光走査装置及びこれを備えた画像形成装置
【課題】ＭＥＭＳミラーの必要径を最小限に抑えることができる光走査装置を提供する。
【解決手段】レーザー光源２５と、レーザー光源２５から出射される光ビームＬを偏向するＭＥＭＳミラーと、ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームＬ１を感光ドラム（被走査面）２ａ上に結像させる走査レンズ３０，３１と、レーザー光源２５から出射してＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームＬ２を検知するＢＤセンサ（光検知素子）３２を備えた光走査装置１３において、ＭＥＭＳミラーからＢＤセンサ３２に向かう光路Ａをレーザー光源２５からＭＥＭＳミラーに向かう光路Ｂと走査領域Ｒで囲まれる領域外に配置するとともに、走査領域Ｒに対して光路Ｂと同側に配置し、光路Ａが設けられた側を書出側として感光ドラム（被走査面）２ａを片側走査するよう構成する。
【解決手段】レーザー光源２５と、レーザー光源２５から出射される光ビームＬを偏向するＭＥＭＳミラーと、ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームＬ１を感光ドラム（被走査面）２ａ上に結像させる走査レンズ３０，３１と、レーザー光源２５から出射してＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームＬ２を検知するＢＤセンサ（光検知素子）３２を備えた光走査装置１３において、ＭＥＭＳミラーからＢＤセンサ３２に向かう光路Ａをレーザー光源２５からＭＥＭＳミラーに向かう光路Ｂと走査領域Ｒで囲まれる領域外に配置するとともに、走査領域Ｒに対して光路Ｂと同側に配置し、光路Ａが設けられた側を書出側として感光ドラム（被走査面）２ａを片側走査するよう構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏向手段としてＭＥＭＳミラーを用いた光走査装置とこれを備えた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された像担持体が光走査装置によって露光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜像は現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は、転写装置によって用紙上に転写された後に定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着され、トナー像が定着された用紙が装置外へ排出されることによって一連の画像形成動作が終了する。
【０００３】
ところで、従来、光走査装置には、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が専ら用いられているが、より高解像度の画像や高速プリントを達成するためには、これらのポリゴンミラーやガルバノミラーを更に高速で回転させる必要がある。
【０００４】
しかしながら、ポリゴンミラーやガルバノミラーを高速で回転させると軸受の耐久性や風損による発熱や騒音の問題が発生し、高速走査には限界がある。
【０００５】
そこで、近年、シリコンマイクロマシニング（ＭＥＭＳ）技術を利用した偏向器の開発が進められており、例えばマイクロミラー（以下、「ＭＥＭＳミラー」と称する）とこれを軸支する捩り梁をＳｉ基板に一体に形成し、ＭＥＭＳミラー側の可動電極と固定側の固定電極との間に交流電圧を印加し、両電極間に発生する静電引力によって捩り梁を捩りながらＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動させる方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
上記方式によれば、ＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動（正弦振動）させるために高速動作が可能であり、騒音と消費電力を低く抑えることができるという利点が得られる反面、ＭＥＭＳミラーはポリゴンミラーに比して偏向角（振れ角）が小さく、反射面の大きさにも限界がある。
【０００７】
ところが、ＭＥＭＳミラーは、温度や気圧の変動によって偏向角特性が変化するため、これを画像形成装置の光走査装置に使用した場合には環境変動によってリニアリティ等の走査性能が変動する。このため、ＭＥＭＳミラーの偏向角特性をモニターし、その偏向角特性に変動があった場合には、何らかの手法でその変動を補償する必要がある。例えばＭＥＭＳミラーの最大偏向角が所定の値よりも小さい場合には、ＭＥＭＳミラーの電極に供給する電流を増やして最大偏向角を所定の値に近づける等の偏向角を補償する技術が必要になる。
【０００８】
ところで、光走査装置の書き出し位置制御にはＢＤセンサ等の光検知素子が用いられるが、この光検知素子をＭＥＭＳミラーの偏向角特性のモニターに使用することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２９２４２００号公報
【特許文献２】特許第３７８７８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２において提案された構成では、走査開始時期と走査終了時期を検出する光検知素子が感光ドラムの走査開始位置及び走査終了位置に相当する箇所にそれぞれ設けられているが、斯かる構成を採用するとＭＥＭＳミラーの必要径が大きくなってしまう。このことを図７を用いて以下に説明する。
【００１１】
即ち、図７はＭＥＭＳミラーの必要径を説明する図であり、ＭＥＭＳミラー３６に図７の左方からビーム径Ｄの光ビームＬが入射すると、この光ビームＬはＭＥＭＳミラー３６によって偏向される。走査領域で良好な結像性能を得るためには、所謂ケラレが発生しないよう光ビームＬの全てがＭＥＭＳミラー３６で反射するようにＭＥＭＳミラー３６の径を設定する必要がある。
【００１２】
光ビームＬがＭＥＭＳミラー３６でケラレ無しで反射して走査開始時期検出用の光検知素子に光ビームＬ１が向かうために必要なＭＥＭＳミラー３６の径Ｄ１は図示のように小さいが、走査終了時期検出用の光検知素子に光ビームＬ２が向かうために必要なＭＥＭＳミラー３６の径Ｄ２は図示のように大きくなる（Ｄ２＞Ｄ１）。
【００１３】
ここで、光ビームＬとＬ２の成す角度を図示のようにθとすれば、光ビームＬ２をケラレなく反射するために必要なＭＥＭＳミラー３６の必要径Ｄ２は次式によって求められる。
【００１４】
Ｄ２＝Ｄ／ｃｏｓ（θ／２） … （１）
上式によれば、必要径Ｄ２は入射角（θ／２）により決定され、θが大きければ必要径Ｄ２も大きくなる。
【００１５】
而して、ＭＥＭＳミラーにおいては、全偏向角と必要径とトレードオフの関係にあり、全偏向角を大きくするためにはミラー径を小さくする必要がある。走査光学系において、全偏向角が小さければ、必要な走査領域を得るために走査レンズの焦点距離を長くする必要があり、ミラー径が小さければ、被走査面での結像ビーム径を小さくするために走査レンズの焦点距離を短くする必要があり相反する。光走査装置においては、走査領域とビーム径は共に重要なパラメータであるため、ＭＥＭＳミラーの必要径を小さくすることは重要である。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ＭＥＭＳミラーの必要径を最小限に抑えることができる光走査装置とこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源と、該光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーと、該ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームを被走査面上に結像させる走査レンズと、前記光源から出射して前記ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームを検知する光検知素子を備えた光走査装置において、前記ＭＥＭＳミラーから前記光検知素子に向かう光路を前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路と走査領域で囲まれる領域外に配置するとともに、前記走査領域に対して前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路と同側に配置し、該光路が設けられた側を書出側として被走査面を片側走査するよう構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ＭＥＭＳミラーから前記光検知素子に向かう光路と前記走査レンズの光軸との成す角度を走査レンズの光軸と前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路とが成す角度よりも大きく設定したことを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記光検知素子は、書き出しタイミング又は前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角の少なくとも一方を算出・制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の画像形成装置は、請求項１〜３の何れかに記載の光走査装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、ＭＥＭＳミラーに入射する光ビームとＭＥＭＳミラーから書出点に向かう光ビームとの成す角度は、ＭＥＭＳミラーから光検知素子に向かう光ビームを含まないため、この角度を最小化することができ、この結果、ＭＥＭＳミラーの必要最小径も最小化することができる。