JP5264337B2 - 光学走査装置及びそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＢＰ、デジタル複写機、またはデジタルＦＡＸ等の画像形成装置において、レーザービームを用いて光書き込みを行う光学走査装置、及びそれを備える画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置のカラー化が進んでおり、特にモノクロと同じスピードで高速印刷が可能な、所謂タンデム方式の画像形成装置が広く知られている。タンデム方式とは、各トナー色ごとに光学走査系を設け、各々の光学走査系において形成されたトナー画像を重ね合わせて所望の画像を得る画像形成方式である。

このようなタンデム方式を有する画像形成装置として、複数の光学走査系に対して共通の回転多面鏡を備えるタイプのものが数多く提案されている。

その中でも回転多面鏡を、正弦波振動する１枚のミラーに置き換えたものが提案されている（特許文献１、特許文献２）。

特許文献１には、４色分のビームを振動する１枚のミラーの片側面で偏向走査し、走査されたビームを色毎に分離して、各々の感光体の表面に導光する構成が開示されている。

また、特許文献２には、振動する１枚の両面ミラーの両面を使ってビームを偏向走査し、偏向走査されたビームを色毎に分離して、各々のビームに対応して設けられた感光体の表面に導光する構成が開示されている。

さらに特許文献２には、両面ミラーを用いるタイプだけでなく、各々独立した片側鏡面のミラーを別々な揺動軸で軸支し、反鏡面側が向き合うように並べ、両面ミラーに近い形でビームの偏向走査を行う構成も開示されている。
特開２００６−２４３０３４号公報 特開２００６−２９２８９１号公報

しかしながら、上記従来の光学走査装置及びそれを備える画像形成装置では、以下に示す問題を生じる。

上記従来の光学走査装置では、揺動軸上に設けられたミラーは１枚（或いは２枚貼合せの一体もののミラー）である。

よって、複数の光源から１枚のミラーにビームを精度よく入射させるためには、狭いスペースにミラー、レンズ等の入射系の部材を高精度に配置する必要があり、製造コストの増大を招く可能性がある。

一方で特許文献１、特許文献２には、複数の光源から射出されたビームをハーフミラー等を用いて合成し、合成して得られたビームを振動する１枚のミラーに入射させる構成が開示されている。

しかし一般的にハーフミラーは高価であり、さらにハーフミラーの組付誤差によって生
じるミラー傾き角の２倍の角度でビームが傾いてしまうので、ハーフミラーは光路上に高精度に位置決めされる必要がある。その結果、ハーフミラーを用いる場合は製造コストが増大してしまう。

また、入射系の部材を傾けて配置することで、振動する１枚のミラー面上における偏向点を揃える構成も知られている。入射系の部材を傾ける方向としては、主走査方向に傾ける場合と、副走査方向に傾ける場合とが挙げられる。

しかし、入射系の部材を主走査方向に傾けて並べて配置する場合は、揺動するミラーが静止状態になった際に、複数の光源から射出されるビームが全て異なる方向に偏向されてしまい、各々のビームの走査中心が異なってしまう。

また、正弦振動する１枚のミラーを用いて、偏向走査されるビームの速度が感光体上で等速度になるようにすると、走査レンズに、例えばｆ・ａｒｃｓｉｎθ特性を持たせる必要がある。

しかし、４色全ての正弦波の位相が異なるので、４色全てのビームを感光体上で等速度にすることは困難である。

また、振動する１枚のミラーによってビームを偏向走査する際に、ミラーサイズを主走査方向に大きくしない場合は、ミラーの走査端で入射ビームの光束がミラー面上から外れてしまうといった、所謂ケラレが発生する。ケラレが発生すると、感光体上でスポットが肥大し、画像不良が生じる可能性がある。

一方で、入射系の部材を副走査方向に傾けて並べて配置する場合は、ミラーによって走査されたビームをそのまま感光体上まで導光すると、振動するミラーの揺動軸に直交した平面に対して傾いているビームほど、大きな走査線曲がりを有することになる。

つまり、それぞれの色に応じて大きな走査線曲がりを持つことになり、画像上では色毎に印字位置が異なってしまうので色ずれが生じてしまう。

このような色ずれの発生を防ぐために、走査線曲がりを走査レンズで補正する方法があるが、あまりに補正量が多いと結像性能が劣化し、画像不良が生じる可能性がある。

また、特許文献２のように走査ミラーの両面を用いてビームを偏向走査すると、走査ミラーの片面で偏向走査する入射系ビームは２色分で済むので、その分色ずれの発生は少なくなるが、それでも影響が無くなる訳ではない。

また、この影響を少なくするために副走査方向の傾け角を狭くすると、光源装置が並ぶピッチが狭くなり、互いのビームピッチが狭くなるので、ビーム同士が干渉する恐れがある。

また、傾け角を狭くしすぎると、ビームピッチが狭すぎてビームの分離が困難になる。なお、入射系のビームピッチを狭めるためには、複数発光点を有する半導体レーザを用いる方法もあるが、ビームの分離はさらに困難なものとなる。

