に行える方法で容易に変更可能である。
さらに、振動ミラー駆動手段と、周波数決定手段と、周波数記憶手段と、周波数検知手段を用いて駆動周波数を掃引し、固有振動数を算出するので、光走査装置自体によって振動ミラーの固有振動数のばらつきをオペレータを必要とせずに自動化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は４ステーションを単一の振動ミラーにより走査する画像形成装置を示す図である。
同図において符号１０１〜１０４は感光体ドラム、１０５は転写ベルト、１０６は振動ミラー、１０７、１０８は光源部、１１１は入射ミラー、１２０は走査レンズ（ｆθレンズ）１２２〜１２５はトロイダルレンズ、１２６〜１３２は折返しミラー、１３８は同期検知センサ、１３９は集束レンズ、１５４はＬＥＤ素子、１５５はフォトセンサ、１５６は集光レンズ、２０１〜２０４は光ビームをそれぞれ示す。
各感光体ドラムを走査する光走査装置は一体的に構成され、転写ベルト１０５の移動方向１０５ａに沿って等間隔で配列された４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４に対し、各々に対応した光源部からのビームを、振動ミラーでの偏向後に再度分離して、導くことで同時に画像を形成する。
振動ミラー１０６に対して各光源部からのビームは副走査方向に異なる入射角で斜入射させることで、各光源部からのビームを一括して偏向、走査するようにしている。
半導体レーザとカップリングレンズとを有する光源部１０７、１０８は２ステーション分の光源が副走査方向に配列され、カップリングレンズの光軸に対して半導体レーザの発光点位置をわずかに副走査方向にずらして配置することで、各光源からの光線のなす角度が２．５°となるように調整がなされ、振動ミラー面４４１（後述の図４、６参照）で副走査方向に交差するように、図示しないハウジングに一体的に支持されている。
【００１３】
実施例では、光源部１０７は、下側の光源からの光線が主走査平面に対して下向きに１．２５°傾くように調整し、該光線に対して上側の光源からの光線が２．５°で交差するように調整する。一方、光源部１０８は、上側の光源からの光線が上向きに１．２５°傾くように調整し、該光線に対して下側の光源からの光線が２．５°で交差するように調整する。各光源部は、副走査方向に設置高さを変えて配置され、光源部１０７の下側の光源からの光線と光源ユニット１０８の上側の光源からの光線とが振動ミラー面１０６で副走査方向に２．５°の角度で交差するようにしている。
光源部１０８は、副走査方向に光源部１０７より低い位置となるように配備されており、入射ミラー１１１によって、各光源からのビーム２０１、２０２、２０３、２０４が上下一列に揃うように、副走査方向に高さを異ならしめてシリンダレンズ１１３に入射され、振動ミラー１０６の法線に対し主走査方向での入射角が各々２２．５°(＝α／２−Δα／２)となるように入射され、ｆθレンズ１２０の光軸、またはｆθレンズ１２０の光軸から光源側にΔαだけ傾けた軸を振幅中心として走査される。
【００１４】
各ビームはシリンダレンズ１１３によって振動ミラー面の近傍で副走査方向に収束され、偏向後はビーム同士が分離するように間隔を拡げつつｆθレンズ１２０に入射される。
ｆθレンズ１２０は全てのステーションで共用され、副走査方向には収束力を持たない。
ｆθレンズ１２０を通った各光源部からのビームのうち、光源ユニット１０８からの下段のビーム２０４は、折返しミラー１２６で反射され、トロイダルレンズ１２２を介して感光体ドラム１０１上にスポット状に結像し、第１の画像形成ステーションとしてイエロー色の画像情報に基いた潜像を形成する。
【００１５】
光源部１０８からの上段のビーム２０３は、折返しミラー１２７で反射され、トロイダルレンズ１２３、折返しミラー１２８を介して感光体ドラム１０２上にスポット状に結像し、第２の画像形成ステーションとしてマゼンタ色の画像情報に基いた潜像を形成する。
光源部１０７からの下段のビーム２０２は、折返しミラー１２９で反射され、トロイダルレンズ１２４、折返しミラー１３０を介して感光体ドラム１０３上にスポット状に結像し、第３の画像形成ステーションとしてシアン色の画像情報に基いた潜像を形成する。
光源部１０７からの上段のビーム２０１は、折返しミラー１３１で反射され、トロイダルレンズ１２５、折返しミラー１３２を介して感光体ドラム１０４上にスポット状に結像し、第４の画像形成ステーションとしてブラック色の画像情報に基いた潜像を形成する。
同期検知センサ１３８へは振動ミラー１０６で偏向された光ビームが走査レンズ１２０の脇をすり抜け、集束レンズ１３９により集光され、入射されるようにしており、その検出信号をもとにステーション毎の同期検知信号を生成している。
