JP4830470B2 - Optical scanning device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、振動する偏向ミラー面によって光ビームを偏向して被走査面上で光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置、ならびに該装置を装備する画像形成装置に関するものである。 This invention relates to an optical scanning equipment for scanning the light beam in the main scanning direction to deflect the light beam surface to be scanned by the deflection mirror surface which vibrates, and an image forming apparatus equipped with the device.
この種の光走査装置を用いる装置としては、例えばレーザプリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの画像形成装置がある。この画像形成装置では、感光体ドラムなどの潜像担持体の表面に形成すべきトナー像に関連する画像データに対して階調再現処理などの画像処理を加えて画像信号が形成される。また、この画像形成装置では、光走査装置として露光ユニットが設けられており、該露光ユニットが画像データに対応する潜像を潜像担持体上に形成する。例えば特許文献１に記載の露光ユニットでは、光源として半導体レーザが用いられ、上記画像信号に基づき光源からの光ビームが変調されるとともに、該変調光ビームが光偏向素子（本願発明の偏向手段に相当）の偏向ミラー面により偏向されて主走査方向への光ビームの走査が行われる。そして、走査光ビームは結像レンズにより感光体ドラム表面に結像されてスポット潜像を形成する。こうして形成されるスポット潜像は現像部により現像されて該スポット潜像位置にドットが形成されて画像データに対応するトナー像が形成される。
Examples of apparatuses using this type of optical scanning apparatus include image forming apparatuses such as laser printers, copiers, and facsimile machines. In this image forming apparatus, an image signal such as a gradation reproduction process is added to image data related to a toner image to be formed on the surface of a latent image carrier such as a photoconductive drum to form an image signal. In this image forming apparatus, an exposure unit is provided as an optical scanning device, and the exposure unit forms a latent image corresponding to the image data on the latent image carrier. For example, in the exposure unit described in
このように構成された露光ユニット（光走査装置）では、光偏向素子により光ビームを走査しながら該走査光ビームを結像レンズにより感光体ドラムの表面（被走査面）に結像しているため、走査光ビームと結像レンズとの相対関係が重要となってくる。特に、上記した光偏向素子では偏向ミラー面が正弦振動するため、等速走査性を確保するために、結像レンズとして、
ｒ＝ｆ・ａｒｃｓｉｎθ
ただし、ｒは被走査面上での光軸からの結像位置までの距離、
θは結像レンズへの光ビームの入射角、
なる特性を有するアークサインθレンズが用いられている。このアークサインθレンズは主走査方向において対称な光学特性を有している。したがって、光ビームの走査中心がアークサインθレンズの対称中心と不一致となると、被走査面（感光体ドラムの表面）での光ビームの走査速度が等速とならず、画像形成装置において画像品質の低下を招いてしまう。
In the exposure unit (optical scanning device) configured in this manner, the scanning light beam is imaged on the surface (scanned surface) of the photosensitive drum by the imaging lens while scanning the light beam by the light deflection element. For this reason, the relative relationship between the scanning light beam and the imaging lens becomes important. In particular, in the optical deflection element described above, the deflecting mirror surface sine vibrates, so as to ensure constant speed scanning,
r = f · arcsinθ
Where r is the distance from the optical axis to the imaging position on the scanned surface,
θ is the incident angle of the light beam to the imaging lens,
An arc sine θ lens having the following characteristics is used. The arc sine θ lens has optical characteristics that are symmetrical in the main scanning direction. Therefore, when the scanning center of the light beam does not coincide with the symmetry center of the arc sine θ lens, the scanning speed of the light beam on the surface to be scanned (the surface of the photosensitive drum) does not become constant, and the image quality in the image forming apparatus Will be reduced.
ここで、光ビームの走査中心をアークサインθレンズの対称中心と一致させるために、偏向ミラー面の振動中心を調整することが従来より提案されている。例えば光偏向素子の取付位置をオペレータが手動により変位すると、その変位に伴って偏向ミラー面の振動中心が調整され、その結果、光ビームの走査中心をアークサインθレンズの対称中心と一致させることができる。しかしながら、このような機械的な位置調整には精度に限界があり、光ビームを理想的に走査させることが困難であった。また、このような光走査装置を用いて画像形成を行うと、所望の走査速度で潜像形成を行うことができず、良好な画像を得ることができないという問題が発生することがあった。 Here, in order to make the scanning center of the light beam coincide with the symmetry center of the arc sine θ lens, it has been conventionally proposed to adjust the vibration center of the deflection mirror surface. For example, when the operator manually displaces the mounting position of the light deflection element, the vibration center of the deflection mirror surface is adjusted according to the displacement, and as a result, the scanning center of the light beam coincides with the symmetry center of the arc sine θ lens. Can do. However, such mechanical position adjustment has a limit in accuracy, and it is difficult to ideally scan the light beam. Further, when image formation is performed using such an optical scanning device, there is a problem that a latent image cannot be formed at a desired scanning speed and a good image cannot be obtained.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、振動する偏向ミラー面によって主走査方向に光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置および方法において、偏向ミラー面の振動中心を高精度に調整して光ビームの走査性を向上させることを第１目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in an optical scanning apparatus and method for scanning a light beam on a surface to be scanned in a main scanning direction by a vibrating deflecting mirror surface, the vibration center of the deflecting mirror surface is accurately determined. The first object is to improve the scanning performance of the light beam by adjusting.
また、この発明は、高精度な潜像を潜像担持体上に形成して高品質な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを第２目的とする。 A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of obtaining a high-quality image by forming a highly accurate latent image on a latent image carrier.
この発明にかかる光走査装置は、光を所定の方向に走査させる光走査装置であって、上記第１目的を達成するため、光を射出する光源と、駆動軸を有し且つ反射面を有する可動部材と、圧電アクチュエーターにより可動部材を駆動軸回りに振動駆動する振動駆動部とを有し、光源からの光を反射面により偏向して所定の方向に走査させる偏向手段と、電圧が変動するミラー駆動信号を圧電アクチュエーターに与えて可動部材を振動させるミラー駆動部とを備え、ミラー駆動部はミラー駆動信号にオフセット電圧を加えた信号を圧電アクチュエーターの全部または一部に与えて反射面の振動中心の方向を調整し、偏向手段は、支持部を有するベース部と、その外側端部および該外側端部の両端部の各々から内側端部に伸びる２本の第１アーム部が支持部に固定された固定子と、その外側端部が支持部に固定されるとともに、該外側端部の両端部の各々から内側端部に伸びる２本の第２アーム部のうちの一方アーム部が支持部に固定される一方、他方アーム部が自由端となっている振動子と、駆動軸が第１アーム部と第２アーム部との中間に位置するように配置された可動部材を、駆動軸に対して固定子側で第１アーム部と連結する第１捩じりバネ部と、駆動軸に対して振動子側で可動部材を第２アーム部と連結する第２捩じりバネ部とをさらに備え、振動駆動部は、ベース部と他方アーム部との間に介挿された圧電アクチュエーターを有し、圧電アクチュエーターの一方端がベース部に接続されるとともに、他方端が他方アーム部に接続され、しかも、ミラー駆動部はミラー駆動信号にオフセット電圧を加えた信号を圧電アクチュエーターに与えることを特徴としている。 An optical scanning device according to the present invention is an optical scanning device that scans light in a predetermined direction. In order to achieve the first object, the optical scanning device has a light source that emits light, a drive shaft, and a reflective surface. A voltage that fluctuates, including a movable member and a vibration drive unit that vibrates and drives the movable member around a drive axis by a piezoelectric actuator, deflects light from the light source by a reflecting surface, and scans in a predetermined direction. A mirror drive unit that applies a mirror drive signal to the piezoelectric actuator to vibrate the movable member, and the mirror drive unit applies a signal obtained by adding an offset voltage to the mirror drive signal to all or part of the piezoelectric actuator to vibrate the reflecting surface. adjust the direction of the center, the deflecting means, the base portion and the first arm portion from each of the both end portions of the two inwardly extending end portion of its outer end and said outer end portion having a support portion A stator fixed to the support portion, and one arm of two second arm portions extending from each of both ends of the outer end portion to the inner end portion while the outer end portion is fixed to the support portion. And a movable member disposed so that the drive shaft is positioned between the first arm portion and the second arm portion, while the vibrator is fixed to the support portion and the other arm portion is a free end. A first torsion spring portion connected to the first arm portion on the stator side with respect to the drive shaft, and a second torsion portion connecting the movable member to the second arm portion on the vibrator side with respect to the drive shaft. The vibration drive unit further includes a piezoelectric actuator interposed between the base unit and the other arm unit, and one end of the piezoelectric actuator is connected to the base unit, and the other end is connected to the other unit. The mirror drive unit is connected to the arm unit, and the mirror drive signal It is characterized by providing a signal obtained by adding the offset voltage to the piezoelectric actuator.