また、各ビームごとのミラー偏向点を副走査方向（振動するミラーの揺動軸方向）にずらすことで入射系の副走査ピッチを広げる方法もあるが、その方法によると、走査に用いるミラーサイズが大きくなってしまう。

ここで、ミラーサイズが大きくなった場合に生じる問題について説明する。

ミラーの共振周波数は以下の式で表される。

上式において、ｆは共振周波数、Ｋはミラーを支持する梁（ねじりバネ）のバネ定数、Ｉはミラーの慣性モーメントである。ミラーサイズが大きくなると、慣性モーメントＩが大きくなるので、上式より共振周波数ｆが小さくなる。

共振周波数ｆが小さくなると、画像形成装置の書き込みスピードが低下し、スループットが落ちる、或いは解像度が低下し所望のスペックを満たさなくなるので、共振周波数ｆを元の値に維持するためには、バネ定数Ｋを上げる必要がある。

バネ定数Ｋを上げるためには、走査ミラーを支持するねじりバネの断面積を大きくすればよいが、ねじりバネの断面積を大きくすると、最大ねじれ角の時にバネにかかる応力が大きくなり、ねじりバネが破断する可能性がある。

従って、最大ねじれ時にバネにかかる応力を上げずにバネ定数を上げるには、ねじりバネを長くすることが考えられるが、ねじりバネを長くすると、光学走査装置が揺動軸方向に大型化してしまうという問題を生じる。

この現状に鑑みて本発明は、ミラーサイズを大きくせずに入射系ピッチを広げることが可能な構成で、製造コストを低減しつつ、複数のビームを精度よく偏向走査することが可能な光学走査装置及びそれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
ビームを射出する複数の光源と、
前記複数の光源から射出されたビームをそれぞれのビームに対応して設けられた感光体の表面に偏向する光偏向ユニットと、
前記光偏向ユニットにおいて偏向されたビームを前記感光体の表面に結像する結像部材と、
を備える光学走査装置において、
前記光偏向ユニットは、
ビームの偏向を行うプレート部材と、
前記プレート部材を保持する保持部材と、
単一の駆動手段と、
を有し、
前記プレート部材は、
ビームの偏向面が形成された偏向子と、
駆動力を受けて揺動する駆動子と、
前記プレート部材を前記保持部材に対して固定する固定部と、
を有し、
前記偏向子、前記駆動子、及び前記固定部がねじりバネによって直列に連結され、前記駆動子の全てが前記駆動手段から駆動力を受けて揺動することに伴って前記偏向子が揺動する構成であって、
前記偏向子と前記駆動子は、
前記固定部を挟んで両側に前記固定部に対して対称となる配列でかつ、それぞれの揺動軸が一直線上にくるように設けられ、
前記駆動手段は、
前記プレート部材の前記揺動軸方向の略中央部に対向した位置に設けられていることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために本発明にあっては、
ビームを射出する光源と、
偏向子及び駆動子を含む揺動部、及び、前記揺動部を前記ねじりバネを介して片持梁状に支持する固定部を備える偏向部材と、
前記偏向部材の固定部が固定される保持部材と、
前記駆動子を揺動させることで前記偏向子を前記固定部に対し揺動させる駆動手段と、を有し、
前記ビームを、揺動する前記偏向子によって偏向し、感光体の表面で走査させる光学走査装置において、
１つの前記固定部に対して複数の前記揺動部を有し、複数の前記揺動部と１つの前記固定部とが、１つの前記固定部が複数の前記揺動部の間に配置された状態で、前記偏向子の揺動軸方向に直列に並んでおり、
前記駆動手段は、前記揺動軸方向に関して、前記偏向部材の一方の前記揺動部の前記ねじりバネに支持されていない側の端部から他方の前記揺動部の前記ねじりバネに支持されていない側の端部までの部分に対向して配置され、
前記偏向子には、表面及び裏面に前記ビームを反射する偏向面を備え、前記表面及び裏面の偏向面でそれぞれ前記ビームを偏向することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために本発明にあっては、
複数のビームを射出する光源と、
それぞれ前記ビームを偏向する複数の偏向子、及び、前記複数の偏向子がねじりバネを介して連結された固定部を備える偏向部材と、
前記偏向部材の固定部が固定される保持部材と、
前記偏向子を前記固定部に対し揺動させる駆動手段と、
を有し、
前記複数のビームを、揺動する前記複数の偏向子によって偏向し、前記複数のビームのそれぞれに対応して設けられた感光体の表面で走査させる光学走査装置において、
前記複数の偏向子の各々は、表面及び裏面に前記ビームを反射する偏向面を備え、
前記複数の偏向子と前記固定部とが、前記固定部が前記複数の偏向子の間に配置された状態で、前記偏向子の揺動軸方向に並んで前記ねじりバネによって直列に連結され、
前記駆動手段は、前記偏向子の揺動軸方向に関して、前記複数の偏向子の間で且つ前記偏向面と重ならない位置に設けられ、
前記複数の偏向子の各々は、前記表面及び裏面の偏向面でそれぞれ前記ビームを偏向することを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、
上記の光学走査装置と、
前記感光体と、
前記感光体に形成された画像をシート材上に転写する転写手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ミラーサイズを大きくせずに入射系ピッチを広げることが可能な構成で、製造コストを低減しつつ、複数のビームを精度よく偏向走査することが可能な光学走査装置及びそれを備える画像形成装置を提供することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［第１の実施の形態］
図１〜図６を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る光学走査装置及びそれを備える画像形成装置について説明する。

