(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳミラー及びＡｒｃ−ｓｉｎレンズを用いた場合に、走査方向端部の光量の低下を精度良く補正可能である簡易な構成の光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】光学走査装置は、レーザーダイオードと、ＭＥＭＳミラーと、走査レンズと、防塵ガラスと、光量補正手段と、を備える。レーザーダイオードは、レーザーダイオードから射出されるレーザービームの偏光方向と主走査断面とのなす角度θ１が−１０°〜１０°の範囲となるように配置され、防塵ガラスは、防塵ガラスの法線と主走査断面とのなす角度θ２が−１５°〜１５°の範囲となるように配置されている。光量補正手段は、主走査方向における防塵ガラスの透過率の変化を考慮してレーザービームの光量が主走査方向全域に亘って略均等となるように光量補正を行う。【選択図】図５
2015011113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーダイオードと、
該レーザーダイオードから射出されるレーザービームを偏向するＭＥＭＳミラーと、
該ＭＥＭＳミラーにより主走査方向に走査されるレーザービームを被走査面での走査スポットの速度が一定になるように結像するＡｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査レンズと、
該走査レンズと被走査面との間に配置される防塵ガラスと、
前記レーザーダイオードから射出されるレーザービームの光量を主走査方向中央からの距離に応じて可変させる光量補正手段と、
を備えた光学走査装置において、
前記レーザーダイオードは、前記レーザーダイオードから射出されるレーザービームの偏光方向と主走査断面とのなす角度θ１が−１０°〜１０°の範囲となるように配置され、前記防塵ガラスは、前記防塵ガラスの法線と主走査断面とのなす角度θ２が−１５°〜１５°の範囲となるように配置されており、
前記光量補正手段は、主走査方向における前記防塵ガラスの透過率の変化に基づいてレーザービームの光量が主走査方向全域に亘って略均等となるように光量補正を行うことを特徴とする光学走査装置。
【請求項２】
前記光量補正手段は、１画素分を走査したときの露光強度分布が所定の閾値を超える主走査方向の長さが、主走査方向中央と主走査方向端部とで等しくなるように光量制御を行うものであり、
前記閾値は、前記閾値を超える主走査方向の長さと１画素長との差が１０％以内となるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
【請求項３】
前記光量補正手段は、前記レーザーダイオードから射出されるレーザービームの光量を主走査方向中央から端部に向かって一旦減少させた後、再び増加させることにより、主走査方向端部における光量が主走査方向中央よりも高くなるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学走査装置。
【請求項４】
前記走査レンズと前記防塵ガラスとの間に配置され、前記レーザービームの光路を変更する折り返しミラーを有し、前記折り返しミラーの法線と主走査断面とのなす角度φの符号が前記θ２と同じであり、且つ、前記折り返しミラーの反射特性が以下の式（１）、（２）を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光学走査装置。
Ｒs,y０≦Ｒs,yend                          ・・・（１）
Ｒp,yend／Ｒs,y０≧−０．３４４φ＋１．１９・・・（２）
ただし、
Ｒs,y０：主走査方向中央の折り返しミラーへの光線入射角に対するＳ偏光の反射率
Ｒs,yend：主走査方向端部の折り返しミラーへの光線入射角に対するＳ偏光の反射率
Ｒp,yend：主走査方向端部の折り返しミラーへの光線入射角に対するＰ偏光の反射率
である。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光学走査装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機、レーザープリンター、レーザーファクシミリ等の画像形成装置に用いられる光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学走査装置は、レーザー発光部（以下ＬＤという）を有するビーム光源装置（ＬＤユニット）から射出されたビームを、シリンドリカルレンズ、偏向ミラー、走査レンズ等から構成される走査光学系により、ビームスポットとして被走査面上に結像させ、偏向ミラーにより偏向させることにより、被走査面上を主走査方向に等速走査させるようにしたものである。
【０００３】
近年、偏向ミラーの小型化及び高速化を図るために、トーションバーにより支持された偏向ミラーを正弦振動させて光源から照射されるビーム光を偏向する、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーと呼ばれる圧電駆動式の共振型ガルバノミラーを光学走査装置の偏向ミラーとして搭載することが提案されている。
【０００４】