このように構成された発明（光走査装置）では、ミラー駆動信号が圧電アクチュエーターに与えられると、圧電アクチュエーターが伸縮することによって可動部材が駆動軸回りに振動する。これによって、反射面はミラー駆動信号に応じた振幅で振動する。この明細書では、このときの振動中心を「補正前振動中心」と称する。また、本発明では、ミラー駆動信号を一律に圧電アクチュエーターに与えるのではなく、圧電アクチュエーターの全部または一部に対してミラー駆動信号にオフセット電圧を加えた信号が与えられる。そして、この信号を受けた圧電アクチュエーターの伸縮動作はミラー駆動信号を受けたときの伸縮動作からオフセット電圧分だけシフトする。これにより、オフセット電圧に応じて反射面の振動中心が補正前振動中心から変位する。このようにオフセット電圧を設定することにより該オフセット電圧に相当する量だけ反射面の振動中心を補正前振動中心から高精度に変位させることができ、光ビームの走査性を向上させることができる。なお、この明細書では、オフセット電圧の付与により補正された振動中心を「補正後振動中心」と称する。
In the thus configured invention (optical scanning equipment), the mirror drive signal is applied to the piezoelectric actuator, the movable member oscillates to the drive axis by the piezoelectric actuator expands and contracts. As a result, the reflecting surface vibrates with an amplitude corresponding to the mirror drive signal. In this specification, the vibration center at this time is referred to as “vibration center before correction”. In the present invention, the mirror drive signal is not uniformly applied to the piezoelectric actuator, but a signal obtained by adding an offset voltage to the mirror drive signal is applied to all or a part of the piezoelectric actuator. The expansion / contraction operation of the piezoelectric actuator receiving this signal is shifted by the offset voltage from the expansion / contraction operation when receiving the mirror drive signal. Thereby, the vibration center of the reflecting surface is displaced from the vibration center before correction according to the offset voltage. By setting the offset voltage in this way, the vibration center of the reflecting surface can be displaced from the pre-correction vibration center by an amount corresponding to the offset voltage with high accuracy, and the scanning performance of the light beam can be improved. In this specification, the vibration center corrected by applying the offset voltage is referred to as “corrected vibration center”.
ここで、所定の方向において対称な光学特性を有し、且つ偏向手段により走査される光を所定の面に結像する光学系をさらに備えた光走査装置においては、次のようにオフセット電圧を調整することができる。すなわち、ミラー駆動部がオフセット電圧を調整して反射面の振動中心を調整して所定方向における走査光の走査中心を光学系の対称中心に一致させると、所定面での光の結像特性や走査特性などが主走査方向において対称となり、良好な光走査が可能となる。例えば正弦振動する反射面に対応してアークサインθレンズにより光学系を構成した光走査装置では、オフセット電圧の調整により走査光の走査中心を光学系の対称中心に一致させると、優れた等速走査性で光を所定面上で走査させることができる。 Here, in the optical scanning device further including an optical system that has optical characteristics that are symmetrical in a predetermined direction and that forms an image of light scanned by the deflecting means on a predetermined surface, the offset voltage is set as follows. Can be adjusted. That is, when the mirror drive unit adjusts the offset voltage to adjust the vibration center of the reflecting surface so that the scanning center of the scanning light in the predetermined direction matches the symmetry center of the optical system, the imaging characteristics of light on the predetermined surface and Scanning characteristics and the like are symmetric in the main scanning direction, and good optical scanning is possible. For example, in an optical scanning device in which an optical system is configured by an arc sine θ lens corresponding to a reflecting surface that vibrates sinusoidally, if the scanning center of scanning light coincides with the symmetry center of the optical system by adjusting the offset voltage, excellent constant speed Scanning allows light to be scanned on a predetermined surface.
また、このように構成された光走査装置を用いることで高精度な潜像を潜像担持体上に形成することができ、該潜像を現像することで高品質な画像を得ることができる。 Moreover, a high-precision latent image can be formed on the latent image carrier by using the thus configured optical scanning device, and a high-quality image can be obtained by developing the latent image. .
図１はこの発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、いわゆるタンデム方式のカラープリンタであり、潜像担持体としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを装置本体５内に並設している。そして、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。すなわち、この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリなどを有するメインコントローラ１１に与えられると、この画像形成指令に対応する画像信号や制御信号などがメインコントローラ１１からエンジンコントローラ１０やエンジン部ＥＧに与えられる。そして、エンジンコントローラ１０のＣＰＵがエンジン部ＥＧの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートＳに画像形成指令に対応する画像を形成する。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This image forming apparatus is a so-called tandem type color printer, and yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) four-color photoconductors 2Y, 2M, and 2C as latent image carriers. 2K are arranged in the apparatus
このエンジン部ＥＧでは、４つの感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋのそれぞれに対応して帯電ユニット、現像ユニット、露光ユニットおよびクリーニング部が設けられている。このように、各トナー色ごとに、感光体、帯電ユニット、現像ユニット、露光ユニットおよびクリーニング部を備えて該トナー色のトナー像を形成する画像形成手段が設けられている。なお、これらの画像形成手段（感光体、帯電ユニット、現像ユニット、露光ユニットおよびクリーニング部）の構成はいずれの色成分についても同一であるため、ここではイエローに関する構成について説明し、その他の色成分については相当符号を付して説明を省略する。 In the engine unit EG, a charging unit, a developing unit, an exposure unit, and a cleaning unit are provided for each of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K. As described above, for each toner color, an image forming unit is provided that includes a photoreceptor, a charging unit, a developing unit, an exposure unit, and a cleaning unit, and forms a toner image of the toner color. The configuration of these image forming means (photosensitive member, charging unit, developing unit, exposure unit, and cleaning unit) is the same for all color components. Therefore, the configuration relating to yellow will be described here, and the other color components will be described. Are denoted by corresponding reference numerals, and description thereof is omitted.