（画像形成装置の全体構成）
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。図６に本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す。

画像形成を行う際は、画像情報に基づいて各々光変調されたビームＬｃ、Ｌｍ、Ｌｙ、Ｌｋが光学箱３１から射出され、射出されたビームが、各々のビームに対応して設けられた感光ドラム（感光体）３２ｃ、３２ｍ、３２ｙ、３２ｋの表面上に照射される。

各々の感光ドラムの表面は、一次帯電器３３ｃ、３３ｍ、３３ｙ、３３ｋによって予め一様に帯電されており、帯電した表面にビームＬｃ、Ｌｍ、Ｌｙ、Ｌｋが照射されることで各々の感光ドラムの表面には静電潜像が形成される。

その後、感光ドラム３２ｃ、３２ｍ、３２ｙ、３２ｋの表面に形成された静電潜像に対して現像器３４ｃ、３４ｍ、３４ｙ、３４ｋからシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナーが供給され、静電潜像はトナー像として可視像化される。

トナー像は感光ドラム３２の回転とともに転写ベルト３９（転写手段）上の位置まで搬送される。転写ベルト３９は、各々の感光ドラム３２の表面に形成されたトナー像が所定のタイミングでシート材３６上に転写されるようにシート材３６を搬送する。

かかる画像形成プロセスによって、シート材３６上にはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナー像が順に重ね合わされて転写され、シート材上に所望のカラー画像が形成される。なお、転写ベルト３９を駆動する駆動ローラ４０は、転写ベルト３９の送りを精度よく行うために、回転ムラの小さな駆動モータ（不図示）に接続されている。

所望のカラー画像が形成されたシート材３６は定着器３７に通紙され、定着器３７においてカラー画像がシート材３６上に熱定着される。その後、カラー画像が熱定着されたシート材３６は排出ローラ３８によって搬送され、画像形成装置の外部に出力される。

（光学走査装置の全体構成）
図５を参照して、本実施の形態に係る光学走査装置の全体構成について説明を行う。図５は、本実施の形態に係る光学走査装置の全体構成を示す斜視図である。

図５に示すように本実施の形態に係る光学走査装置は、ビームを射出する光源としての複数の半導体レーザ４１ｃ、４１ｍ、４１ｙ、４１ｋと、射出された複数のビームを偏向走査する光偏向ユニット１とを備えている。

また上記構成に加え、光偏向ユニット１において偏向走査されたビームが透過するｆθレンズ４４ｃｍ、４４ｙｋと、ビームを反射する第１〜第３反射ミラーとを備えている。

なお、ｆθレンズ、第１〜第３反射ミラーは、感光ドラム３２の表面にビームを結像する結像部材として設けられたものである。また、これらの結像部材と光偏向ユニット１は、不図示の光学箱に一体に収容されている。

上記構成によって、各々のビームに対応して設けられた感光ドラム３２ｃ、３２ｍ、３２ｙ、３２ｋの表面にビームを結像する際は、まず、画像情報に基づいて半導体レーザ４１ｃ、４１ｍ、４１ｙ、４１ｋからビームが射出される。

射出された計４本のビームは、光偏向ユニット１によって２本ずつ互いに異なる方向へ偏向走査される。偏向走査されたビームはそれぞれｆθレンズ４４ｃｍ、４４ｙｋを透過する。

例えば、ｆθレンズ４４ｃｍを透過した２本のビームのうち、半導体レーザ４１ｃから射出されたビームは、第１反射ミラー４５ｃで反射され、ビームＬｃとして感光ドラム３２ｃ上に結像する。

一方、半導体レーザ４１ｍから射出されたビームは、第２反射ミラー４６ｍ、第３反射ミラー４７ｍで順次反射され、ビームＬｍとして感光ドラム３２ｍ上に結像する。

同様に、ｆθレンズ４４ｙｋを透過した２本のビームのうち、半導体レーザ４１ｋから射出されたビームは、第１反射ミラー４５ｋで反射され、ビームＬｋとして感光ドラム３２ｋ上に結像する。