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、ＭＥＭＳミラーから光検知素子に向かう光路と走査レンズの光軸との成す角度を走査レンズの光軸と光源からＭＥＭＳミラーに向かう光路とが成す角度よりも大きく設定したため、ＭＥＭＳミラーから光検知素子に向かう光ビームは走査レンズを通過せず、従って、走査レンズの主走査方向の長さを短縮して該走査レンズの小型化を図ることができる。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、ＭＥＭＳミラーの偏向角特性が変化すると、該ＭＥＭＳミラーによって偏向される光ビームを検出する光検知素子の応答信号の時間間隔が変動することに着目し、この応答信号の時間間隔の変動に基づいてＭＥＭＳミラーの最大偏向角又は走査速度を算出及び制御するようにしたため、環境変動等に伴うＭＥＭＳミラーの偏向角特性の変動を高精度に補償することができる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、光走査装置のＭＥＭＳミラーの環境変動等に伴う偏向角特性の変動を高精度に補償することによって画像劣化の発生を防ぎ、高質画像を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る画像形成装置（カラーレーザープリンタ）の側断面図である。
【図２】本発明の参考例に係る光走査装置要部の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の参考例に係る光走査装置の偏向素子の正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】電圧駆動信号とＭＥＭＳミラーの偏向角及びセンサ応答信号の時間変化を示す図である。
【図６】本発明に係る光走査装置要部の構成を示す平面図である。
【図７】ＭＥＭＳミラーの必要径を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。
【００２８】
上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。
【００２９】
ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
【００３０】
更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。
【００３１】
又、前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、駆動ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。又、テンションローラ９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。
【００３２】
ところで、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの上方には、前記各現像装置４ａ〜４ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが一列に並設されている。
【００３３】
又、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方には、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋに対応して本発明に係る計４つの光走査装置１３がそれぞれ配置され、これらの下方のプリンタ本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、該給紙カセット１４から用紙を取り出すピックアップローラ１５と、取り出された用紙を分離して搬送パスＳへと１枚ずつ送り出すフィードローラ１６とリタードローラ１７が設けられている。
【００３４】
又、プリンタ本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＳには、用紙を搬送する搬送ローラ対１８と、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対１９が設けられている。尚、搬送パスＳの横には、用紙の両面に画像を形成する場合に使用される別の搬送パスＳ’が形成されており、この搬送パスＳ’には複数の反転ローラ対２０が適当な間隔で設けられている。
【００３５】
ところで、プリンタ本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＳは、プリンタ本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラ対２３，２４が設けられている。
【００３６】
次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作について説明する。
【００３７】
画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、各光走査装置１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、その光ビームを各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。
【００３８】
そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５ａの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。
【００３９】
上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。
【００４０】
以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。
【００４１】
そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラ１５とフィードローラ１６及びリタードローラ１７によって搬送パスＳへと送り出された用紙がレジストローラ対１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。
【００４２】
而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ対２３，２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト７は次の画像形成に備えられる。
【００４３】
［光走査装置］
次に、本発明に係る前記光走査装置１３の参考例と実施の形態を図２〜図４に基づいて説明する。尚、４つの光走査装置１３の構成は全て同じであるため、以下、１つの光走査装置１３についてのみ説明する。
【００４４】
＜参考例＞
図２は本発明の参考例に係る光走査装置要部の構成を示す平面図、図３は同光走査装置の偏向素子の正面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。
【００４５】
図２に示すように、光走査装置１３にはレーザー光源（レーザーダイオード）２５が備えられており、このレーザー光源２５からの光ビームＬの出射方向に沿ってコリメータレンズ２６とシリンドリカルレンズ２７及び折り返しミラー２８が一直線上に配置されている。又、走査中心ＣＬ上には偏向素子２９が配設されており、この偏向素子２９によって偏向される光ビームＬ１の進行方向に沿って走査レンズ３０，３１がそれぞれ配設されている。
【００４６】
他方、走査中心ＣＬを境として前記レーザー光源２５やコリメータレンズ２６、シリンドリカルレンズ２７等が配された側とは反対側（書出側）であって、且つ、光ビームＬ１の有効走査範囲（実際にプリント幅として使用する走査範囲）Ｒを外れた位置には光検知素子であるＢＤセンサ３２と、偏向素子２９によって偏向されて有効走査範囲Ｒを外れた光路を進む光ビームＬ２を折り返して前記ＢＤセンサ３２へと導くためのＢＤミラー３３が配置されている。
【００４７】
ここで、前記偏向素子２９の構成と作用を図３及び図４に基づいて説明する。
【００４８】