感光体２Ｙは図１の矢印方向（副走査方向）に回転自在に設けられている。また、感光体２Ｙの周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３Ｙ、現像ユニット４Ｙおよびクリーニング部（図示省略）がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３Ｙは例えばスコロトロン帯電器で構成されており、帯電バイアス印加によって感光体２Ｙの外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。そして、この帯電ユニット３Ｙによって帯電された感光体２Ｙの外周面に向けて露光ユニット６Ｙから走査光ビームＬyが照射される。これによって画像形成指令に含まれるイエロー画像データに対応する静電潜像が感光体２Ｙ上に形成される。このように露光ユニット６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）は本発明にかかる光走査装置に相当するが、その構成および動作については後で詳述する。
The photoreceptor 2Y is rotatably provided in the arrow direction (sub-scanning direction) in FIG. Further, a charging unit 3Y, a developing unit 4Y, and a cleaning unit (not shown) are arranged around the photoreceptor 2Y along the rotation direction. The charging unit 3Y is composed of, for example, a scorotron charger, and uniformly charges the outer peripheral surface of the photoreceptor 2Y to a predetermined surface potential by applying a charging bias. Then, a scanning light beam Ly is emitted from the
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４Ｙによってトナー現像される。この現像ユニット４Ｙはイエロートナーを内蔵している。そして、現像バイアスが現像ローラ４１Ｙに印加されると、現像ローラ４１Ｙ上に担持されたトナーが感光体２Ｙの表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着する。その結果、感光体２Ｙ上の静電潜像がイエローのトナー像として顕像化される。 The electrostatic latent image formed in this way is developed with toner by the developing unit 4Y. The developing unit 4Y contains yellow toner. When a developing bias is applied to the developing roller 41Y, the toner carried on the developing roller 41Y partially adheres to each surface portion of the photoreceptor 2Y according to the surface potential. As a result, the electrostatic latent image on the photoreceptor 2Y is visualized as a yellow toner image.
現像ユニット４Ｙで現像されたイエロートナー像は、一次転写領域ＴＲy1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。また、イエロー以外の色成分についても、イエローと全く同様に構成されており、感光体２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上にマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像がそれぞれ形成されるとともに、一次転写領域ＴＲm1、ＴＲc1、ＴＲk1でそれぞれ中間転写ベルト７１上に一次転写される。
The yellow toner image developed by the developing unit 4Y is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 71 of the
この転写ユニット７は、２つのローラ７２、７３に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７２を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｒ2に回転させるベルト駆動部（図示省略）とを備えている。また、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して不図示の電磁クラッチにより当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７４が設けられている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、一次転写タイミングを制御することで各トナー像を重ね合わせてカラー画像を中間転写ベルト７１上に形成するとともに、カセット８から取り出されて中間転写ベルト７１と二次転写ローラ７４との間の二次転写領域ＴＲ2に搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。一方、モノクロ画像をシートＳに転写する場合には、ブラックトナー像のみを感光体２Ｋに形成するとともに、二次転写領域ＴＲ2に搬送されてくるシートＳ上にモノクロ画像を二次転写する。また、こうして画像の２次転写を受けたシートＳは定着ユニット９を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に向けて搬送される。
The
なお、中間転写ベルト７１へトナー像を一次転写した後の各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、不図示の除電手段によりその表面電位がリセットされ、さらに、その表面に残留したトナーがクリーニング部により除去された後、帯電ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋにより次の帯電を受ける。 The surface potential of each of the photoreceptors 2Y, 2M, 2C, and 2K after the toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 71 is reset by a neutralizing unit (not shown), and the toner remaining on the surface is cleaned. Then, the next charging is performed by the charging units 3Y, 3M, 3C, and 3K.
また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ７５および濃度センサが配置されている。これらのうち、クリーナ７５は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７２に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７２側に移動した状態でクリーナ７５のブレードがローラ７２に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。
A
図３は図１の画像形成装置に装備された露光ユニットの構成を示す主走査断面図であり、図４は図３の露光ユニットにおける光ビームの走査範囲を示す図であり、図５は図１の画像形成装置の露光ユニットおよび露光ユニットを制御するための露光制御ユニットを示す図である。また、図６および図７は第１実施形態における露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図である。また、図８は偏向器に与えられる信号を示す図である。さらに、図９は偏向器の動作を示す主走査断面図である。以下、これらの図面を参照しつつ、露光ユニット６の構成および動作について詳述する。なお、露光ユニット６および露光制御ユニット１２の構成はいずれの色成分についても同一であるため、ここではイエローに関する構成について説明し、その他の色成分については相当符号を付して説明を省略する。
3 is a main scanning sectional view showing the structure of the exposure unit equipped in the image forming apparatus of FIG. 1, FIG. 4 is a view showing the scanning range of the light beam in the exposure unit of FIG. 3, and FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an exposure control unit for controlling the exposure unit and the exposure unit of one image forming apparatus. FIGS. 6 and 7 are views showing a deflector as one component of the exposure unit in the first embodiment. FIG. 8 is a diagram showing signals given to the deflector. FIG. 9 is a main scanning sectional view showing the operation of the deflector. Hereinafter, the configuration and operation of the