【００１６】
図２はハウジングに形成された光源部の斜視図である。
同図において符号３０１、３０２は半導体レーザ、３０３、３０４はホルダ部材、３０５は台座部、３０６、３０７はかん合穴、３０９はハウジング、３１０、３１１はカップリングレンズ、
光源である半導体レーザ３０１、３０２は、ホルダ部材３０３、３０４に形成されたかん合穴３０６、３０７に裏側からステム外周を基準として、ステム外周に沿った回転方向を位置決めして各々圧入固定される。ホルダ部材３０３、３０４は、ハウジング３０９の外壁面にネジ固定されるが、この際、光軸に直交する外壁面内での固定位置を、半導体レーザ３０１、３０２の各発光点が、各々対応するカップリングレンズ３１０、３１１の光軸に対して所定量だけ偏心するように調整することで、上記したように、上下光線が副走査方向に２．５°で交差するようにしている。
ハウジング内側に形成された、上下にＶ字状溝を有する台座部３０５には、カップリングレンズ３１０、３１１の外周をＶ字状溝面に突き当て、光軸と直交する面内での位置決めを行い、Ｖ字状溝に沿って移動することで、射出ビームが平行光束となるように光軸方向の調整を行う。カップリングレンズはＶ字状溝との隙間に光硬化型の接着剤２０８を充填して硬化させ固定する。
【００１７】
図３は振動ミラーに対する各光束の角度関係を説明するための図である。
同図において符号θｄは感光体上を走査する有効振れ角、θｓは同期検知時の振れ角、θ０は振動ミラーの振れ角、αは振動ミラー面への入射角をそれぞれ示す。
従来、光源部から振動ミラー面への入射角αと振動ミラーの振れ角（振幅）θ０との関係は、α＞２θ０  とし、最大偏向角２θｍａｘ＝α＋２θ０であるが、有効走査率（θｄ／θ０）を所定値以下、実施例では、０．６以下に抑えるため、同図に示すように、
θ０≧α／２＞θｄ
θ０≧θｓ＞θｄ
なる関係となるよう、光源からの光ビームの平均入射角αを設定している。
一例として、θ０＝２５°、θｄ＝１５°、α＝４５°、θｓ＝１８°とすることができる。尚、同期検知センサを、θｓ＞α／２  になるように配置してもよい。
同図では振幅中心が走査レンズの光軸とΔαだけ傾けた例、つまり、振幅中心を光源側にずらして振動させる例を示している。これによって、走査開始端と走査終端とで振動ミラーの振れ角は異なるが、振動ミラーへの入射角が大きくなる反光源側での振動ミラーに照射する光束径を小さく抑えることが出来るが、実施例では振幅中心を走査レンズの光軸と一致させる配置、つまり、Δα＝０とし、走査レンズ乃至はトロイダルレンズの面形状が主走査方向に沿って光軸に対称な曲面形状となるようにしている。
【００１８】
振動ミラー面は往復振動に伴なって、ミラー自身の慣性力によって平面部が波状に変形する。この変形量δは振れ角θ０の時、最大となり、振れ角０からθ０への変化により比例的に変化量が大きくなる。
つまり、走査領域を走査する振れ角θｄは、走査レンズの画角により定まってしまうため、走査領域を走査する振れ角θｄの振幅θ０に対する比、有効走査率(θｄ／θ０)が小さい方がミラー変形の影響を受け難いということになる。
しかしながら、振幅θ０を大きくするにはミラー基板の質量を小さくする必要があり、逆に、ミラー基板を薄くすれば変形量が大きくなってしまうという相反する関係がある。
実施例では、振動ミラーの角速度が比較的一定な振れ角の範囲内として有効走査率(θｄ／θ０)を設定し、被走査領域を走査する振れ角θｄを振幅θ０の６０％以下とすることで、書込領域における変形量がビームプロファイルを劣化させない限度内となるように抑えている。
【００１９】
転写ベルト１０５の出口ローラー部には、各ステーションで形成され重ね合わされた各色画像の重ね合わせ精度を検出するための検出手段が配備される。検出手段は転写ベルト１０５上に形成したトナー像の検出パターンを読み取ることで、主走査レジスト、副走査レジストを基準となるステーションからのずれとして検出し、定期的に補正制御が行なわれる。
実施例では、照明用のＬＥＤ素子１５４と反射光を受光するフォトセンサ１５５および一対の集光レンズ１５６とからなり、画像の左右両端と中央の３ヵ所に配備され、転写ベルトの移動に応じて基準色であるブラックとの検出時間差を読み取っていく。
【００２０】
図４は実施例における光走査装置に用いる振動ミラーモジュールの分解斜視図である。
同図において符号４４０は振動ミラー基板、４４１は振動ミラー面、４４２はねじり梁、４４７は支持部材（フレーム）、４４８は実装基板、４４９は回路基板、４５１は位置決め部、４５２はエッジコネクタ部、４５３は押え爪、４５４はコネクタ、４５５は配線端子をそれぞれ示す。