上述したように、ＭＥＭＳミラーは正弦振動することから、被走査面上で等速走査を行うためには、入射したビーム光を偏向させたとき像面（被走査面）で走査スポットの速度が一定になるような歪曲特性（Ａｒｃ−ｓｉｎ特性）を持つ走査レンズ（Ａｒｃ−ｓｉｎレンズ）を用いる必要がある。しかし、このような走査レンズを用いた場合、主走査方向のビーム径が被走査面の中央で最も小さくなり、被走査面の端部に向かうにつれて増大するという弊害が発生する。
【０００５】
図９は、ＭＥＭＳミラー及びＡｒｃ−ｓｉｎレンズを用いた場合の走査露光強度分布を示すグラフであり、像高０ｍｍと１１０ｍｍの２点でビーム光を４２μｍ走査させたときの強度分布の走査方向の断面プロファイルを示している。図９中の破線は、トナーが現像されるために必要な露光強度の閾値Ａであり、閾値Ａを超える領域（図９における破線の上側の領域）でトナーが現像されると近似できる。露光強度の閾値は現像条件やトナーの物性等で決定される。
【０００６】
図９において、像高０ｍｍ（図の太線）と１１０ｍｍ（図の細線）で閾値を超える領域の主走査方向の長さを比較すると、像高０ｍｍのほうが大きいことがわかる。つまり、ビーム径が変化してもビーム光の光量は一定であるため、ビーム径の増大する被走査面の端部（像高１１０ｍｍ）においては十分な走査露光強度が得られず、トナーにより現像されるドット径が小さくなって画像濃度が低下する。
【０００７】
上記の問題点を解決するべく、特許文献１には、ＭＥＭＳミラー及びＡｒｃ−ｓｉｎレンズを用いた光学走査装置において、光源から射出されるビーム光の光量を被走査面の端部に向かうにつれて増大させる光量制御方法が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、ポリゴンミラーの反射面よりも広い光束を入射し，反射面を主走査方向の実質的なアパチャー（絞り）として偏向走査するオーバーフィールド光学系において、走査レンズへの偏向方向を含むビーム光の入射条件を設定することで走査レンズ端部での透過率を上げて被走査面の端部での光量減少を相殺し、像面の光量変動を低減する光学走査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１９９５５５号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３６３７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１のような光量の電気的制御を行う場合、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバーター（ＤＡＣ）を用いるのが一般的である。しかし、光量の補正範囲が大きくなると、光量補正が走査速度に追従できず、補正の分解能が粗くなり補正精度が低下する。また、光学走査装置を小型化するために走査レンズの焦点距離を短くすると、走査方向端部でのビーム径の増大量が大きくなり、補正に必要な光量も増大する。即ち、光学走査装置を小型化すると補正精度が低下してしまい、補正精度を向上させるために高価な制御回路を使用すると光学走査装置のコストアップに繋がる。
【００１１】
また、オーバーフィールド光学系に用いられる特許文献２の方法では、走査方向の中央から端部に向かって光量が単調に増加する。一方、ＭＥＭＳミラー及びＡｒｃ−ｓｉｎレンズを用いた光学系では、ある一定の像高までは光量の減少はみられないため、特許文献２の方法を適用した場合、像高の途中までは過剰な光量補正を行うこととなってしまう。
【００１２】
さらに、特許文献２では、走査レンズに対しＰ偏光で、且つブリュースター角以下でビーム光を入射させることで走査レンズ端部の透過率を中央部よりも高めているが、防塵ガラスについては言及されていない。防塵ガラスを設ける場合は、防塵ガラスを副走査方向に傾斜させる必要があるため、特許文献２の方法では有効走査領域の全てでビーム光をＰ偏光で入射させることは不可能であった。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑み、ＭＥＭＳミラー及びＡｒｃ−ｓｉｎレンズを用いた場合に、主走査方向端部の光量の低下を精度良く補正可能である簡易な構成の光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、レーザーダイオードと、ＭＥＭＳミラーと、走査レンズと、防塵ガラスと、光量補正手段と、を備えた光学走査装置である。ＭＥＭＳミラーは、レーザーダイオードから射出されるレーザービームを偏向する。走査レンズは、ＭＥＭＳミラーにより主走査方向に走査されるレーザービームを被走査面での走査スポットの速度が一定になるように結像するＡｒｃ−ｓｉｎ特性を有する。防塵ガラスは、走査レンズと被走査面との間に配置される。光量補正手段は、レーザーダイオードから射出されるレーザービームの光量を主走査方向中央からの距離に応じて可変させる。レーザーダイオードは、レーザーダイオードから射出されるレーザービームの偏光方向と主走査断面とのなす角度θ１が−１０°〜１０°の範囲となるように配置され、防塵ガラスは、防塵ガラスの法線と主走査断面とのなす角度θ２が−１５°〜１５°の範囲となるように配置されており、光量補正手段は、主走査方向における防塵ガラスの透過率の変化に基づいてレーザービームの光量が主走査方向全域に亘って略均等となるように光量補正を行う。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の構成によれば、主走査方向中央から端部に向かって増加する防塵ガラスの透過率を考慮した光量制御を行うことで、光量の制御範囲を狭くすることができ、高精度の光量制御が可能となる。従って、ＭＥＭＳミラーを用いる光学走査装置において、高価な制御回路を用いることなく簡単な構成で主走査方向におけるドット径を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の光学走査装置である露光装置１９を備えた画像形成装置１００の全体構成を示す概略図