偏向素子２９は、フレーム３４上に接合されたＳｉ基板３５にエッチングや成膜等のマイクロマシニング技術（ＭＥＭＳ技術）を利用して長楕円状のＭＥＭＳミラー３６とこれを支持する捩り梁３７を一体に形成することによって構成されており、ＭＥＭＳミラー３６は捩り梁３７を中心として往復振動（正弦振動）する。
【００４９】
図３に示すように、上記捩り梁３７の長手方向（Ｘ軸方向）両端が絶縁部３８によって電気的に絶縁されており、その幅方向両側には長手方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びる櫛歯状の複数の可動電極３９が形成されており、Ｓｉ基板３５の本体３５Ａ側には可動電極３９の間に位置する複数の固定電極４０が形成されており、これらの可動電極３９と固定電極４０は捩り梁３７の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に配置されている。そして、図４に示すように、可動電極３９と固定電極４０には不図示の交流電源から延びる電線４１，４２がそれぞれ接続されている。
【００５０】
以上のように構成された偏向素子２９において、交流電源から電線４１，４２を経て可動電極３９と固定電極４０に交流電圧がそれぞれ印加されると、これらの可動電極３９と固定電極４０との間に静電引力が発生し、この静電引力によってＭＥＭＳミラー３６が図４に鎖線にて示すように捩り梁３７（Ｙ軸）を中心として所定角度（偏向角）だけ往復振動する。尚、ＭＥＭＳミラー３６の駆動周波数は共振周波数に設定されており、これによってＭＥＭＳミラー３６の振幅（偏向角）が拡大される。又、ＭＥＭＳミラー３６の表面（反射面）にはアルミニウム膜等が成膜されてその反射率が高められている。
【００５１】
而して、図２に示す光走査装置１３において、レーザー光源２５が画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されると、該レーザー光源２５から画像データに対応して変調された光ビームＬが出射され、この光ビームＬは、コリメータレンズ２６によって適当な大きさのコリメート光に整形された後、副走査方向（Ｙ軸方向）にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ２７に入射される。そして、シリンドリカルレンズ２７を通過した光ビームＬは、折り返しミラー２８によって折り返された後、偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６（図３参照）に入射されて結像される。
【００５２】
偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６に入射した各光ビームＬは、前述のようにＭＥＭＳミラー３６が往復振動することによって主走査方向（Ｘ軸方向）に偏向され、この偏向された光ビームＬ１は、走査レンズ３０，３１を通過することによって図１に示す各画像形成ユニット１Ｍ（１Ｃ，１Ｙ，１Ｋ）の感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上に結像され、図２に示す有効走査領の一端を書出点Ｐ１、他端を書終点Ｐ２として感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上を図２の下方から上方に向かって主走査方向（図示矢印方向）に片側往復走査する。
【００５３】
ところで、本参考では、図２に示すように、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤミラー３３に向かう光ビームＬ２の光路Ａを、レーザー光源２５から出射する光ビームＬが折り返しミラー２８からＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光路Ｂと有効走査領域Ｒによって囲まれる領域外に配置するとともに、該光路Ａが設けられた側を書出点Ｐ１として感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）を片側走査するようにしている。具体的には、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤミラー３３に向かう光ビームＬ２の光路Ａを有効走査領域Ｒに対してレーザー光源２５から折り返しミラー２８を経てＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光ビームＬの光路Ｂとは逆側に配置している。
【００５４】
而して、偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６に入射した各光ビームＬの一部はＭＥＭＳミラー３６によって偏向され、光ビームＬ２として有効走査領域Ｒ以外の光路Ａを通ってＢＤミラー３３に至り、このＢＤミラー３３によって折り返されてＢＤセンサ３２に入射し、この光ビームＬ２がＢＤセンサ３２によって検知されて光ビームＬ１の感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上での書き出しタイミングが決定されるとともに、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性がモニターされる。
【００５５】
ここで、図２に示すように、偏向素子２９（ＭＥＭＳミラー３６）に入射する光ビームＬ（光路Ｂ）と偏向素子２９（ＭＥＭＳミラー３６）から書出点Ｐ１に向かう光ビームＬ１との成す角度を図示のようにθとすると、この角度θは偏向素子２９（ＭＥＭＳミラー３６）からＢＤミラー３３（ＢＤセンサ３２）に向かう光ビームＬ２（光路Ａ）を含んでいないため、この角度θを最小化することができる。
【００５６】
上述のように角度θを最小化すれば、前式（１）から明らかなようにＭＥＭＳミラー３６の必要径を最小限に抑えることができる。尚、ＭＥＭＳミラー３６や走査レンズ３０，３１及びＢＤミラー３２においては、検知用の光ビームＬ２によるケラレが発生しても構わない。又、図２に示す例では、光路Ａに沿う検知用の光ビームＬ２は走査レンズ３０，３１を通過しているが、走査レンズ３０，３１の主走査方向長さを短縮して光ビームＬ２が走査レンズ３０，３１を通過しないようにしても良く、このようにすることによって走査レンズ３０，３１を小型化することができる。
【００５７】
次に、本発明に係る光走査装置１３におけるＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性をモニターする原理を図５に基づいて説明する。
【００５８】
図５は電圧駆動信号とＭＥＭＳミラーの偏向角及びセンサ応答信号の時間変化を示す図であり、偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６を駆動する（交流電源から図３に示す可動電極３９と固定電極４０に印加される）駆動電圧（交流電圧）の波形（駆動電圧波形）は図示のように矩形波である。
【００５９】
又、ＭＥＭＳミラー３６は往復振動するため、その偏向角特性は図示のように正弦波を描き、駆動電圧の周波数はＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の２倍となる。尚、図５には簡略化のためにＭＥＭＳミラー３６の偏向角θの絶対値が最も大きいとき、即ちＭＥＭＳミラーが最も捩れたときに駆動電圧がＯＮされる状態としているが、駆動電圧のＤｕｔｙ比等によってはＭＥＭＳミラー３６が最も捩れたときと駆動電圧がＯＮされるタイミングに多少のズレが生じることがある。
【００６０】
図５において実線にて示すＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は初期状態のものであって、環境の変動によって偏向角特性が破線にて示すように変化した場合、駆動電圧の周波数は変化しないためにＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の周波数に変動はなく、振幅である最大偏向角θｍ がθｍ ’（＞θｍ ）に変化する。ここで、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が変動する前後において偏向角特性の位相に変化はないため、駆動電圧と偏向角特性の位相関係には変化はない。
【００６１】
他方、ＢＤセンサ３２が光ビームＬ２を検知するときのＭＥＭＳミラー３６の偏向角（設置偏向角）をθ０ とすると、この偏向角θ０ は不変であるため、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が図５に実線にて示す初期状態にあるときには、図示の時間ｔ１においてＢＤセンサ３２が光ビームＬ２を検知して図５に実線にて示す応答信号（初期センサ応答信号）を出力する。
【００６２】
そして、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が破線にて示すように変化した場合には、図示の時間ｔ２（＞ｔ１）においてＢＤセンサ３２が光ビームＬ２を検知して図５に破線にて示す応答信号（初期センサ応答信号）を出力する。
【００６３】