また、半導体レーザ４１ｙから射出されたビームは、第２反射ミラー４６ｙ、第３反射ミラー４７ｙで順次反射され、ビームＬｙとして感光ドラム３２ｙ上に結像する。

これら４本のビームが、半導体レーザ４１から射出されてからそれぞれに対応して設けられた感光ドラム３２上に結像するまで光路についてさらに詳細に説明する。

半導体レーザ４１ｃ、４１ｍ、４１ｙ、４１ｋから射出されたビームは、コリメータレンズ４２ｃ、４２ｍ、４２ｙ、４２ｋによって平行光（コリメート光）化される。その後、これらのコリメート光はシリンドリカルレンズ４３ｃ、４３ｍ、４３ｙ、４３ｋで副走査方向に圧縮され、光偏向ユニット１へ入射する。

光偏向ユニット１の詳細な構成については後述するが、本実施の形態における光偏向ユニット１には、プレート部材２が備えられており、プレート部材２にはビームの偏向面が形成され揺動可能に構成された偏向子３ｕ、３ｄが上下方向に１つずつ設けられている。

この偏向子にビームが入射すると、偏向子３ｕ、３ｄに形成された偏向面には副走査方
向に圧縮されたビームが結像し、偏向面には線像が形成される。なお、本実施の形態における偏向子３ｕ、３ｄには、表裏の両面に偏向面が形成されている。

なお、これらの偏向子の表裏の偏向面と、各々の偏向面に対応して設けられた感光ドラム３２ｃ、３２ｍ、３２ｙ、３２ｋの表面上は、副走査方向では互いに共役関係となるように構成されている。よって、偏向面の倒れ誤差に起因する感光ドラム３２の表面上での副走査方向ビームの位置ズレ、いわゆる面倒れを低減させることが可能である。

また、半導体レーザ４１から射出された４本のビームは、各々対応した感光ドラム３２ｃ、３２ｍ、３２ｙ、３２ｋ上に、最適に絞り込こまれたビームとして走査されるように、ｆθレンズ４４ｃｍ、４４ｙｋにより調整されている。

さらに、本実施の形態では、偏向子３ｕで偏向されたビームを２つのＢＤセンサ４８ｍにより光検知し、偏向子３ｄで偏向されたビームを２つのＢＤセンサ４８ｋにより光検知可能な構成とした。

この構成によれば、ＢＤセンサ４８ｍ、４８ｋからの出力信号を基準に、４つのビームの走査回毎の書き込み信号を同期させ、ビームの書き込み位置を合わせることが可能になる。

また、ＢＤセンサ４８ｍ、４８ｋからの出力信号を用いて、偏向子３ｕ、３ｄの走査振幅や走査周期を制御することも可能である。

（光偏向ユニットの構成）
図１〜図４を参照して、本実施の形態に係る光学走査装置に備えられている光偏向ユニット１の構成、及びその作用について説明を行う。

図３、図４に示すように光偏向ユニット１は、ビームの偏向を行うプレート部材２と、単一のアクチュエータ９（駆動手段）と、これらを保持するホルダ８（保持部材）とを有している。

さらに、プレート部材２はビームの偏向面が形成された偏向子３ｕ、３ｄと、駆動力を受ける駆動子４ｕ、４ｄと、プレート部材２をホルダ８に対して固定する固定部１２と、これらを直列に連結するねじりバネ５ｕ、６ｕ、６ｄ、５ｄとを有している（図１）。なお、プレート部材２の構成については後述する。

かかる構成を有する光偏向ユニット１は、ホルダ８に形成されたビス穴１３を介して光学箱３１にビス固定されている。

アクチュエータ９には、鉄心（コア）１０に巻線（コイル）１１を周回させたものが用いられている。このアクチュエータ９は、プレート部材２に設けられた駆動子４ｕ、４ｄに駆動力を与え、駆動子４ｕ、４ｄを揺動軸Ｏ周りに揺動させるためのものである。

また、アクチュエータ９は、ホルダ８の略中央部に設けられた切欠き部１４に挿入され、鉄心（コア）１０の先端がこの切欠き部１４に圧入されることで、ホルダ８に対して強固に固定されている。

すなわちアクチュエータ９は、プレート部材２の揺動軸Ｏ方向の略中央部に対向した位置に設けられている。なお、切欠き部１４にアクチュエータ９を挿入する際は、アクチュエータ９がホルダ８の突当面１５が当接するまで挿入される。

そして、このようにしてアクチュエータ９をホルダ８に組み付けた後、プレート部材２がホルダ８を挟んでアクチュエータ９に対して反対側（表側）からホルダ８に組み付けられる。プレート部材２を組み付ける際は、プレート部材２の固定部１２を、ホルダ８に設けられた固定面１４に対し接着固定することで組み付け作業が行われる。

（プレート部材の構成）
図１を参照して、プレート部材２の構成について説明する。図１は、本実施の形態におけるプレート部材２の全体構成を示す斜視図である。

プレート部材２（素子）は、Ｓｉ単結晶のウェハをエッチング加工して製作されるものである。上記でも説明したように、プレート部材２には偏向子３ｕ、３ｄと駆動子４ｕ、４ｄが備えられており、これらがねじりバネ６ｕ、５ｕ、５ｄ、６ｄによって直列に連結されている。さらにプレート部材２の略中央部には固定部１２が設けられている。