図３に示すように、露光ユニット６Ｙは露光筐体６１を有している。そして、露光筐体６１に単一のレーザー光源６２が固着されており、レーザー光源６２から光ビームを射出可能となっている。このレーザー光源６２はメインコントローラ１１からの画像信号Ｓvに基づきＯＮ／ＯＦＦ制御されて該画像信号Ｓvに対応して変調された光ビームがレーザー光源６２から前方に射出される。すなわち、この実施形態では、メインコントローラ１１にビデオクロック発生部１１１が設けられており、基準周波数、例えば６８ＭＨｚのビデオクロック信号ＶＣを出力している。そして、このビデオクロック信号ＶＣを基準として画像出力部１１２がメインコントローラ１１に与えられた画像形成指令に含まれるイエロー画像データに対応する画像信号Ｓvを作成する。この画像信号Ｓvは露光ユニット６Ｙのレーザー光源６２に出力され、該画像信号Ｓvに応じて光ビームは変調され、該変調された光ビームがレーザー光源６２から前方に射出される。
As shown in FIG. 3, the
また、この露光筐体６１の内部には、レーザー光源６２からの光ビームを感光体２の表面（図示省略）に走査露光するために、コリメータレンズ６３１、シリンドリカルレンズ６３２、ミラー６４、偏向器６５、走査レンズ６６およびミラー６８が設けられている。すなわち、レーザー光源６２からの光ビームは、コリメータレンズ６３１により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、副走査方向Ｙにのみパワーを有するシリンドリカルレンズ６３２に入射される。そして、シリンドリカルレンズ６３２を調整することでコリメート光は副走査方向Ｙにおいて偏向器６５の偏向ミラー面６５１付近で結像される。このように、この実施形態では、コリメータレンズ６３１およびシリンドリカルレンズ６３２がレーザー光源６２からの光ビームを整形するビーム整形系６３として機能している。なお、この実施形態では、ビーム整形系６３と偏向器６５の偏向ミラー面６５１との間にミラー６４を設け、いわゆる斜め入射構造を構成している。すなわち、レーザー光源６２からの光ビームは、ビーム整形系６３によりビーム整形された後、ミラー６４により折り返されて偏向器６５の偏向ミラー面６５１の揺動軸（図３紙面に対して垂直な軸）と直交する基準面（紙面と平行な面）に対して鋭角をなすように偏向ミラー面６５１に入射される。
Further, in the exposure housing 61, a
この偏向器６５は半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、偏向ミラー面６５１で反射した光ビームを主走査方向Ｘに偏向可能となっている。より具体的には、偏向器６５は次のように構成されている。この偏向器６５は、その一部に切欠部６５２Ａが形成された支持部６５２Ｂを有するベース部６５２を有している。そして、支持部６５２Ｂには、切欠部６５２Ａの反対側（図７の左手側）に固定子６５３Ａが取り付けられる一方、切欠部６５２Ａ側（図７の右手側）に振動子６５３Ｂが取り付けられている。すなわち、固定子６５３Ａについては、その左外側端部および該左外側端部の両端部の各々から内側端部、つまり同図の右手側に伸びる２本の第１アーム部６５４ａ，６５４ａが支持部６５２Ｂに固定されている。また、振動子６５３Ｂについては、その左外側端部が支持部６５２Ｂに固定されるとともに、該外側端部の両端部の各々から内側端部、つまり同図の左手側に伸びる２本の第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２のうちの上方側アーム部６５４ｂ１が支持部６５２Ｂに固定される一方、下側アーム部６５４ｂ２が自由端となっている。このように、この実施形態では、上方側アーム部６５４ｂ１が本発明の「一方アーム部」に相当し、下側アーム部６５４ｂ２が本発明の「他方アーム部」に相当している。
The
また、その重心位置６５５を通る揺動軸ＡＸが第１アーム部６５４ａ，６５４ａと第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２との中間位置で各アーム部とほぼ平行となるように、矩形平板状の可動部材６５６が配置されている。この可動部材６５６では、重心位置６５５の一方側（左側）部位が第１捩じりバネ部６５７ａ，６５７ａにより第１アーム部６５４ａ，６５４ａと連結されるとともに、重心位置６５５の他方側（右側）部位が第２捩じりバネ部６５７ｂ，６５７ｂにより第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２と連結されている。つまり、偏向器６５では、固定子６５３Ａと振動子６５３Ｂとが互いに対向して外枠部を形成するとともに、固定子６５３Ａと振動子６５３Ｂは第１および第２捩じりバネ部６５７ａ，６５７ａ，６５７ｂ，６５７ｂを介して可動部材６５６と一体に接続されている。なお、この可動部材６５６の表面には、アルミニューム膜などが偏向ミラー面６５１として成膜されている。
In addition, a movable member having a rectangular flat plate shape so that the swing axis AX passing through the center of
また、上記可動部材６５６を揺動軸ＡＸ回りに振動させるために、偏向器６５には振動駆動部６５８が設けられている。この振動駆動部６５８は、揺動軸ＡＸに対して一方側（右側）に配置された積層圧電アクチュエータ部６５９ｄを備えている。すなわち、積層圧電アクチュエータ部６５９ｄは、支持部６５２Ｂの切欠部６５２Ａにおいて、ベース部６５２の右側下端部６５２ｃと振動子６５３Ｂのアーム部６５４ｂ２の自由端部との間に配置されており、その上下端面はベース部６５２と第２アーム部６５４ｂ２にそれぞれ固定されている。
In addition, a
この積層圧電アクチュエータ部６５９ｄは複数の圧電素子を所定方向Ｚに積層した圧電アクチュエーターであり、外部から与えられる信号に応じて積層方向Ｚに伸縮するものである。そのため、積層圧電アクチュエータ部６５９ｄに対して駆動電圧が周期的に変動する信号がミラー駆動部１２１から印加されると、該信号に応じて積層圧電アクチュエータ部６５９ｄが伸縮し、その結果、可動部材６５６が重心位置６５５を通る揺動軸ＡＸを中心として揺動する。例えば、図８の破線で示すように駆動電圧が０ボルトから４０ボルトまでの電圧範囲で正弦的に変化する信号（本発明の「ミラー駆動信号」に相当）をミラー駆動部１２１が積層圧電アクチュエータ部６５９ｄに与えることにより偏向ミラー面６５１が揺動軸ＡＸ回りに振動する。このときの偏向ミラー面６５１の振動中心、つまり補正前振動中心は図９の１点鎖線で示すように積層方向Ｚとほぼ平行となり、可動部材６５６を静止した状態での偏向ミラー面６５１の法線とほぼ一致する。
The laminated
これに対し、ミラー駆動信号にオフセット電圧、例えば５０ボルトを加えた信号（以下「補正済信号」という）が積層圧電アクチュエータ部６５９ｄに与えられると、偏向ミラー面６５１の振動中心は図９の破線で示すように積層方向Ｚに対して角度αだけ傾く。このように、オフセット電圧を加えることによって偏向ミラー面６５１の振動中心が補正前振動中心から補正後振動中心に変位する。したがって、オフセット電圧を設定することにより該オフセット電圧に相当する量だけ偏向ミラー面６５１の振動中心を補正前振動中心から高精度に変位させることができ、光ビームの走査性を向上させることができる。積層圧電アクチュエータ部６５９ｄとして、例えばＮＥＣトーキン株式会社製の樹脂外装型アクチュエーターＡＥ０５０５Ｄ０８を用いるとともに、オフセット電圧を５０ボルトに設定した場合、積層方向Ｚにおける積層圧電アクチュエータ部６５９ｄの最大変位量は約３μｍとなり、角度αは約０．０３゜であった。
On the other hand, when a signal obtained by adding an offset voltage, for example, 50 volts to the mirror drive signal (hereinafter referred to as “corrected signal”) is applied to the laminated
また、この実施形態では、偏向器６５の振動動作をＯＮ／ＯＦＦ制御するために、エンジンコントローラ１０にミラー駆動制御部１０１が設けられており、エンジンコントローラ１０のＣＰＵがミラー駆動制御部１０１の機能を担っている。すなわち、このミラー駆動制御部１０１は適当なタイミングで偏向器６５の動作周波数と一致する駆動周波数（例えば２ＫＨｚ）を有する駆動信号Ｓdをミラー駆動部１２１に与えて偏向器６５を振動させる。また、ミラー駆動部１２１は偏向ミラー面６５１の振動中心を補正するために補正角度量αに関す情報に基づきオフセット電圧を調整する。この補正角度量αに関する情報については、オペレータが直接入力したり、後述する光検知センサ６０の出力信号Ｈsyncに基づき算出するようにしてもよい。
In this embodiment, the mirror
そして、偏向器６５の偏向ミラー面６５１で偏向された光ビームは走査レンズ６６に向けて偏向され、走査レンズ６６および折り返しミラー６７を介して感光体２に結像され、感光体表面に光ビームのスポットが形成される。この実施形態では、走査レンズ６６として主走査方向Ｘにおいて対称な光学特性を有するレンズ系が採用されている。このため、オフセット電圧を調整することによって偏向ミラー面６５１の振動中心が補正角度量αだけ調整され、主走査方向Ｘにおける走査光ビームの走査中心が走査レンズ６６の対称中心に一致されると、感光体２の表面（被走査面）での光ビームの結像特性や走査特性などが主走査方向Ｘにおいて対称となり、良好な光走査が可能となる。さらに、偏向ミラー面６５１が正弦振動することに対応して走査レンズ６６はアークサインθレンズにより構成しているので、優れた等速走査性で光ビームを感光体２の表面上で走査させることができる。こうして、光ビームが主走査方向Ｘと平行に等速走査されて主走査方向Ｘに伸びるライン状の潜像が感光体２の表面上に形成される。なお、この実施形態では、偏向器６５により走査可能な走査範囲ＳＲ2は、図３に示すように、有効画像領域ＥＩＲ上で光ビームを走査させるための第１走査範囲ＳＲ1よりも広く設定されている。また、第１走査範囲ＳＲ1が第２走査範囲ＳＲ2の略中央部に位置しており、光軸に対してほぼ対称となっている。さらに、同図中の符号θirは有効画像領域ＥＩＲの端部に対応する偏向ミラー面６５１の振幅角を示し、符号θsは次に説明する光検知センサに対応する偏向ミラー面６５１の振幅角を示している。
Then, the light beam deflected by the deflecting
また、この実施形態では、図３および図４に示すように、走査光ビームの走査経路の一方端を折り返しミラー６９ａにより光検知センサ６０に導いている。この折り返しミラー６９ａは第２走査範囲ＳＲ2の一方端部に配置され、主走査方向Ｘの一方側（＋Ｘ）で第１走査範囲ＳＲ1を外れた位置を移動する走査光ビームを光検知センサ６０に導光する。そして、光検知センサ６０により該走査光ビームが受光されてセンサ位置（Ｈsync相当角θs）を通過するタイミングで信号が光検知センサ６０から出力される。このように、この実施形態では、光検知センサ６０によって主走査方向Ｘに走査される光ビームを主走査方向Ｘの一方側（＋Ｘ）で第１走査範囲ＳＲ1から外れた領域で検知することが可能となっている。