以上のように、環境が変動しても駆動電圧とＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は変化しないで一定に保たれているのに対して、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性（最大偏向角θｍ ）とＢＤセンサ３２の応答信号の位相が変化し、この応答信号の位相の変化とＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の間には相関関係が成立する。
【００６４】
従って、駆動手段に入力される駆動位相信号の位相とＢＤセンサ３２の応答信号の位相との関係からＭＥＭＳミラー３６の偏向状態を求めることによって、安価な構成でＭＥＭＳミラー３６の偏向状態を高精度にモニターすることができる。
【００６５】
具体的には、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が図５に実線にて示す初期状態にあるときに駆動位相信号がＯＮされてからＢＤセンサ３２の応答信号が出力されるまでの時間Ｔと、ＢＤセンサ３２の設置偏向角θ０ （一定）及びＭＥＭＳミラー３６の偏向周波数ν（一定）を用いれば、そのときのＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角θｍ は次式にて求められる。
【００６６】
θｍ ＝θ０ ／ｓｉｎ（２πνＴ−π／２） … （２）
又、環境変動によってＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が図５に破線にて示すように変化したときに駆動位相信号がＯＮされてからＢＤセンサ３２の応答信号が出力されるまでの時間Ｔ’を検出すれば、そのときのＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角θｍ ’は次式にて求められる。
【００６７】
θｍ ’＝θ０ ／ｓｉｎ（２πνＴ’−π／２） … （３）
而して、例えば駆動制御、温度制御、ＬＤ点灯基準クロック変調制御等の手法によって（３）式にて求められる最大偏向角θｍ ’を（２）式にて求められる最大偏向角θｍ （初期値）に近づければ、環境変動等に伴うＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の変動を補償することができ、図５に破線にて示すように変化したＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性を実線にて示す初期の変動角特性に戻すことができる。
【００６８】
＜実施の形態＞
次に、本発明の実施の形態に係る光走査装置を図６に基づいて説明する。
【００６９】
図６は本発明に係る光走査装置要部の構成を示す平面図であり、本図においては図２において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００７０】
本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤレンズ３４を経てＢＤセンサ３２に向かう光ビームＬ２の光路Ａを、レーザー光源２５から出射する光ビームＬが折り返しミラー２８からＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光路Ｂと有効走査領域Ｒによって囲まれる領域外に配置するとともに、該光路Ａが設けられた側を書出点Ｐ１として感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）を図６の上側から下側に向かって片側走査するようにしている。
【００７１】
ところが、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤセンサ３２に向かう光ビームＬ２の光路Ａを有効走査領域Ｒに対してレーザー光源２５から折り返しミラー２８を経てＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光ビームＬの光路Ｂとは同側に配置している。又、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤセンサ３２に向かう光ビームＬ２の光路Ａと走査レンズ３０，３１の光軸（走査中心ＣＬ）との成す角度θ１を走査レンズ３０，３１の光軸とレーザー光源２５から折り返しミラー２８を経てＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光ビームＬの光路Ｂとが成す角度θ２よりも大きく設定している（θ１＞θ２）。
【００７２】
而して、本実施の形態においても、偏向素子２９（ＭＥＢＳミラー３６）に入射する光ビームＬ（光路Ａ）と偏向素子２９（ＭＥＭＳミラー３６）から書終点Ｐ２に向かう光ビームＬ１との成す角度を図示のようにθとすると、この角度θは偏向素子２９（ＭＥＢＳミラー３６）からＢＤセンサ３２に向かう光ビームＬ２（光路Ａ）を含んでいないため、この角度θを最小化することができ、前記理由にＭＥＭＳミラー３６の必要径を最小限に抑えることができる。
【００７３】
又、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤセンサ３２に向かう光ビームＬ２の光路Ａと走査レンズ３０，３１の光軸（走査中心ＣＬ）との成す角度θ１を走査レンズ３０，３１の光軸とレーザー光源２５から折り返しミラー２８を経てＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光ビームＬの光路Ｂとが成す角度θ２よりも大きく設定したため（θ１＞θ２）、光ビームＬ２が走査レンズ３０，３１を通過せず、走査レンズ３０，３１の主走査方向長さを短縮してこれらの小型化を図ることができる。
【００７４】
尚、以上は本発明をカラーレーザープリンタとこれに備えられた光走査装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロプリンタや複写機等を含む他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた光走査装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７５】
１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｋ ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 帯電器
４ａ〜４ｄ 現像装置
５ａ〜５ｄ 転写ローラ
６ａ〜６ｄ ドラムクリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ 駆動ローラ
９ テンションローラ
１０ 二次転写ローラ
１１ ベルトクリーニング装置
１２ａ〜１２ｄ トナーコンテナ
１３ 光走査装置
１４ 給紙カセット
１５ ピックアップローラ
１６ フィードローラ
１７ リタードローラ
１８ 搬送ローラ対
１９ レジストローラ対
２０ 搬送ローラ対
２１ 排紙トレイ
２２ 定着装置
２３，２４ 排紙ローラ対
２５ レーザー光源（光源）
２６ コリメータレンズ
２７ シリンドリカルレンズ
２８ 折り返しミラー
２９ 偏向素子
３０，３１ 走査レンズ
３２ ＢＤセンサ（光検知素子）
３３ａ，３３ｂ ＢＤミラー
３４ 偏向素子のフレーム
３５ Ｓｉ基板
３５Ａ Ｓｉ基板本体
３６ 偏向素子のＭＥＭＳミラー
３７ 偏向素子の捩り梁
３８ 偏向素子の絶縁部
３９ 偏向素子の可動電極
４０ 偏向素子の固定電極
４１，４２ 偏向素子の電線
４３ ＢＤレンズ
Ａ，Ｂ 光路
ＣＬ 走査中心
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２ 光ビーム
Ｐ１ 書出点
Ｐ２ 書終点
Ｒ 有効走査範囲
Ｓ，Ｓ’ 搬送パス
θｍ ，θｍ ’ ＭＥＭＳミラーの最大偏向角
Δθ，Δθ’ 走査領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏向手段としてＭＥＭＳミラーを用いた光走査装置とこれを備えた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された像担持体が光走査装置によって露光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜像は現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は、転写装置によって用紙上に転写された後に定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着され、トナー像が定着された用紙が装置外へ排出されることによって一連の画像形成動作が終了する。
【０００３】
ところで、従来、光走査装置には、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が専ら用いられているが、より高解像度の画像や高速プリントを達成するためには、これらのポリゴンミラーやガルバノミラーを更に高速で回転させる必要がある。