なお、駆動子４ｕ、４ｄには、棒状の永久磁石（マグネット）７が一体に固定されており、偏向子３ｕ、３ｄには、表裏の両面にアルミ等が蒸着されている。このように偏向子の表面においてアルミ等が蒸着された表面は、ビームを反射するのに好適な偏向面となる。

また、本実施の形態では、固定部１２を挟んで両側に固定部１２に対して対称な配列となるように偏向子３ｕ、３ｄ、駆動子４ｕ、４ｄを配列している点が特徴である。

すなわち、固定部１２の上側には、固定部１２に近いほうから順に駆動子４ｕ、偏向子３ｕを配列させ、固定部１２の下側には、固定部１２に近いほうから順に駆動子４ｄ、偏向子３ｄを配列させている。

また、偏向子３ｕ、駆動子４ｕ、固定部１２、駆動子４ｄ、偏向子３ｄが、ねじりバネ５ｕ、６ｕ、６ｄ、５ｄによってこの順に直列に連結されており、さらに各々のねじりバネの揺動軸が一直線上にくるように設けられている。

これにより固定部１２を挟んで上下に設けられた偏向子、駆動子は、揺動軸Ｏ周りに同じ挙動を示すことになる。つまり、アクチュエータ９によって駆動子４ｕ、４ｄが揺動されると、それに伴って上下の偏向子３ｕ、３ｄも同様に揺動することが可能である。

かかる構成を有するプレート部材２によってビームを偏向走査する場合について説明する。

図１に示すように光源からのビームＬ１ｕ、Ｌ２ｕ、Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄは、それぞれプレート部材２の表裏側から偏向面に入射し、ビームＬ１ｕ、Ｌ２ｕは偏向子３ｕで偏向され、ビームＬ１ｄ、Ｌ２ｄは偏向子３ｄで偏向されている。

また偏向子３ｕ、３ｄは、駆動子４ｕ、４ｄがアクチュエータ９から駆動力（ローレンツ力）を受けることで揺動軸Ｏ周りに、ねじりバネ６ｕ、５ｕ、５ｄ、６ｄによってねじり振動（揺動）することが可能である。このように偏向子３ｕ、３ｄが揺動軸Ｏ周りに揺動することで、ビームＬ１ｕ、Ｌ２ｕ、Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄを偏向走査することが可能である。

なお、駆動子４ｕ、４ｄは不図示の電源がアクチュエータ９の巻線（コイル）１１を通電することで生じる駆動力（ローレンツ力）を受けて、揺動軸Ｏ周りに揺動する構成であ
るが、巻線１１に通電される電流を振動モードに合わせて変調させることも可能である。

これにより、駆動子４ｕ、４ｄ及び偏向子３ｕ、３ｄを、ねじりバネ５ｕ、６ｕ、５ｄ、６ｄの揺動軸Ｏ周りに共振振動させることが可能になり、より精度良くビームを偏向走査することが可能になる。

図２を参照して、本実施の形態における偏向子３ｕ、３ｄの挙動について説明する。図２は、縦軸を偏向子の振幅角度θ、横軸を時間ｔとした場合の、偏向子３ｕ、３ｄの挙動の経時変化を示すものである。

光偏向ユニット１は、プレート部材２が有する複数の固有振動数（基本周波数ωと、基本周波数の２倍の周波数２ω）を重ね合わせた振動数で駆動される。すなわち、ビームの偏向に用いられる２つの偏向子３ｕ、３ｄの挙動は以下の式で表される。なお、図２ではφ＝０、Ａ_３＝０としている。

θ（ｔ）＝Ａ_１ｓｉｎ（ωｔ）＋Ａ_２ｓｉｎ（２ωｔ＋φ）＋Ａ_３
Ａ_１：基本周波数（基本波）成分における振幅
Ａ_２：基本周波数の２倍の周波数（倍波）成分における振幅
ω：基本周波数
φ：基本波と倍波の位相差
Ａ_３：静的な角度誤差、例えば初期の組付誤差などによる設計値からの誤差分

上式及び図２によれば、偏向子３ｕ、３ｄ、駆動子４ｕ、４ｄの挙動が、基本周波数で同位相で振れるモードと、基本周波数の２倍の周波数での逆位相で振れるモードとを重ね合わせることで得られることを示している。

また、各パラメータを適切に設定することにより、各周期内のある特定の範囲において、θ（ｔ)≒ｋｔ＋α（Ｋ、α：定数）と近似することが可能である。

この範囲では、略等角速度（ｄθ／ｄｔ＝ｋ）で偏向子３ｕ、３ｄが揺動することになり、図１におけるビームＬ１ｕ、Ｌ１ｄ、Ｌ２ｕ、Ｌ２ｄはそれぞれある時間範囲で略等角速度で偏向走査されることになる。

（本実施の形態の作用効果）
本実施の形態では、固定部１２を挟んで固定部１２の両側に、固定部１２に対して対称な配列となるように偏向子と駆動子とを設けた。また、それぞれの揺動軸を揺動軸Ｏとして一直線上にくるように設けた。この構成によると以下のような効果を奏する。