本実施例では、振動ミラーの回転トルクの発生方法として電磁駆動方式の例を説明する。図示するように、振動ミラー面４４１は、ねじり梁４４２で軸支されており、後述するように、単一のＳｉ基板からエッチングにより外形を貫通して作製し、実装基板４４８に装着され、振動ミラー基板４４０を構成する。
実施例では、一対の振動ミラー基板４４０を背合わせで一体支持したモジュールをなす。支持部材４４７は、樹脂で成形され、回路基板４４９の所定位置に位置決めされており、振動ミラー基板４４０を、ねじり梁が主走査平面に直交しミラー面が主走査方向に対し所定の角度、実施例では２２．５°、傾くように位置決めする位置決め部４５１と、振動ミラー基板の実装基板４４８の一辺に形成されている配線端子４５５が、装着時に接触するように金属製端子群を配列したエッジコネクタ部４５２と、を一体で構成している。
こうして、振動ミラー基板４４０は、一辺を上記したエッジコネクタ部４５２に挿入し、押え爪４５３の内側に嵌め付け、基板裏側の両側面を位置決め部４５１に沿わせて支えられるとともに、電気的な配線が同時になされ、各々の振動ミラー基板４４０が個別に交換出来るようにしている。
尚、回路基板４４９には、振動ミラーの駆動回路を構成する制御ＩＣや水晶発振子等が実装され、コネクタ４５４を介して電源および制御信号が入出力される。
【００２１】
図５は光学ハウジングに装着された振動ミラーモジュールを示す図である。
同図において符号２５０は光学ハウジング、２５２は光源部、２５４は走査レンズ、２５８は上カバー、２５９は透過窓をそれぞれ示す。
振動ミラーモジュールは、振動ミラーモジュールを包囲するように立設された側壁２５７を一体的に形成する光学ハウジングに装着され、側壁の上端縁を上カバー２５８によって封止し、外気から遮断することで、外気の対流による振幅の変化を防止する。光ビームを入出射する側壁の開口部には平板状の透過窓２５９を備えている。
半導体レーザを一体化したホルダ部材２５１（図示せず。）、２５２は、各々樹脂成形によるハウジングケース２５０の外壁に取付けられ、振動ミラーモジュール２５３は、一体的に形成され、平板状の透過窓２５９を備えた側壁２５７により包囲された小部屋に支持される。また、走査レンズ２５４は底面に接着固定される。ハウジング２５０は、上開口を上カバー２５８によって封止し、光ビームは射出窓２５５を通して放射される。
【００２２】
図６は振動ミラーを説明するための図である。同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）はミラー部の裏面図、同図（ｃ）はミラー部の端面図である。
図７は振動ミラー基板の分解斜視図である。
両図において符号４４３は振動板、４４４は補強梁、４４６はフレーム、４６０は振動ミラー本体、４６１は第２の基板、４６２は第１の基板、４６３はコイルパターン、４６４は端子、４６４はトリミング用のパッチ、４６６は台座をそれぞれ示す。
振動ミラー本体４６０は、表面に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４４２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。
実施例では、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４４６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。
【００２３】
ここで、ねじり梁４４２、補強梁４４４の幅は４０〜６０μｍとした。上記したように振れ角を大きくとるためには振動子の慣性モーメントＩ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の第１の基板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の第２の基板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。
なお、上記実施例では、振動板４４３の外側に固定した永久磁石により形成された磁束中で、振動板４４３に形成されたコイルに電流を流し回転力を発生する構成について述べたが、振動板４４３の外側にコイルを配備し、振動板４４３に永久磁石を固定する構成であっても同様である。
【００２４】
実装基板４４８上には、振動ミラー４６０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４５６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。
振動ミラー４６０は、ミラー面を表に向けて台座４６６に装着され、各端子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をねじって振動ミラー面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。