【０００４】
しかしながら、ポリゴンミラーやガルバノミラーを高速で回転させると軸受の耐久性や風損による発熱や騒音の問題が発生し、高速走査には限界がある。
【０００５】
そこで、近年、シリコンマイクロマシニング（ＭＥＭＳ）技術を利用した偏向器の開発が進められており、例えばマイクロミラー（以下、「ＭＥＭＳミラー」と称する）とこれを軸支する捩り梁をＳｉ基板に一体に形成し、ＭＥＭＳミラー側の可動電極と固定側の固定電極との間に交流電圧を印加し、両電極間に発生する静電引力によって捩り梁を捩りながらＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動させる方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
上記方式によれば、ＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動（正弦振動）させるために高速動作が可能であり、騒音と消費電力を低く抑えることができるという利点が得られる反面、ＭＥＭＳミラーはポリゴンミラーに比して偏向角（振れ角）が小さく、反射面の大きさにも限界がある。
【０００７】
ところが、ＭＥＭＳミラーは、温度や気圧の変動によって偏向角特性が変化するため、これを画像形成装置の光走査装置に使用した場合には環境変動によってリニアリティ等の走査性能が変動する。このため、ＭＥＭＳミラーの偏向角特性をモニターし、その偏向角特性に変動があった場合には、何らかの手法でその変動を補償する必要がある。例えばＭＥＭＳミラーの最大偏向角が所定の値よりも小さい場合には、ＭＥＭＳミラーの電極に供給する電流を増やして最大偏向角を所定の値に近づける等の偏向角を補償する技術が必要になる。
【０００８】
ところで、光走査装置の書き出し位置制御にはＢＤセンサ等の光検知素子が用いられるが、この光検知素子をＭＥＭＳミラーの偏向角特性のモニターに使用することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２９２４２００号公報
【特許文献２】特許第３７８７８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２において提案された構成では、走査開始時期と走査終了時期を検出する光検知素子が感光ドラムの走査開始位置及び走査終了位置に相当する箇所にそれぞれ設けられているが、斯かる構成を採用するとＭＥＭＳミラーの必要径が大きくなってしまう。このことを図７を用いて以下に説明する。
【００１１】
即ち、図７はＭＥＭＳミラーの必要径を説明する図であり、ＭＥＭＳミラー３６に図７の左方からビーム径Ｄの光ビームＬが入射すると、この光ビームＬはＭＥＭＳミラー３６によって偏向される。走査領域で良好な結像性能を得るためには、所謂ケラレが発生しないよう光ビームＬの全てがＭＥＭＳミラー３６で反射するようにＭＥＭＳミラー３６の径を設定する必要がある。
【００１２】
光ビームＬがＭＥＭＳミラー３６でケラレ無しで反射して走査開始時期検出用の光検知素子に光ビームＬ１が向かうために必要なＭＥＭＳミラー３６の径Ｄ１は図示のように小さいが、走査終了時期検出用の光検知素子に光ビームＬ２が向かうために必要なＭＥＭＳミラー３６の径Ｄ２は図示のように大きくなる（Ｄ２＞Ｄ１）。
【００１３】
ここで、光ビームＬとＬ２の成す角度を図示のようにθとすれば、光ビームＬ２をケラレなく反射するために必要なＭＥＭＳミラー３６の必要径Ｄ２は次式によって求められる。
【００１４】
Ｄ２＝Ｄ／ｃｏｓ（θ／２） … （１）
上式によれば、必要径Ｄ２は入射角（θ／２）により決定され、θが大きければ必要径Ｄ２も大きくなる。
【００１５】
而して、ＭＥＭＳミラーにおいては、全偏向角と必要径とトレードオフの関係にあり、全偏向角を大きくするためにはミラー径を小さくする必要がある。走査光学系において、全偏向角が小さければ、必要な走査領域を得るために走査レンズの焦点距離を長くする必要があり、ミラー径が小さければ、被走査面での結像ビーム径を小さくするために走査レンズの焦点距離を短くする必要があり相反する。光走査装置においては、走査領域とビーム径は共に重要なパラメータであるため、ＭＥＭＳミラーの必要径を小さくすることは重要である。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ＭＥＭＳミラーの必要径を最小限に抑えることができる光走査装置とこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源と、該光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーと、該ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームを被走査面上に結像させる走査レンズと、前記光源から出射して前記ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームを検知する光検知素子を備えた光走査装置において、前記ＭＥＭＳミラーから前記光検知素子に向かう光路を前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路と走査領域で囲まれる領域外に配置するとともに、前記走査領域に対して前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路と同側に配置し、該光路が設けられた側を書出側として被走査面を片側走査するよう構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ＭＥＭＳミラーから前記光検知素子に向かう光路と前記走査レンズの光軸との成す角度を走査レンズの光軸と前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路とが成す角度よりも大きく設定したことを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記光検知素子は、書き出しタイミング又は前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角の少なくとも一方を算出・制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の画像形成装置は、請求項１〜３の何れかに記載の光走査装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、ＭＥＭＳミラーに入射する光ビームとＭＥＭＳミラーから書出点に向かう光ビームとの成す角度は、ＭＥＭＳミラーから光検知素子に向かう光ビームを含まないため、この角度を最小化することができ、この結果、ＭＥＭＳミラーの必要最小径も最小化することができる。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、ＭＥＭＳミラーから光検知素子に向かう光路と走査レンズの光軸との成す角度を走査レンズの光軸と光源からＭＥＭＳミラーに向かう光路とが成す角度よりも大きく設定したため、ＭＥＭＳミラーから光検知素子に向かう光ビームは走査レンズを通過せず、従って、走査レンズの主走査方向の長さを短縮して該走査レンズの小型化を図ることができる。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、ＭＥＭＳミラーの偏向角特性が変化すると、該ＭＥＭＳミラーによって偏向される光ビームを検出する光検知素子の応答信号の時間間隔が変動することに着目し、この応答信号の時間間隔の変動に基づいてＭＥＭＳミラーの最大偏向角又は走査速度を算出及び制御するようにしたため、環境変動等に伴うＭＥＭＳミラーの偏向角特性の変動を高精度に補償することができる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、光走査装置のＭＥＭＳミラーの環境変動等に伴う偏向角特性の変動を高精度に補償することによって画像劣化の発生を防ぎ、高質画像を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る画像形成装置（カラーレーザープリンタ）の側断面図である。
【図２】本発明の参考例に係る光走査装置要部の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の参考例に係る光走査装置の偏向素子の正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】電圧駆動信号とＭＥＭＳミラーの偏向角及びセンサ応答信号の時間変化を示す図である。
【図６】本発明に係る光走査装置要部の構成を示す平面図である。
【図７】ＭＥＭＳミラーの必要径を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。
【００２８】
上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。