まず偏向子３ｕ、３ｄが固定部１２を挟んで十分に離間した状態になる。よって、ミラー面サイズを大きくすることなく、揺動軸Ｏ方向に各ビームの偏向点をずらすことが可能になる。また、アクチュエータ９が偏向子３ｕ、３ｄに偏向されたビームを遮光する虞もない。

これにより、半導体レーザ４１、コリメータレンズ４２、シリンドリカルレンズ４３からなる入射系の副走査方向のピッチを広げて入射系の部材を配置することが可能になる。

また、入射系を副走査方向に傾ければ、さらに各入射系間のピッチを離して配置することができるので、プレート部材２のサイズをより小さくすることができる。この時、本実施の形態によると、入射系の副走査方向の傾け角は必要最小限にとどめることが可能になり、結像性能への影響を最小にとどめることができる。

また、偏向子３ｕ、３ｄは固定部１２を挟んで両側に十分に離間しているので、ねじりバネ５ｕ、６ｕ、６ｄ、５ｄの長さも必要最小限の長さで済み、光学走査装置全体の揺動軸Ｏ方向、所謂副走査方向への大型化を防ぐことが出来る。

また、プレート部材２は１枚のＳｉ単結晶ウェハから多数個取りで製作されるので、固定部１２を挟んだ上下の偏向子３ｕ、３ｄ、駆動子４ｕ、４ｄを同一の製造プロセスで製作することができる。

よって、製造プロセスのばらつきに起因するウェハロット差が生じないので、上下の偏向子、駆動子間で形状誤差による相対差は生じにくい。その結果、固定部１２を挟んだ両側の固有振動数が揃い、鏡面精度も揃い、走査特性も揃う。これにより、偏向走査されるビーム間にビーム特性上の差が生じにくく、良好な画像品質を実現することができる。

一方、固定部１２を挟んだ上下の偏向子３ｕ、３ｄを別体としてしまうと組付誤差や半導体の製造ばらつきによってそれぞれの偏向子の走査特性に差が生じる可能性があるが、本実施の形態では偏向子３ｕ、３ｄが一体物であるので差が生じにくい。また、一体物であるので製造コストも低減可能である。

また、固定部１２を挟んだ上下の偏向子３ｕ、３ｄ、駆動子４ｕ、４ｄのそれぞれの揺動軸が同一直線上（揺動軸Ｏ）にあることで、上下の光学特性を揃えることも可能になっている。

すなわち、それぞれの揺動軸が同一直線上でない場合は、不要なモーメントが生じて不要な振動モードを誘発したり、固定部１２に不要応力が発生する虞もあるが、本実施の形態における構成によればこれらの不具合が低減される。

また、プレート部材２を固定部１２を挟んで上下で対称な配列とすることで、プレート部材２を揺動軸Ｏ方向の略中央部の一点で固定することが可能である。なお、固定部１２の形状は本実施の形態における形状に限られるものではない。

また、プレート部材２に設けられている全ての駆動子４ｕ、４ｄを単一のアクチュエータ９によって駆動し、アクチュエータ９を揺動軸Ｏ方向の略中央部に配置しているので、部品数が削減され、光偏向ユニット１のサイズを最小限にすることも可能である。

また、固定部１２が揺動軸Ｏ方向の略中央部に設けられているので、プレート部材２全体のサイズを最小限にすることが可能である。

また、ホルダ８の略中央部でプレート部材２の保持部がアクチュエータ９の保持部を兼ねていることで、プレート部材２とアクチュエータ９間の位置決め精度を向上させることができる。

また、偏向子３ｕ、３ｄは略等角速度駆動となっているので、従来の回転多面鏡を用いた光学走査装置とほぼ同じ光学系を使用することが可能である。

また、本実施の形態では固定部１２を挟んで上下に偏向子と駆動子を対称的に配列し、基本波と倍波の重ね合わせによる等角速度駆動としたが、正弦波駆動としてもよい。正弦波駆動の場合は、プレート部材２は基本波のみでの駆動となる。

また、正弦波駆動の場合には、走査レンズには従来のｆθレンズではなく、Ｆ・ａｒｃ
ｓｉｎθレンズを用いることで感光ドラム３２の表面上でビームを等速走査することができる。

但し、Ｆ・ａｒｃｓｉｎθレンズを用いて等速化すると、左右の走査端ではビームスポット径が肥大してしまうので、別な方法としてＦ・ａｒｃｓｉｎθレンズを用いずに走査速度の変化に応じて画像書き込みクロックを滑らかに変化させる方法も挙げられる。

または、Ｆ・ａｒｃｓｉｎθに近いレンズでおおよそ等速走査とし、走査速度が若干変化してしまう分を画像書き込みタイミングで補正する、などという組合せ手段を採用することも可能である。

以上より本実施の形態によれば、ミラーサイズを大きくしてねじりバネを長くし、光学走査装置が揺動軸方向に分厚くなってしまうことを防ぎつつ、効率的に入射ピッチを広げながら光学部品をレイアウトすることが可能になる。また、走査ミラー間の動作中の特性相互差も最小限に抑えることが可能になる。