Further, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, one end of the scanning path of the scanning light beam is guided to the
また、この実施形態では、光検知センサ６０が第２走査範囲ＳＲ2の往路側端部に配置されているため、往路光ビームの走査初期段階で該光ビームが光検知センサ６０を通過して検知信号Ｈsyncが出力され、また復路光ビームの走査終了段階で該光ビームが光検知センサ６０を通過して検知信号Ｈsyncが出力される。このように光ビームの往復走査ごとに２回の検知信号Ｈsyncが出力される。
In this embodiment, since the
このようにして検知される信号Ｈsyncはエンジンコントローラ１０の書込タイミング調整部１０２に与えられる。この書込タイミング調整部１０２には、エンジンコントローラ１０のカウントクロック発生部１０３から計時用クロック信号が与えられており、この計時用クロック信号に基づき書込タイミング調整部１０２は検知信号Ｈsyncからの経過時間を計測し、適当なタイミングで画像出力部１１２にビデオリクエスト（書込要求）信号Ｖreqを順次出力する。そして、ビデオリクエスト信号Ｖreqを受けた画像出力部１１２がビデオクロック信号ＶＣを基準として画像信号Ｓvを出力する。このように書込タイミング調整部１０２がビデオリクエスト信号Ｖreqの出力タイミングを調整することによって主走査方向Ｘにおける潜像書込位置が調整される。なお、この実施形態では、計時用クロック信号の周波数をビデオクロック信号ＶＣのそれよりも大きな値、例えばビデオクロック信号ＶＣの周波数の４倍に設定している。これによって、ビデオリクエスト信号Ｖreqを高分解能で制御して潜像の書込開始位置を正確に制御することができる。
The signal Hsync detected in this way is given to the write
また、光検知センサ６０による走査光ビームの検知信号Ｈsyncは露光制御ユニット１２Ｙの計測部１２３にも伝達され、該計測部１２３において第１走査範囲ＳＲ1を光ビームが走査する走査時間や駆動周期などに関連する駆動情報が算出される。そして、この計測部１２３において算出された実測情報がミラー駆動部１２１に伝達され、ミラー駆動部１２１は必要に応じてオフセット電圧の調整などを行う。
The detection signal Hsync of the scanning light beam from the
以上のように、この第１実施形態によれば、図８の破線で示すミラー駆動信号を一律に積層圧電アクチュエータ部６５９ｄに与えるのではなく、オフセット電圧をミラー駆動信号に加えた信号を積層圧電アクチュエータ部６５９ｄに与えて偏向ミラー面６５１の振動中心を調整することが可能となっている。したがって、オフセット電圧に応じた補正角度量αだけ偏向ミラー面６５１の振動中心を補正前振動中心から高精度に変位させることができ、光ビームの走査性を向上させることができる。
As described above, according to the first embodiment, the mirror drive signal indicated by the broken line in FIG. 8 is not uniformly applied to the laminated
また、この第１実施形態では、主走査方向Ｘにおいて対称な光学特性を有するアークサインθレンズにより走査レンズ６６を構成している。そして、ミラー駆動部１２１が補正角度量αに応じたオフセット電圧をミラー駆動信号に加えた信号（補正済信号）を作成し、積層圧電アクチュエータ部６５９ｄに与えているため、偏向ミラー面６５１の振動中心が補正角度量αだけ変位調整されて主走査方向Ｘにおける走査光ビームの走査中心が走査レンズ６６の対称中心にほぼ一致している。したがって、優れた等速走査性で光ビームを感光体２の表面上で走査させることができる。その結果、高精度な潜像を感光体２に形成することができ、該潜像を現像することで高品質な画像を得ることができる。
In the first embodiment, the
ところで上記第１実施形態では、振動駆動部６５８が単一の積層圧電アクチュエータ部６５９ｄにより構成されているが、複数の積層圧電アクチュエータ部により構成してもよい。以下、２個の積層圧電アクチュエータ部を用いて偏向ミラー面６５１を振動させる第２実施形態と、４個の積層圧電アクチュエータ部を用いて偏向ミラー面６５１を振動させる第３実施形態とを順番に説明する。
In the first embodiment, the
＜第２実施形態＞
図１０および図１１は第２実施形態における露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図である。また、図１２は偏向器に与えられる信号を示す図である。なお、本発明にかかる光走査装置に相当する露光ユニット以外の構成は第１実施形態と同一であるため、それらの構成については説明を省略する。また、この点に関しては、その他の実施形態も同様である。
Second Embodiment
10 and 11 are views showing a deflector as one component of the exposure unit in the second embodiment. FIG. 12 is a diagram showing signals given to the deflector. Since the configuration other than the exposure unit corresponding to the optical scanning device according to the present invention is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. In this regard, the other embodiments are the same.
この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違している点は、振動子６５３Ｂの２本の第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２がともに自由端となっており、それぞれ積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄに接続されている点である。すなわち、この偏向器６５は、所定間隔だけ離間して設けられた第１および第２支持部６５２Ｃ，６５２Ｄを有するベース部６５２を有している。そして、第１（左側）支持部６５２Ｃに固定子６５３Ａが取り付けられる一方、第２（右側）支持部６５２Ｄに振動子６５３Ｂが取り付けられている。すなわち、固定子６５３Ａについては、その左外側端部および該左外側端部の両端部の各々から内側端部、つまり同図の右手側に伸びる２本の第１アーム部６５４ａ，６５４ａが第１（左側）支持部６５２Ｃに固定されている。また、振動子６５３Ｂについては、その左外側端部が第２（右側）支持部６５２Ｄに固定され、その内側端部が自由端である２本の第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２となっている。
The second embodiment is greatly different from the first embodiment in that the two second arm portions 654b1 and 654b2 of the
また、可動部材６５６は第１実施形態と同様に第１および第２捩じりバネ部６５７ａ，６５７ａ，６５７ｂ，６５７ｂを介して固定子６５３Ａと振動子６５３Ｂに接続されている。すなわち、その重心位置６５５を通る揺動軸ＡＸが第１アーム部６５４ａ，６５４ａと第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２との中間位置で各アーム部とほぼ平行となるように、矩形平板状の可動部材６５６が配置されている。この可動部材６５６では、重心位置６５５の一方側（左側）部位が第１捩じりバネ部６５７ａ，６５７ａにより第１アーム部６５４ａ，６５４ａと連結されるとともに、重心位置６５５の他方側（右側）部位が第２捩じりバネ部６５７ｂ，６５７ｂにより第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２と連結されている。
Similarly to the first embodiment, the
そして、この第２実施形態では、上記可動部材６５６を揺動軸ＡＸ回りに振動させるために、２個の積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄからなる振動駆動部６５８が設けられている。これらの積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄはともに揺動軸ＡＸに対して一方側（右側）に配置されている。すなわち、積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄは、ベース部６５２の右側上下端部６５２ｃ，６５２ｄと、振動子６５３Ｂの２本のアーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２の自由端部との間に配置されており、その上下端面はベース部６５２と第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２にそれぞれ固定されている。そして、積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄに対して、第１実施形態と同様に、駆動電圧が周期的に変動する信号が露光制御ユニット１２のミラー駆動部１２１から印加されると、該信号に応じて積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄが伸縮し、その結果、可動部材６５６が重心位置６５５を通る揺動軸ＡＸを中心として揺動する。例えば、図１２の破線で示すように駆動電圧が０ボルトから４０ボルトまでの電圧範囲でミラー駆動信号をミラー駆動部１２１が積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄに与えることにより偏向ミラー面６５１を揺動軸ＡＸ回りに振動させることができる。このときの偏向ミラー面６５１の振動中心、つまり補正前振動中心は図９の１点鎖線で示すように積層方向Ｚとほぼ平行となり、可動部材６５６を静止した状態での偏向ミラー面６５１の法線とほぼ一致する。