【００２９】
ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
【００３０】
更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。
【００３１】
又、前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、駆動ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。又、テンションローラ９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。
【００３２】
ところで、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの上方には、前記各現像装置４ａ〜４ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが一列に並設されている。
【００３３】
又、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方には、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋに対応して本発明に係る計４つの光走査装置１３がそれぞれ配置され、これらの下方のプリンタ本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、該給紙カセット１４から用紙を取り出すピックアップローラ１５と、取り出された用紙を分離して搬送パスＳへと１枚ずつ送り出すフィードローラ１６とリタードローラ１７が設けられている。
【００３４】
又、プリンタ本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＳには、用紙を搬送する搬送ローラ対１８と、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対１９が設けられている。尚、搬送パスＳの横には、用紙の両面に画像を形成する場合に使用される別の搬送パスＳ’が形成されており、この搬送パスＳ’には複数の反転ローラ対２０が適当な間隔で設けられている。
【００３５】
ところで、プリンタ本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＳは、プリンタ本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラ対２３，２４が設けられている。
【００３６】
次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作について説明する。
【００３７】
画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、各光走査装置１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、その光ビームを各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。
【００３８】
そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５ａの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。
【００３９】
上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。
【００４０】
以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。
【００４１】
そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラ１５とフィードローラ１６及びリタードローラ１７によって搬送パスＳへと送り出された用紙がレジストローラ対１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。
【００４２】
而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ対２３，２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト７は次の画像形成に備えられる。
【００４３】
［光走査装置］
次に、本発明に係る前記光走査装置１３の参考例と実施の形態を図２〜図４に基づいて説明する。尚、４つの光走査装置１３の構成は全て同じであるため、以下、１つの光走査装置１３についてのみ説明する。
【００４４】
＜参考例＞
図２は本発明の参考例に係る光走査装置要部の構成を示す平面図、図３は同光走査装置の偏向素子の正面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。
【００４５】
図２に示すように、光走査装置１３にはレーザー光源（レーザーダイオード）２５が備えられており、このレーザー光源２５からの光ビームＬの出射方向に沿ってコリメータレンズ２６とシリンドリカルレンズ２７及び折り返しミラー２８が一直線上に配置されている。又、走査中心ＣＬ上には偏向素子２９が配設されており、この偏向素子２９によって偏向される光ビームＬ１の進行方向に沿って走査レンズ３０，３１がそれぞれ配設されている。
【００４６】
他方、走査中心ＣＬを境として前記レーザー光源２５やコリメータレンズ２６、シリンドリカルレンズ２７等が配された側とは反対側（書出側）であって、且つ、光ビームＬ１の有効走査範囲（実際にプリント幅として使用する走査範囲）Ｒを外れた位置には光検知素子であるＢＤセンサ３２と、偏向素子２９によって偏向されて有効走査範囲Ｒを外れた光路を進む光ビームＬ２を折り返して前記ＢＤセンサ３２へと導くためのＢＤミラー３３が配置されている。
【００４７】
ここで、前記偏向素子２９の構成と作用を図３及び図４に基づいて説明する。
【００４８】
偏向素子２９は、フレーム３４上に接合されたＳｉ基板３５にエッチングや成膜等のマイクロマシニング技術（ＭＥＭＳ技術）を利用して長楕円状のＭＥＭＳミラー３６とこれを支持する捩り梁３７を一体に形成することによって構成されており、ＭＥＭＳミラー３６は捩り梁３７を中心として往復振動（正弦振動）する。
【００４９】
図３に示すように、上記捩り梁３７の長手方向（Ｘ軸方向）両端が絶縁部３８によって電気的に絶縁されており、その幅方向両側には長手方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びる櫛歯状の複数の可動電極３９が形成されており、Ｓｉ基板３５の本体３５Ａ側には可動電極３９の間に位置する複数の固定電極４０が形成されており、これらの可動電極３９と固定電極４０は捩り梁３７の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に配置されている。そして、図４に示すように、可動電極３９と固定電極４０には不図示の交流電源から延びる電線４１，４２がそれぞれ接続されている。
【００５０】
以上のように構成された偏向素子２９において、交流電源から電線４１，４２を経て可動電極３９と固定電極４０に交流電圧がそれぞれ印加されると、これらの可動電極３９と固定電極４０との間に静電引力が発生し、この静電引力によってＭＥＭＳミラー３６が図４に鎖線にて示すように捩り梁３７（Ｙ軸）を中心として所定角度（偏向角）だけ往復振動する。尚、ＭＥＭＳミラー３６の駆動周波数は共振周波数に設定されており、これによってＭＥＭＳミラー３６の振幅（偏向角）が拡大される。又、ＭＥＭＳミラー３６の表面（反射面）にはアルミニウム膜等が成膜されてその反射率が高められている。
【００５１】
而して、図２に示す光走査装置１３において、レーザー光源２５が画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されると、該レーザー光源２５から画像データに対応して変調された光ビームＬが出射され、この光ビームＬは、コリメータレンズ２６によって適当な大きさのコリメート光に整形された後、副走査方向（Ｙ軸方向）にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ２７に入射される。そして、シリンドリカルレンズ２７を通過した光ビームＬは、折り返しミラー２８によって折り返された後、偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６（図３参照）に入射されて結像される。
【００５２】
偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６に入射した各光ビームＬは、前述のようにＭＥＭＳミラー３６が往復振動することによって主走査方向（Ｘ軸方向）に偏向され、この偏向された光ビームＬ１は、走査レンズ３０，３１を通過することによって図１に示す各画像形成ユニット１Ｍ（１Ｃ，１Ｙ，１Ｋ）の感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上に結像され、図２に示す有効走査領の一端を書出点Ｐ１、他端を書終点Ｐ２として感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上を図２の下方から上方に向かって主走査方向（図示矢印方向）に片側往復走査する。