従って、本実施の形態によれば、ミラーサイズを大きくせずに入射系ピッチを広げることが可能な構成で、製造コストを低減しつつ、複数のビームを精度よく偏向走査することが可能な光学走査装置及びそれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

[第２の実施の形態]
図７、図８を参照して本発明の第２の実施の形態に係る光学走査装置及びそれを備える画像形成装置について説明する。図７は、本実施の形態におけるプレート部材の全体構成を示す斜視図である。また、図８は、本実施の形態に係る光学走査装置の全体構成を示す斜視図である。なお、上記第１の実施の形態と同一の構成である部分については説明を省略する。

図７に示すように、本実施の形態は、偏向子の片面にのみ偏向面が形成されていることが特徴である。そして偏向子１つにつき、その片面にのみ偏向面が形成されているので、４本のビームを偏向走査するためにプレート部材２には４つの偏向子３ｃ、３ｍ、３ｙ、３ｋが設けられている。また、第１の実施の形態と同様に、駆動子は固定部１２の両側に１つずつ計２つ設けられている。

そして偏向子３ｃ、３ｍ、３ｙ、３ｋと駆動子４ｕ、４ｄは、固定部１２を挟んで両側に固定部１２に対して対称となるように配列されており、偏向子３ｃ、３ｍ、３ｙ、３ｋによって、ビームは二点鎖線Ｌｃ、Ｌｍ、Ｌｙ、Ｌｋに偏向走査されている。また、各々の揺動軸が同一直線上にくるように配列されている点も第１の実施の形態と同様である。

図８に示すように、半導体レーザ４１ｃ、４１ｍ、４１ｙ、４１ｋから射出されたビームは、コリメータレンズ４２ｃ、４２ｍ、４２ｙ、４２ｋを透過し、その後、シリンドリカルレンズ４３ｃ、４３ｍ、４３ｙ、４３ｋへと順次透過する。

その後、第１の実施の形態と異なり、各々のビームはプレート部材２の片側から各偏向面に対して入射し、偏向子３ｃ、３ｍ、３ｙ、３ｋによって偏向走査される。その後、偏向面で偏向されたビームは走査レンズ４４ｃｍ、４４ｙｋを透過し、第１折り返しミラー４５ｃ、４５ｍ、４５ｙ、４５ｋ、第２折り返しミラー４６ｃ、４６ｍ、４６ｙ、４６ｋで順次折り返される。

その後、ビームＬｃ、Ｌｍ、Ｌｙ、Ｌｋとなって、これらのビームが感光ドラム３２ｃ、３２ｍ、３２ｙ、３２ｋの表面に照射される。なお、半導体レーザ４１ｃから射出され
たビームは光書き込み領域外でＢＤセンサ４８ｃに入射し、その出力信号は書き込み信号を同期させ、書き込み開始タイミングの検知に用いられている。また、偏向子３ｃ、３ｍ、３ｙ、３ｋの振幅・周期の制御用検知に用いられてもよい。

本実施の形態によれば、偏向子の数が４つになるので、上記第１の実施の形態と比較すると光学走査装置の揺動軸Ｏ方向のサイズが大きくなるが、偏向子の片面のみを用いて偏向するので、偏向面の表裏の差が走査特性に影響を及ぼす虞がない。

例えば、偏向子３ｃ、３ｍ、３ｙ、３ｋの鏡面には、非常に高精度な平面性が求められる。しかし、素材のＳｉ単結晶ウェハに反りがあったり、その後の半導体プロセスによって反りや歪みが発生すると、感光ドラム３２ｃ、３２ｍ、３２ｙ、３２ｋの表面上でスポット形状が崩れる等の可能性がある。

また、偏向子の表裏両面を用いて偏向走査する場合は、表と裏で反りの方向が逆となるので、表面でのスポット形状と裏面でのスポット形状との間に相対差が生じ、それが画像品質に影響する場合がある。

これに対し本実施の形態では、偏向子の片面のみで偏向走査するので、各偏向面の反りの方向を揃えることができる。よって、走査レンズ４４ｃｍ、４４ｙｋに設計上の補正を盛込む等の対応が可能になる。

このように偏向面の反りの方向が揃うことによって、結像性能が各色で揃い、画像品質を向上させることが可能になる。また、偏向面に対する表面加工（偏向膜の形成など）が片面で済むので製造コストの低減にもつながる。

以上より、本実施の形態によれば、ミラーサイズを大きくしてねじりバネを長くし、光学走査装置が揺動軸方向に分厚くなってしまうことを防ぎつつ、効率的に入射ピッチを広げながら光学部品をレイアウトすることが可能になる。また、走査ミラー間の動作中の特性相互差も最小限に抑えることが可能になる。

従って、本実施の形態によれば、ミラーサイズを大きくせずに入射系ピッチを広げることが可能な構成で、製造コストを低減しつつ、複数のビームを精度よく偏向走査することが可能な光学走査装置及びそれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