したがって、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、振動ミラー面４４１を往復振動させることが出来る。
【００２５】
図８は折返しミラー支持まで含めたハウジングの形態を示す図である。
同図において符号２６１、２６２は側板、２６３は補強板、２６４は折返しミラー、２６５はトロイダルレンズをそれぞれ示す。
図５に示した光学ハウジング２５０と補強板２６３を間に挟んで、２枚の側板２６１、２６２を対向させて取り付ける。このとき、複数の折り返しミラー２６４と複数のトロイダルレンズをそれぞれ対応して用意してある矩形の取り付け穴に嵌合させる。
こうして、組立てられたハウジングは、板金により成形された側板２６１、２６２により挟持するようにネジ固定され、側板に形成された矩形穴に折返しミラー２６４、トロイダルレンズ２６５を架橋して支持する。
【００２６】
以下に振動ミラーの固有振動数のばらつきについて述べる。
図９は振動ミラーの製造時に発生する固有振動数のサンプル数Ｎの分布を示す図である。
同図において縦軸はサンプル数、横軸は駆動周波数をあらわす。
ここでは中央値が３０００Ｈｚの例を示す。３０００Ｈｚをピークに正規分布でばらつき、２９６０Ｈｚから３０４０Ｈｚの間にほとんどのサンプルが収まっている。
図１０は個別の振動ミラーの固有振動数の例を示す図である。
同図において縦軸はミラーの振れ角θ、横軸は駆動周波数をあらわす。この振動ミラーの場合、３０１４．３Ｈｚあたりに固有振動数をもち、鋭いピークをもって幅の狭い帯域の駆動周波数によってのみ駆動される挙動を示す。
【００２７】
図１１は光走査装置の一例を示す図である。
光走査装置３００の本体基板には光源３０１と振動ミラー３０２が載置され、振動ミラー３０２が振動することで走査ライン３０５を形成する。走査ライン３０５の走査幅３０６の範囲内に同期検知センサ３０７が設置されている。本体基板には振動ミラーの駆動用ドライバや、同期検知センサからの信号処理を行う信号処理回路等が搭載されている（図示せず）。同期検知センサと上記信号処理回路によってタイミング検知手段を構成している。
図１２は同期検知センサから発生する信号の様子を示す図である。
走査ライン３０５の走査位置が走査幅３０６の範囲でＹ方向に一次元走査すると、同期検知センサ３０７を通過する度に図のように検出センサの出力信号となってあらわれる。検出信号より、振動ミラーの振動している周期Ｔと同期検知センサ３０７を往路で横切る時間と復路で横切る時間の差分時間ｔを測定できる。
【００２８】
図１３は本発明の光走査装置および画像形成装置の構成を示すブロック図である。
振動ミラーは動作周波数を与えるミラードライバによって駆動され、ミラードライバには周波数決定部で決定した周波数が入力される。またこの周波数決定部からの信号を画像形成装置のモータドライバに受け渡し、このモータドライバが感光体ドラムまたは中間転写ベルトまたは紙搬送用の駆動モータを駆動すべき速さを決定し、駆動信号を出力する。
周波数決定部にはスタート時の周波数ｆｓとエンド時の周波数ｆｅが記憶されており、例えば図９の矢印のような方向で２９６０Ｈｚから３０４０Ｈｚまで、０．１Ｈｚ刻みでスイープ（掃引）発振する。同期検知センサ３０７から測定される周期Ｔは同じく２９６０Ｈｚから３０４０Ｈｚまで変動するが、タイミング検知手段から取得される差分時間ｔはある固有振動数ｆのときに極大となる。例えば図１０のようなサンプルであれば３０１４．３Ｈｚで駆動したときにｔは最大値となり、それらの演算結果をもってその駆動周波数がこのサンプルの固有振動数であることが算出できる。
【００２９】
そのようにして算出した固有振動数をもとに画像形成装置のモータドライバの出力値を決定すれば、固有振動数のばらつきによる副走査方向の位置ズレを作像エンジンの作像速度を調整することによって補償できる。作像エンジンの作像速度は感光体ドラムの回転速度や、転写ベルトの移動線速または転写紙の搬送速度などに反映され、適切な作像位置に調整する。
【００３０】
図９から図１３までの説明にて述べたことは画像形成装置と一体になった光走査装置の場合でも、また、もちろん別体の構成であっても本発明の作用および効果は同様である。また、振動ミラーの単体での検査の方法も図１１のような光走査装置を検査装置として用いることで容易に振動ミラーの固有振動数が検査できることは明らかである。その場合、サンプル毎に例えば５Ｈｚ刻みにランク分けし、どのランクであるかを表示または検知可能なラベリングを施し、サンプルを取り付けるときに、取り付けた光走査装置または画像形成装置にランクを入力することによって、振動ミラーの固有振動数のばらつきに対応して副走査方向の画像のズレを補償することができるということは明白である。