【００５３】
ところで、本参考では、図２に示すように、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤミラー３３に向かう光ビームＬ２の光路Ａを、レーザー光源２５から出射する光ビームＬが折り返しミラー２８からＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光路Ｂと有効走査領域Ｒによって囲まれる領域外に配置するとともに、該光路Ａが設けられた側を書出点Ｐ１として感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）を片側走査するようにしている。具体的には、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤミラー３３に向かう光ビームＬ２の光路Ａを有効走査領域Ｒに対してレーザー光源２５から折り返しミラー２８を経てＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光ビームＬの光路Ｂとは逆側に配置している。
【００５４】
而して、偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６に入射した各光ビームＬの一部はＭＥＭＳミラー３６によって偏向され、光ビームＬ２として有効走査領域Ｒ以外の光路Ａを通ってＢＤミラー３３に至り、このＢＤミラー３３によって折り返されてＢＤセンサ３２に入射し、この光ビームＬ２がＢＤセンサ３２によって検知されて光ビームＬ１の感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上での書き出しタイミングが決定されるとともに、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性がモニターされる。
【００５５】
ここで、図２に示すように、偏向素子２９（ＭＥＭＳミラー３６）に入射する光ビームＬ（光路Ｂ）と偏向素子２９（ＭＥＭＳミラー３６）から書出点Ｐ１に向かう光ビームＬ１との成す角度を図示のようにθとすると、この角度θは偏向素子２９（ＭＥＭＳミラー３６）からＢＤミラー３３（ＢＤセンサ３２）に向かう光ビームＬ２（光路Ａ）を含んでいないため、この角度θを最小化することができる。
【００５６】
上述のように角度θを最小化すれば、前式（１）から明らかなようにＭＥＭＳミラー３６の必要径を最小限に抑えることができる。尚、ＭＥＭＳミラー３６や走査レンズ３０，３１及びＢＤミラー３２においては、検知用の光ビームＬ２によるケラレが発生しても構わない。又、図２に示す例では、光路Ａに沿う検知用の光ビームＬ２は走査レンズ３０，３１を通過しているが、走査レンズ３０，３１の主走査方向長さを短縮して光ビームＬ２が走査レンズ３０，３１を通過しないようにしても良く、このようにすることによって走査レンズ３０，３１を小型化することができる。
【００５７】
次に、本発明に係る光走査装置１３におけるＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性をモニターする原理を図５に基づいて説明する。
【００５８】
図５は電圧駆動信号とＭＥＭＳミラーの偏向角及びセンサ応答信号の時間変化を示す図であり、偏向素子２９のＭＥＭＳミラー３６を駆動する（交流電源から図３に示す可動電極３９と固定電極４０に印加される）駆動電圧（交流電圧）の波形（駆動電圧波形）は図示のように矩形波である。
【００５９】
又、ＭＥＭＳミラー３６は往復振動するため、その偏向角特性は図示のように正弦波を描き、駆動電圧の周波数はＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の２倍となる。尚、図５には簡略化のためにＭＥＭＳミラー３６の偏向角θの絶対値が最も大きいとき、即ちＭＥＭＳミラーが最も捩れたときに駆動電圧がＯＮされる状態としているが、駆動電圧のＤｕｔｙ比等によってはＭＥＭＳミラー３６が最も捩れたときと駆動電圧がＯＮされるタイミングに多少のズレが生じることがある。
【００６０】
図５において実線にて示すＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は初期状態のものであって、環境の変動によって偏向角特性が破線にて示すように変化した場合、駆動電圧の周波数は変化しないためにＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の周波数に変動はなく、振幅である最大偏向角θｍ がθｍ ’（＞θｍ ）に変化する。ここで、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が変動する前後において偏向角特性の位相に変化はないため、駆動電圧と偏向角特性の位相関係には変化はない。
【００６１】
他方、ＢＤセンサ３２が光ビームＬ２を検知するときのＭＥＭＳミラー３６の偏向角（設置偏向角）をθ０ とすると、この偏向角θ０ は不変であるため、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が図５に実線にて示す初期状態にあるときには、図示の時間ｔ１においてＢＤセンサ３２が光ビームＬ２を検知して図５に実線にて示す応答信号（初期センサ応答信号）を出力する。
【００６２】
そして、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が破線にて示すように変化した場合には、図示の時間ｔ２（＞ｔ１）においてＢＤセンサ３２が光ビームＬ２を検知して図５に破線にて示す応答信号（初期センサ応答信号）を出力する。
【００６３】
以上のように、環境が変動しても駆動電圧とＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性は変化しないで一定に保たれているのに対して、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性（最大偏向角θｍ ）とＢＤセンサ３２の応答信号の位相が変化し、この応答信号の位相の変化とＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の間には相関関係が成立する。
【００６４】
従って、駆動手段に入力される駆動位相信号の位相とＢＤセンサ３２の応答信号の位相との関係からＭＥＭＳミラー３６の偏向状態を求めることによって、安価な構成でＭＥＭＳミラー３６の偏向状態を高精度にモニターすることができる。
【００６５】
具体的には、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が図５に実線にて示す初期状態にあるときに駆動位相信号がＯＮされてからＢＤセンサ３２の応答信号が出力されるまでの時間Ｔと、ＢＤセンサ３２の設置偏向角θ０ （一定）及びＭＥＭＳミラー３６の偏向周波数ν（一定）を用いれば、そのときのＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角θｍ は次式にて求められる。
【００６６】
θｍ ＝θ０ ／ｓｉｎ（２πνＴ−π／２） … （２）
又、環境変動によってＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性が図５に破線にて示すように変化したときに駆動位相信号がＯＮされてからＢＤセンサ３２の応答信号が出力されるまでの時間Ｔ’を検出すれば、そのときのＭＥＭＳミラー３６の最大偏向角θｍ ’は次式にて求められる。
【００６７】
θｍ ’＝θ０ ／ｓｉｎ（２πνＴ’−π／２） … （３）
而して、例えば駆動制御、温度制御、ＬＤ点灯基準クロック変調制御等の手法によって（３）式にて求められる最大偏向角θｍ ’を（２）式にて求められる最大偏向角θｍ （初期値）に近づければ、環境変動等に伴うＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性の変動を補償することができ、図５に破線にて示すように変化したＭＥＭＳミラー３６の偏向角特性を実線にて示す初期の変動角特性に戻すことができる。
【００６８】
＜実施の形態＞
次に、本発明の実施の形態に係る光走査装置を図６に基づいて説明する。
【００６９】
図６は本発明に係る光走査装置要部の構成を示す平面図であり、本図においては図２において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００７０】