第１の実施の形態におけるプレート部材の全体構成を示す斜視図 第１の実施の形態における偏向子の挙動を示す図 第１の実施の形態における光偏向ユニットの全体構成を示す斜視図 第１の実施の形態における光偏向ユニットの分解斜視図 第１の実施の形態に係る光学走査装置の全体構成を示す斜視図 第１の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図 第２の実施の形態におけるプレート部材の全体構成を示す斜視図 第２の実施の形態に係る光学走査装置の全体構成を示す斜視図

符号の説明

１ 光偏向ユニット
２ プレート部材
３ 偏向子
４ 駆動子
５ ねじりバネ
６ ねじりバネ
７ 永久磁石
８ ホルダ
９ アクチュエータ
１２固定部
Ｏ 揺動軸

Claims (7)

1. ビームを射出する複数の光源と、
   前記複数の光源から射出されたビームをそれぞれのビームに対応して設けられた感光体の表面に偏向する光偏向ユニットと、
   前記光偏向ユニットにおいて偏向されたビームを前記感光体の表面に結像する結像部材と、
   を備える光学走査装置において、
   前記光偏向ユニットは、
   ビームの偏向を行うプレート部材と、
   前記プレート部材を保持する保持部材と、
   単一の駆動手段と、
   を有し、
   前記プレート部材は、
   ビームの偏向面が形成された偏向子と、
   駆動力を受けて揺動する駆動子と、
   前記プレート部材を前記保持部材に対して固定する固定部と、
   を有し、
   前記偏向子、前記駆動子、及び前記固定部がねじりバネによって直列に連結され、前記駆動子の全てが前記駆動手段から駆動力を受けて揺動することに伴って前記偏向子が揺動する構成であって、
   前記偏向子と前記駆動子は、
   前記固定部を挟んで両側に前記固定部に対して対称となる配列でかつ、それぞれの揺動軸が一直線上にくるように設けられ、
   前記駆動手段は、
   前記プレート部材の前記揺動軸方向の略中央部に対向した位置に設けられていることを特徴とする光学走査装置。
2. ビームを射出する光源と、
   偏向子及び駆動子を含む揺動部、及び、前記揺動部を前記ねじりバネを介して片持梁状に支持する固定部を備える偏向部材と、
   前記偏向部材の固定部が固定される保持部材と、
   前記駆動子を揺動させることで前記偏向子を前記固定部に対し揺動させる駆動手段と、を有し、
   前記ビームを、揺動する前記偏向子によって偏向し、感光体の表面で走査させる光学走査装置において、
   １つの前記固定部に対して複数の前記揺動部を有し、複数の前記揺動部と１つの前記固定部とが、１つの前記固定部が複数の前記揺動部の間に配置された状態で、前記偏向子の揺動軸方向に直列に並んでおり、
   前記駆動手段は、前記揺動軸方向に関して、前記偏向部材の一方の前記揺動部の前記ねじりバネに支持されていない側の端部から他方の前記揺動部の前記ねじりバネに支持されていない側の端部までの部分に対向して配置され、
   前記偏向子には、表面及び裏面に前記ビームを反射する偏向面を備え、前記表面及び裏面の偏向面でそれぞれ前記ビームを偏向することを特徴とする光学走査装置。
3. 前記揺動軸方向に関して前記固定部を挟んで両側において、前記駆動子は前記偏向子よりも前記固定部に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学走査装置。
4. 複数のビームを射出する光源と、
   それぞれ前記ビームを偏向する複数の偏向子、及び、前記複数の偏向子がねじりバネを介して連結された固定部を備える偏向部材と、
   前記偏向部材の固定部が固定される保持部材と、
   前記偏向子を前記固定部に対し揺動させる駆動手段と、
   を有し、
   前記複数のビームを、揺動する前記複数の偏向子によって偏向し、前記複数のビームのそれぞれに対応して設けられた感光体の表面で走査させる光学走査装置において、前記複数の偏向子の各々は、表面及び裏面に前記ビームを反射する偏向面を備え、前記複数の偏向子と前記固定部とが、前記固定部が前記複数の偏向子の間に配置された状態で、前記偏向子の揺動軸方向に並んで前記ねじりバネによって直列に連結され、前記駆動手段は、前記偏向子の揺動軸方向に関して、前記複数の偏向子の間で且つ前記偏向面と重ならない位置に設けられ、
   前記複数の偏向子の各々は、前記表面及び裏面の偏向面でそれぞれ前記ビームを偏向することを特徴とする光学走査装置。
5. 前記偏向部材は、前記駆動手段によって揺動させられることで前記偏向子を前記固定部に対し揺動させる駆動子を複数備え、前記複数の駆動子の間に前記固定部が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光学走査装置。
6. 前記駆動手段は、
   前記保持部材を挟んで前記固定部の反対側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学走査装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学走査装置と、
   前記感光体と、
   前記感光体に形成された画像をシート材上に転写する転写手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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