In the second embodiment, in order to vibrate the
これに対し、ミラー駆動信号にオフセット電圧、例えば５０ボルトを加えた補正済信号が積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄに与えられると、偏向ミラー面６５１の振動中心は図９の破線で示すように積層方向Ｚに対して角度αだけ傾く。このように、オフセット電圧を加えることによって偏向ミラー面６５１の振動中心が補正前振動中心から補正後振動中心に変位する。したがって、オフセット電圧を設定することにより該オフセット電圧に相当する量だけ偏向ミラー面６５１の振動中心を補正前振動中心から高精度に変位させることができ、光ビームの走査性を向上させることができる。なお、この第２実施形態では、２個の積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄを用いて偏向ミラー面６５１を振動させているため、オフセット電圧を同一に設定したとしても、補正角度量αは第１実施形態よりも大きくなる。積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄとして、例えばＮＥＣトーキン株式会社製の樹脂外装型アクチュエーターＡＥ０５０５Ｄ０８を用いるとともに、オフセット電圧を５０ボルトに設定した場合、積層方向Ｚにおける各積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄの最大変位量は約３μｍであり、その値自体は第１実施形態と同一であるが、角度αは第１実施形態の２倍、つまり約０．０６゜であった。
On the other hand, when a corrected signal obtained by adding an offset voltage, for example, 50 volts to the mirror drive signal is applied to the laminated
以上のように、この第２実施形態によれば、図１２の破線で示すミラー駆動信号を一律に積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄに与えるのではなく、オフセット電圧をミラー駆動信号に加えた信号を積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄに与えて偏向ミラー面６５１の振動中心を調整することが可能となっているため、基本的に第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、この第２実施形態では振動駆動部６５８が２個の積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄにより構成されているため、同一のオフセット電圧を与えた場合であっても、第１実施形態よりも大きな補正角度量αが得られる。換言すれば、小さなオフセット電圧で偏向ミラー面６５１の振動中心を調整することができるという作用効果を第２実施形態は有している。
As described above, according to the second embodiment, the mirror drive signal indicated by the broken line in FIG. 12 is not uniformly applied to the laminated
＜第３実施形態＞
図１３および図１４は第３実施形態における露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図である。また、図１５は偏向器に与えられる信号を示す図である。さらに、図１６は偏向器の動作を示す断面図である。この偏向器６５は、図１３および図１４に示すように、所定間隔だけ離間して設けられた第１および第２支持部６５２Ｃ，６５２Ｄを有するベース部６５２を有している。そして、第１および第２支持部６５２Ｃ，６５２Ｄに第１および第２振動子６５３Ｃ，６５３Ｄがそれぞれ取り付けられている。すなわち、第１（左側）振動子６５３Ｃについては、その左外側端部が第１（左側）支持部６５２Ｃに固定され、その内側端部が自由端である２本の第１アーム部６５４ａ１，６５４ａ２となっている。また、第２（右側）振動子６５３Ｄについては、その左外側端部が第２（右側）支持部６５２Ｄに固定され、その内側端部が自由端である２本の第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２となっている。
<Third Embodiment>
FIGS. 13 and 14 are views showing a deflector as one component of the exposure unit in the third embodiment. FIG. 15 is a diagram showing signals given to the deflector. FIG. 16 is a cross-sectional view showing the operation of the deflector. As shown in FIGS. 13 and 14, the
また、その重心位置６５５を通る揺動軸ＡＸが第１アーム部６５４ａ１，６５４ａ２と第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２との中間位置で各アーム部とほぼ平行となるように、矩形平板状の可動部材６５６が配置されている。この可動部材６５６では、重心位置６５５の一方側（左側）部位が第１捩じりバネ部６５７ａ，６５７ａにより第１アーム部６５４ａ１，６５４ａ２と連結されるとともに、重心位置６５５の他方側（右側）部位が第２捩じりバネ部６５７ｂ，６５７ｂにより第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２と連結されている。つまり、偏向器６５では、第１（左側）振動子６５３Ｃと第２（右側）振動子６５３Ｄとが互いに対向して外枠部を形成するとともに、第１および第２振動子６５３Ｃ，６５３Ｄは第１および第２捩じりバネ部６５７ａ，６５７ａ，６５７ｂ，６５７ｂを介して可動部材６５６と一体に接続されている。なお、この可動部材６５６の表面には、アルミニューム膜などが偏向ミラー面６５１として成膜されている。
Further, a movable member having a rectangular flat plate shape so that the swing axis AX passing through the center of
そして、この第３実施形態では、上記可動部材６５６を揺動軸ＡＸ回りに振動させるために、４個の積層圧電アクチュエータ部６５９ａ〜６５９ｄからなる振動駆動部６５８が設けられている。すなわち、振動駆動部６５８は、揺動軸ＡＸに対する一方側（左側）に配置された第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂと、揺動軸ＡＸに対する他方側（右側）に配置された第２積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄとを備えている。この第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂは、ベース部６５２の左側上下端部６５２ａ，６５２ｂと、第１振動子６５３Ｃの２本のアーム部６５４ａ１，６５４ａ２の自由端部との間に配置されており、その上下端面はベース部６５２と第１アーム部６５４ａ１，６５４ａ２にそれぞれ固定されている。また、第２積層圧電アクチュエータ部６５９ｂ１，６５９ｂ２は、ベース部６５２の右側上下端部６５２ｃ，６５２ｄと、第２振動子６５３Ｄの２本のアーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２の自由端部との間に配置されており、その上下端面はベース部６５２と第２アーム部６５４ｂ１，６５４ｂ２にそれぞれ固定されている。そして、第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂと、第２積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄとには互いに逆位相の電圧が露光制御ユニット１２から印加される。
In the third embodiment, a
各積層圧電アクチュエータ部６５９ａ〜６５９ｄは複数の圧電素子を所定方向Ｚに積層した圧電アクチュエーターであり、外部から与えられる信号に応じて積層方向Ｚに伸縮変動するものである。そのため、第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂと、第２積層圧電アクチュエータ部６５９ｃ，６５９ｄに対して逆位相の電圧が印加されると、第１実施形態や第２実施形態と同一原理により、可動部材６５６が重心位置６５５を通る揺動軸ＡＸを中心として揺動する。例えば、図１５の破線で示すように駆動電圧が０ボルトから４０ボルトまでの電圧範囲でミラー駆動信号をミラー駆動部１２１が積層圧電アクチュエータ部６５９ａ〜６５９ｄに与えることにより偏向ミラー面６５１を揺動軸ＡＸ回りに振動させることができる。このときの偏向ミラー面６５１の振動中心、つまり補正前振動中心は図１６の１点鎖線で示すように積層方向Ｚとほぼ平行となり、可動部材６５６を静止した状態での偏向ミラー面６５１の法線とほぼ一致する。
Each of the stacked
これに対し、ミラー駆動信号にオフセット電圧、例えば５０ボルトを加えた補正済信号が第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂに与えられると、偏向ミラー面６５１の振動中心は図１６の破線で示すように積層方向Ｚに対して角度αだけ傾く。このように、オフセット電圧を加えることによって偏向ミラー面６５１の振動中心が補正前振動中心から補正後振動中心に変位する。したがって、オフセット電圧を設定することにより該オフセット電圧に相当する量だけ偏向ミラー面６５１の振動中心を補正前振動中心から高精度に変位させることができ、光ビームの走査性を向上させることができる。
On the other hand, when a corrected signal obtained by adding an offset voltage, for example, 50 volts, to the mirror drive signal is given to the first laminated
ここで、積層圧電アクチュエータ部６５９ａ〜６５９ｄとして、例えばＮＥＣトーキン株式会社製の樹脂外装型アクチュエーターＡＥ０５０５Ｄ０８を用いるとともに、オフセット電圧を５０ボルトに設定した場合、積層方向Ｚにおける各積層圧電アクチュエータ部６５９ａ〜６５９ｄの最大変位量は約２．５μｍとなり、角度αは約０．０５゜であった。