本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤレンズ３４を経てＢＤセンサ３２に向かう光ビームＬ２の光路Ａを、レーザー光源２５から出射する光ビームＬが折り返しミラー２８からＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光路Ｂと有効走査領域Ｒによって囲まれる領域外に配置するとともに、該光路Ａが設けられた側を書出点Ｐ１として感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）を図６の上側から下側に向かって片側走査するようにしている。
【００７１】
ところが、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤセンサ３２に向かう光ビームＬ２の光路Ａを有効走査領域Ｒに対してレーザー光源２５から折り返しミラー２８を経てＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光ビームＬの光路Ｂとは同側に配置している。又、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤセンサ３２に向かう光ビームＬ２の光路Ａと走査レンズ３０，３１の光軸（走査中心ＣＬ）との成す角度θ１を走査レンズ３０，３１の光軸とレーザー光源２５から折り返しミラー２８を経てＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光ビームＬの光路Ｂとが成す角度θ２よりも大きく設定している（θ１＞θ２）。
【００７２】
而して、本実施の形態においても、偏向素子２９（ＭＥＢＳミラー３６）に入射する光ビームＬ（光路Ａ）と偏向素子２９（ＭＥＭＳミラー３６）から書終点Ｐ２に向かう光ビームＬ１との成す角度を図示のようにθとすると、この角度θは偏向素子２９（ＭＥＢＳミラー３６）からＢＤセンサ３２に向かう光ビームＬ２（光路Ａ）を含んでいないため、この角度θを最小化することができ、前記理由にＭＥＭＳミラー３６の必要径を最小限に抑えることができる。
【００７３】
又、本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）からＢＤセンサ３２に向かう光ビームＬ２の光路Ａと走査レンズ３０，３１の光軸（走査中心ＣＬ）との成す角度θ１を走査レンズ３０，３１の光軸とレーザー光源２５から折り返しミラー２８を経てＭＥＭＳミラー３６（偏向素子２９）に向かう光ビームＬの光路Ｂとが成す角度θ２よりも大きく設定したため（θ１＞θ２）、光ビームＬ２が走査レンズ３０，３１を通過せず、走査レンズ３０，３１の主走査方向長さを短縮してこれらの小型化を図ることができる。
【００７４】
尚、以上は本発明をカラーレーザープリンタとこれに備えられた光走査装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロプリンタや複写機等を含む他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた光走査装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７５】
１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｋ ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 帯電器
４ａ〜４ｄ 現像装置
５ａ〜５ｄ 転写ローラ
６ａ〜６ｄ ドラムクリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ 駆動ローラ
９ テンションローラ
１０ 二次転写ローラ
１１ ベルトクリーニング装置
１２ａ〜１２ｄ トナーコンテナ
１３ 光走査装置
１４ 給紙カセット
１５ ピックアップローラ
１６ フィードローラ
１７ リタードローラ
１８ 搬送ローラ対
１９ レジストローラ対
２０ 搬送ローラ対
２１ 排紙トレイ
２２ 定着装置
２３，２４ 排紙ローラ対
２５ レーザー光源（光源）
２６ コリメータレンズ
２７ シリンドリカルレンズ
２８ 折り返しミラー
２９ 偏向素子
３０，３１ 走査レンズ
３２ ＢＤセンサ（光検知素子）
３３ａ，３３ｂ ＢＤミラー
３４ 偏向素子のフレーム
３５ Ｓｉ基板
３５Ａ Ｓｉ基板本体
３６ 偏向素子のＭＥＭＳミラー
３７ 偏向素子の捩り梁
３８ 偏向素子の絶縁部
３９ 偏向素子の可動電極
４０ 偏向素子の固定電極
４１，４２ 偏向素子の電線
４３ ＢＤレンズ
Ａ，Ｂ 光路
ＣＬ 走査中心
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２ 光ビーム
Ｐ１ 書出点
Ｐ２ 書終点
Ｒ 有効走査範囲
Ｓ，Ｓ’ 搬送パス
θｍ ，θｍ ’ ＭＥＭＳミラーの最大偏向角
Δθ，Δθ’ 走査領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーと、該ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームを被走査面上に結像させる走査レンズと、前記光源から出射して前記ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームを検知する光検知素子を備えた光走査装置において、
前記ＭＥＭＳミラーから前記光検知素子に向かう光路を前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路と走査領域で囲まれる領域外に配置するとともに、前記走査領域に対して前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路と同側に配置し、該光路が設けられた側を書出側として被走査面を片側走査するよう構成したことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記ＭＥＭＳミラーから前記光検知素子に向かう光路と前記走査レンズの光軸との成す角度を走査レンズの光軸と前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路とが成す角度よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光検知素子は、書き出しタイミング又は前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角の少なくとも一方を算出・制御することを特徴とする請求項１又は２記載の光走査装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何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。
【請求項１】
光源と、該光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーと、該ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームを被走査面上に結像させる走査レンズと、前記光源から出射して前記ＭＥＭＳミラーによって偏向された光ビームを検知する光検知素子を備えた光走査装置において、
前記ＭＥＭＳミラーから前記光検知素子に向かう光路を前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路と走査領域で囲まれる領域外に配置するとともに、前記走査領域に対して前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路と同側に配置し、該光路が設けられた側を書出側として被走査面を片側走査するよう構成したことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記ＭＥＭＳミラーから前記光検知素子に向かう光路と前記走査レンズの光軸との成す角度を走査レンズの光軸と前記光源から前記ＭＥＭＳミラーに向かう光路とが成す角度よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光検知素子は、書き出しタイミング又は前記ＭＥＭＳミラーの最大偏向角の少なくとも一方を算出・制御することを特徴とする請求項１又は２記載の光走査装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０１３４５（Ｐ２０１３−１０１３４５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５５７０２（Ｐ２０１２−２５５７０２）
【出願日】平成２４年１１月２１日（２０１２．１１．２１）
【分割の表示】特願２００９−２５０２９１（Ｐ２００９−２５０２９１）の分割
【原出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２１日（２０１２．１１．２１）
【分割の表示】特願２００９−２５０２９１（Ｐ２００９−２５０２９１）の分割
【原出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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