【図２】本発明の第１実施形態に係る露光装置１９の内部構成を概略的に示す主走査断面図
【図３】第１実施形態の露光装置１９の内部構成を概略的に示す副走査断面図
【図４】レーザービームの偏光方向と主走査断面とのなす角度θ１、及び防塵ガラス５１の法線Ｈ１と主走査断面とのなす角度θ２を変化させたときの、防塵ガラス５１の透過特性を示すグラフ
【図５】図２及び図３に示した光学系において、θ１を０°、θ２を１０°とした場合に、トナーが現像されるために必要な露光強度の閾値を超える領域を均一にするために必要な光量補正比、防塵ガラス５１の透過特性、及び防塵ガラス５１の透過特性を考慮した光量制御を示すグラフ
【図６】第１実施形態の露光装置１９において、図５に示した光量制御を行った場合の走査露光強度分布を示すグラフ
【図７】本発明の第２実施形態に係る露光装置１９の内部構成を概略的に示す副走査断面図
【図８】防塵ガラス５１に対する折り返しミラー５５の取り付け方向による折り返しミラー５５の反射率の違いを示すグラフ
【図９】ＭＥＭＳミラー及びＡｒｃ−ｓｉｎレンズを用いた従来の光学走査装置の走査露光強度分布を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の光学走査装置である露光装置１９を備えた画像形成装置１００の全体構成を示す概略図であり、右側を画像形成装置１００の前方側として図示している。図１に示すように、画像形成装置１００（ここではモノクロプリンター）は、装置本体１の下部に積載された用紙を収容する給紙カセット２が備えられている。この給紙カセット２の上方には、装置本体１の前方から後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて装置本体１の上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されており、この用紙搬送路４に沿って上流側から順に、ピックアップローラー５、フィードローラー６、中間搬送ローラー７、レジストローラー対８、画像形成部９、定着装置１０及び排出ローラー対１１が配置されている。更に、画像形成装置１００内には、上記の各ローラー、画像形成部９、定着装置１０、露光装置１９等の動作を制御する制御部（ＣＰＵ）３０が配置されている。
【００１８】
給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が備えられており、用紙積載板１２上に積載された用紙（記録媒体）がピックアップローラー５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方側には、フィードローラー６に圧接するようにリタードローラー１３が配設されており、ピックアップローラー５によって複数枚の用紙が同時に給装された場合には、これらフィードローラー６とリタードローラー１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。
【００１９】
そして、フィードローラー６とリタードローラー１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラー７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラー対８へと搬送され、レジストローラー対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。
【００２０】
画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計回り方向に回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像装置１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラー１８及び感光体ドラム１４の上方に配置される露光装置（ＬＳＵ）１９から構成されている。現像装置１６の上方には、現像装置１６へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。
【００２１】
本実施形態では、感光体ドラム１４はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体であり、アルミニウム等の導電性基板（筒体）上に、感光層としてａ−Ｓｉ系の光導電層を形成し、その上面にａ−Ｓｉ系のＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮなどの無機絶縁体または無機半導体から成る表面保護層が積層されている。
【００２２】