Here, as the laminated
以上のように、この第３実施形態によれば、図１５の破線で示すミラー駆動信号を一律に積層圧電アクチュエータ部６５９ａ〜６５９ｄに与えるのではなく、オフセット電圧をミラー駆動信号に加えた信号を積層圧電アクチュエータ部６５９ａ〜６５９ｄに与えて偏向ミラー面６５１の振動中心を調整することが可能となっているため、基本的に第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、この第３実施形態では振動駆動部６５８が４個の積層圧電アクチュエータ部６５９ａ〜６５９ｄにより構成されているため、同一のオフセット電圧を与えた場合であっても、第１実施形態よりも大きな補正角度量αが得られる。換言すれば、小さなオフセット電圧で偏向ミラー面６５１の振動中心を調整することができるという作用効果を第３実施形態は有している。
As described above, according to the third embodiment, the mirror drive signal indicated by the broken line in FIG. 15 is not uniformly applied to the laminated
また、この第３実施形態では、振動駆動部６５８が４個の積層圧電アクチュエータ部６５９ａ〜６５９ｄにより構成されているため、上記オフセット電圧とは別のオフセット電圧をさらにミラー駆動信号に加えることで揺動軸ＡＸを副走査方向Ｙに対して傾けることができる。このため、次のような作用効果をさらに奏することができる。以下、図１７および図１８を参照しつつ説明する。
In the third embodiment, since the
図１７は第３実施形態において偏向器に与えられる信号の他の例を示す図である。図１８は偏向器の動作を示す副走査断面図である。ここでは、揺動軸方向ＡＸにおいて可動部材６５６に対して下方側（図１３の下側）に位置する第１および第２圧電アクチュエーター部６５９ｂ，６５９ｄにオフセット電圧（振幅中心調整用電圧Ｖof1）とは別のオフセット電圧（面傾斜調整用電圧Ｖof2）をさらに与えて光源６２からの光ビームが偏向ミラー面６５１に入射する角度を調整する。すなわち、図１７の破線で示すように、第１圧電アクチュエーター部６５９ａ，６５９ｂに同一の補正済信号を与えるとともに、第２圧電アクチュエーター部６５９ｃ，６５９ｄにミラー駆動信号を与えると、偏向ミラー面６５１を揺動軸ＡＸ回りに振動させることができる。
FIG. 17 is a diagram showing another example of a signal given to the deflector in the third embodiment. FIG. 18 is a sub-scan sectional view showing the operation of the deflector. Here, the offset voltage (amplitude center adjustment voltage Vof1) is applied to the first and second
これに対し、各圧電アクチュエーター部６５９ａ〜６５９ｄに以下の信号を加えると、同図の破線で示すように、偏向ミラー面６５１の振動中心が積層方向Ｚに対して角度αだけ傾くのみならず、偏向ミラー面６５１の面法線が副走査断面において積層方向Ｚに対して角度βだけ傾く。これによって、レーザー光源６２から射出された光ビームが偏向ミラー面６５１に入射する角度を調整することができる。
(a)第１圧電アクチュエーター部６５９ａ：
オフセット電圧（振幅中心調整用電圧Ｖof1）をミラー駆動信号に加えた信号、
(b)第１圧電アクチュエーター部６５９ｂ：
オフセット電圧（振幅中心調整用電圧Ｖof1）とオフセット電圧（面傾斜調整用電圧Ｖof2）とをミラー駆動信号に加えた２次元補正済信号、
(c)第２圧電アクチュエーター部６５９ｃ：
ミラー駆動信号、
(d)第１圧電アクチュエーター部６５９ｂ：
オフセット電圧（面傾斜調整用電圧Ｖof2）をミラー駆動信号に加えた信号、
ここで、積層圧電アクチュエータ部６５９ａ〜６５９ｄとして、例えばＮＥＣトーキン株式会社製の樹脂外装型アクチュエーターＡＥ０５０５Ｄ０８を用い、振幅中心調整用オフセット電圧を５０ボルトに設定するとともに、面傾斜調整用オフセット電圧を２０ボルトに設定した場合、補正角度量αは約０．０５゜となり、補正角度量βは約０．０１゜となった。
On the other hand, when the following signals are applied to the
(a) First
A signal obtained by adding an offset voltage (amplitude center adjustment voltage Vof1) to the mirror drive signal;
(b) First
A two-dimensional corrected signal obtained by adding an offset voltage (amplitude center adjustment voltage Vof1) and an offset voltage (surface inclination adjustment voltage Vof2) to the mirror drive signal;
(c) Second
Mirror drive signal,
(d) First
A signal obtained by adding an offset voltage (surface tilt adjustment voltage Vof2) to the mirror drive signal,
Here, as the laminated
以上のように、第３実施形態において、各圧電アクチュエーター部６５９ａ〜６５９ｄに与える信号を制御することによって偏向ミラー面６５１の振動中心を調整するのみならず、副走査断面における偏向ミラー面６５１の傾斜角度βを調整することができる。これによって露光ユニット（光走査装置）６において偏向ミラー面６５１の位置を２次元的に調整することができ、光ビームの走査性をさらに向上させることができる。また、傾斜角度βを調整することによって、感光体２の表面（被走査面）上での光ビームの走査位置を副走査方向Ｙに高精度に調整することができる。
As described above, in the third embodiment, not only the vibration center of the
＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置の露光ユニットに本発明にかかる光走査装置を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、いわゆる４サイクル方式のカラー画像形成装置あるいは単色画像を形成するモノクロ画像形成装置の露光ユニットに本発明を適用することができる。また、光走査装置の適用対象は画像形成装置に装備される露光ユニットに限定されるものではなく、光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置全般に適用することができる。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the optical scanning device according to the present invention is applied to the exposure unit of a so-called tandem color image forming apparatus, but the application target of the present invention is not limited to this, and so-called 4 The present invention can be applied to an exposure unit of a cycle type color image forming apparatus or a monochrome image forming apparatus that forms a single color image. The application target of the optical scanning device is not limited to the exposure unit provided in the image forming apparatus, and can be applied to all optical scanning devices that scan a scanning surface with a light beam.
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…感光体（潜像担持体）、４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像ユニット、 ６、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ…露光ユニット（光走査装置）、 ６２…レーザー光源、 ６５…偏向器、 ６６…走査レンズ（光学系）、 １２１…ミラー駆動部、 ６５１…偏向ミラー面、 ６５２Ｂ…支持部、 ６５２Ｃ…第１支持部、 ６５２Ｄ…第２支持部、 ６５３Ａ…固定子、 ６５３Ｂ…振動子、 ６５３Ｃ…第１振動子、 ６５３Ｄ…第２振動子、 ６５４ａ１，６５４ａ２…第１アーム部、 ６５４ｂ１，６５４ｂ２…第２アーム部、 ６５５…重心位置、 ６５６…可動部材、 ６５７ａ，６５７ａ…第１捩じりバネ部、 ６５７ｂ，６５７ｂ…第２捩じりバネ部、 ６５８…振動駆動部、 ６５９ａ〜６５９ｄ…積層圧電アクチュエータ部、 ＡＸ…揺動軸（駆動軸）、 Ｘ…主走査方向、 Ｙ…副走査方向
2Y, 2M, 2C, 2K ... photosensitive member (latent image carrier), 4Y, 4M, 4C, 4K ... developing unit, 6, 6Y, 6M, 6C, 6K ... exposure unit (optical scanning device), 62 ... laser light source 65: Deflector, 66 ... Scanning lens (optical system), 121 ... Mirror drive unit, 651 ... Deflection mirror surface, 652B ... Support unit, 652C ... First support unit, 652D ... Second support unit, 653A ...