【００３１】
スイープする周波数は上記の例のように順番ではなく、ばらつきのなかでも頻度の高い所から発振させて行き固有振動数の検知時間の短縮を図ることができる。あるいは、最初は１０Ｈｚ刻みにおおまかに固有振動数を把握し、次に５Ｈｚ刻み、１Ｈｚ刻み、０．５Ｈｚ刻み、０．１Ｈｚ刻みなど、順次細かい分解能で把握していく手順をおこなうとより素早く正確に固有振動数が算出できる。
また、四連タンデム方式のようなカラー画像形成装置においても、副走査方向ドット位置合わせは複数カラーの重ね合わせ時にも画像品質の向上に非常に寄与するので、本発明をタンデム型カラー画像形成装置に適用することでより高品質なカラー画像を取得することができる。
【００３２】
振動のきっかけとなる入力は電気信号に限ったことではなく、振動ミラーがそのサンプルの固有振動数で振動するためには例えばねじり方向の衝撃力など、きっかけとなる物理的なエネルギーを与えてやっても振動するので、何らかの物理エネルギーを与える方法で駆動してもよい。さらに固有振動数を検知する方法は光センサに限らず、加速度ピックアップというような直接振動を検知する手法や、マイクロフォンで振動ミラーから発生する音波の周波数を測定する方法で代用することもできる。
【００３３】
図１４は光走査装置を搭載した画像形成装置の例を示す図である。
感光体ドラム９０１の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラにトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、ドラムに残ったトナーを掻き取って備蓄するクリーニングケース９０５が配置される。感光体ドラムへは振動ミラーの往復走査により１周期で２ライン毎の画像記録が行われる。
上記した画像形成ステーションは転写ベルト９０６の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。
一方、記録紙は給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送りだされ、転写ベルトからトナー画像が転写されて、定着ローラ９１０で定着して排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】４ステーションを単一の振動ミラーにより走査する画像形成装置を示す図である。
【図２】ハウジングに形成された光源部の斜視図である。
【図３】振動ミラーに対する各光束の角度関係を説明するため図である。
【図４】実施例における光走査装置に用いる振動ミラーモジュールの分解斜視図である。
【図５】光学ハウジングに装着された振動ミラーモジュールを示す図である。
【図６】振動ミラーを説明するための図である。
【図７】振動ミラー基板の分解斜視図である。
【図８】折返しミラー支持まで含めたハウジングの形態を示す図である。
【図９】振動ミラーの製造時に発生する固有振動数のサンプル数Ｎの分布を示す図である。
【図１０】個別の振動ミラーの固有振動数の例を示す図である。
【図１１】光走査装置の一例を示す図である。
【図１２】同期検知センサから発生する信号の様子を示す図である。
【図１３】本発明の光走査装置および画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】光走査装置を搭載した画像形成装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０１〜１０４      感光体ドラム
１０６      振動ミラー
１０７、１０８      光源部
１２０      走査レンズ
４４１      振動ミラー面
４４２      ねじり梁
【図１】
2009223057.tif 000003
【図２】
2009223057.tif 000004
【図３】
2009223057.tif 000005
【図４】
2009223057.tif 000006
【図５】
2009223057.tif 000007
【図６】
2009223057.tif 000008
【図７】
2009223057.tif 000009
【図８】
2009223057.tif 000010
【図９】
2009223057.tif 000011
【図１０】
2009223057.tif 000012
【図１１】
2009223057.tif 000013
【図１２】
2009223057.tif 000014
【図１３】
2009223057.tif 000015
【図１４】
2009223057.tif 000016