Claims (4)
光を射出する光源と、
駆動軸を有し且つ反射面を有する可動部材と、圧電アクチュエーターにより前記可動部材を前記駆動軸回りに振動駆動する振動駆動部とを有し、前記光源からの光を前記反射面により偏向して前記所定の方向に走査させる偏向手段と、
電圧が変動するミラー駆動信号を前記圧電アクチュエーターに与えて前記可動部材を振動させるミラー駆動部とを備え、
前記ミラー駆動部は前記ミラー駆動信号にオフセット電圧を加えた信号を前記圧電アクチュエーターの全部または一部に与えて前記反射面の振動中心の方向を調整し、
前記偏向手段は、
支持部を有するベース部と、
その外側端部および該外側端部の両端部の各々から内側端部に伸びる２本の第１アーム部が前記支持部に固定された固定子と、
その外側端部が前記支持部に固定されるとともに、該外側端部の両端部の各々から内側端部に伸びる２本の第２アーム部のうちの一方アーム部が前記支持部に固定される一方、他方アーム部が自由端となっている振動子と、
前記駆動軸が前記第１アーム部と前記第２アーム部との中間に位置するように配置された前記可動部材を、前記駆動軸に対して前記固定子側で前記第１アーム部と連結する第１捩じりバネ部と、
前記駆動軸に対して前記振動子側で前記可動部材を前記第２アーム部と連結する第２捩じりバネ部とをさらに備え、
前記振動駆動部は、前記ベース部と前記他方アーム部との間に介挿された圧電アクチュエーターを有し、前記圧電アクチュエーターの一方端が前記ベース部に接続されるとともに、他方端が前記他方アーム部に接続され、しかも、
前記ミラー駆動部は前記ミラー駆動信号にオフセット電圧を加えた信号を前記圧電アクチュエーターに与えることを特徴とする光走査装置。 In an optical scanning device that scans light in a predetermined direction,
A light source that emits light;
A movable member having a drive shaft and having a reflective surface; and a vibration drive unit that vibrates and drives the movable member around the drive shaft by a piezoelectric actuator, and deflects light from the light source by the reflective surface. Deflecting means for scanning in the predetermined direction;
A mirror driving unit that vibrates the movable member by applying a mirror driving signal whose voltage varies to the piezoelectric actuator;
The mirror driving unit adjusts the direction of the vibration center of the reflecting surface by giving a signal obtained by adding an offset voltage to the mirror driving signal to all or a part of the piezoelectric actuator,
The deflection means includes
A base portion having a support portion;
A stator in which two first arm portions extending from each of the outer end portion and both end portions of the outer end portion to the inner end portion are fixed to the support portion;
The outer end portion is fixed to the support portion, and one of the two second arm portions extending from each of both end portions of the outer end portion to the inner end portion is fixed to the support portion. On the other hand, a vibrator whose other arm portion is a free end;
The movable member disposed so that the drive shaft is positioned between the first arm portion and the second arm portion is coupled to the first arm portion on the stator side with respect to the drive shaft. A first torsion spring portion;
A second torsion spring portion that connects the movable member to the second arm portion on the vibrator side with respect to the drive shaft;
The vibration drive unit includes a piezoelectric actuator interposed between the base portion and the other arm portion, and one end of the piezoelectric actuator is connected to the base portion, and the other end is the other arm. Connected to the department,
The optical scanning device characterized in that the mirror driving unit gives a signal obtained by adding an offset voltage to the mirror driving signal to the piezoelectric actuator.
光を射出する光源と、
駆動軸を有し且つ反射面を有する可動部材と、圧電アクチュエーターにより前記可動部材を前記駆動軸回りに振動駆動する振動駆動部とを有し、前記光源からの光を前記反射面により偏向して前記所定の方向に走査させる偏向手段と、
電圧が変動するミラー駆動信号を前記圧電アクチュエーターに与えて前記可動部材を振動させるミラー駆動部とを備え、
前記ミラー駆動部は前記ミラー駆動信号にオフセット電圧を加えた信号を前記圧電アクチュエーターの全部または一部に与えて前記反射面の振動中心の方向を調整し、
前記偏向手段は、
所定間隔だけ離間して設けられた第１および第２支持部を有するベース部と、
その外側端部および該外側端部の両端部の各々から内側端部に伸びる２本の第１アーム部が前記第１支持部に固定された固定子と、
前記第２支持部にその外側端部が固定される一方、その内側端部が自由端である２本の第２アーム部を有する振動子と、
前記駆動軸が前記第１アーム部と前記第２アーム部との中間に位置するように配置された前記可動部材を、前記駆動軸に対して前記固定子側で前記第１アーム部と連結する第１捩じりバネ部と、
前記駆動軸に対して前記振動子側で前記可動部材を前記第２アーム部と連結する第２捩じりバネ部とをさらに備え、
前記振動駆動部は、前記ベース部と各第２アーム部との間に介挿された圧電アクチュエーターを有し、各圧電アクチュエーターの一方端が前記ベース部に接続されるとともに、他方端が前記第２アーム部に接続され、しかも、
前記ミラー駆動部は前記ミラー駆動信号にオフセット電圧を加えた信号を前記圧電アクチュエーターに与えることを特徴とする光走査装置。 In an optical scanning device that scans light in a predetermined direction,
A light source that emits light;
A movable member having a drive shaft and having a reflective surface; and a vibration drive unit that vibrates and drives the movable member around the drive shaft by a piezoelectric actuator, and deflects light from the light source by the reflective surface. Deflecting means for scanning in the predetermined direction;
A mirror driving unit that vibrates the movable member by applying a mirror driving signal whose voltage varies to the piezoelectric actuator;
The mirror driving unit adjusts the direction of the vibration center of the reflecting surface by giving a signal obtained by adding an offset voltage to the mirror driving signal to all or a part of the piezoelectric actuator,
The deflection means includes
A base portion having first and second support portions provided at a predetermined interval apart from each other;
A stator in which two first arm portions extending from the outer end portion and both ends of the outer end portion to the inner end portion are fixed to the first support portion;
A vibrator having two second arm portions whose outer end portions are fixed to the second support portion and whose inner end portions are free ends;
The movable member disposed so that the drive shaft is positioned between the first arm portion and the second arm portion is coupled to the first arm portion on the stator side with respect to the drive shaft. A first torsion spring portion;
A second torsion spring portion that connects the movable member to the second arm portion on the vibrator side with respect to the drive shaft;
The vibration drive unit includes a piezoelectric actuator interposed between the base unit and each second arm unit, and one end of each piezoelectric actuator is connected to the base unit, and the other end is connected to the first unit. Connected to two arms,
The optical scanning device characterized in that the mirror driving unit gives a signal obtained by adding an offset voltage to the mirror driving signal to the piezoelectric actuator.
前記ミラー駆動部は前記オフセット電圧を調整して前記反射面の振動中心の方向を調整して前記所定の方向における走査光の走査中心を前記光学系の対称中心に一致させる請求項１または２に記載の光走査装置。 An optical system having optical characteristics that are symmetrical in the predetermined direction and that forms an image of light scanned by the deflecting unit on a predetermined surface;
The mirror driving section to claim 1 or 2 to coincide with the center of symmetry of the optical system to scan the center of the scanning light in the predetermined direction by adjusting the direction of the vibration center of the reflective surface by adjusting the offset voltage The optical scanning device described.
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