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置１５によって感光体ドラム１４の表面を一様に帯電させる。次いで、露光装置（ＬＳＵ）１９からのレーザービームにより感光体ドラム１４上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成される。さらに、現像装置１６により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成される。感光体ドラム１４の表面に形成されたトナー像は、転写ローラー１８により感光体ドラム１４と転写ローラー１８とのニップ部（転写位置）に供給された用紙へと転写される。
【００２３】
トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１４から分離されて定着装置１０に向けて搬送される。この定着装置１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、定着装置１０に備えられた加熱ローラー２２、及びこの加熱ローラー２２に圧接される加圧ローラー２３によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。そして、画像形成部９及び定着装置１０において画像形成がなされた用紙は、排出ローラー対１１によって排紙部３に排出される。
【００２４】
転写後に感光体ドラム１４表面の残留トナーはクリーニング装置１７により除去され、感光体ドラム１４表面の残留電荷は除電装置（不図示）により除電される。そして、感光体ドラム１４は帯電装置１５によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
【００２５】
図２及び図３は、それぞれ本発明の第１実施形態に係る露光装置１９の内部構成を概略的に示す主走査断面図及び副走査断面図である。なお、図３ではＭＥＭＳミラー４７から感光体ドラム１４（被走査面）までの副走査断面を示しており、ＬＤユニット４０、コリメーターレンズ４１、シリンドリカルレンズ４３は記載を省略している。また、図２及び図３における偏光方向を矢印Ｐで示しており、図３では偏光方向は紙面に対し垂直な方向となっている。
【００２６】
図２及び図３に示すように、露光装置１９は、ＬＤユニット４０と、コリメーターレンズ４１と、アパチャー４２と、シリンドリカルレンズ４３と、平面ミラー４５ａ、４５ｂと、ＭＥＭＳミラー４７と、走査レンズ５０ａ、５０ｂと、防塵ガラス５１と、ＢＤセンサー５３とを備えている。
【００２７】
ＬＤユニット４０は、光源としてのレーザーダイオード（ＬＤ）を備えており、画像信号に基づき光変調した光ビーム（レーザービーム）を射出する。ＬＤユニット４０は、レーザービームの偏光方向と主走査断面とのなす角度θ１が−１０°〜１０°の範囲で取り付けられる。ＬＤユニット４０には、レーザーダイオードの光量を像高（有効露光領域における主走査方向中央部からの距離）に応じて変動させる光量制御回路６０が接続されている。
【００２８】
なお、ここでいうレーザービームの偏光方向とは、レーザービームの進行方向に対する電磁波の方向をいう。そして、θ１＝０°の場合、偏光方向が主走査断面（図２の紙面方向）に対して平行となる。
【００２９】
コリメーターレンズ４１は、ＬＤユニット４０から射出したレーザービームを略平行光束にする。アパチャー４２は、コリメーターレンズ４１を通過したレーザービームを所定の光路幅とする。シリンドリカルレンズ４３は、レーザービームの副走査方向にのみ所定の屈折力を有する。コリメーターレンズ４１及びアパチャー４２を通過し、シリンドリカルレンズ４３に入射した平行光束は、主走査断面においてはそのまま平行光束の状態で、副走査方向においては収束して射出され、平面ミラー４５ａによって光路を変更された後、ＭＥＭＳミラー４７の偏向面（反射面）に線像として結像する。
【００３０】
なお、ＬＤユニット４０は、通常はθ１＝９０°となるように取り付けるのが一般的である。これは、ＬＤユニット４０から射出されるレーザービームの断面形状が楕円形であり、アパチャー４２が主走査方向に長いスリットであるため、θ１＝９０°とすることでレーザービームの断面形状である楕円形の長軸方向とアパチャー４２の長手方向とが一致し、レーザービームを効率的に透過させることができるためである。
【００３１】
これに対し、本発明では、角度θ１が−１０°〜１０°の範囲となるようにＬＤユニット４０を取り付けることで、防塵ガラス５１のレーザービームに対する透過率を像高中央から像高端部に向かって高くすることを特徴としている。この場合、レーザービームの断面形状である楕円形の短軸方向とアパチャー４２の長手方向とが略一致するため、楕円形の短軸方向のビーム径がアパチャー４２のスリットよりも大きくなるようなレーザービームを射出する必要がある。
【００３２】
ＭＥＭＳミラー４７は、走査用のミラー部と、ミラー部を支持するトーションバー、及びトーションバーを介してミラー部に繋がる可動枠を含んでおり、可動枠上に形成されたユニモルフ駆動部に電圧を印加することで可動枠を変形させてミラー部を所定の周波数で正弦振動させる。走査レンズ５０ａ、５０ｂはＡｒｃ−ｓｉｎ特性を有するレンズであり、ＭＥＭＳミラー４７によって偏向反射されたレーザービームは、防塵ガラス５１を介して感光体ドラム１４上に所定の大きさのスポット径で結像され、主走査方向（図２の上から下方向）に走査が行われる。防塵ガラス５１は、反射防止膜等のコーティングはされておらず、図３に示すように、防塵ガラス５１の法線Ｈ１と主走査断面とのなす角度θ２が−１５°〜１５°の範囲で取り付けられる。
【００３３】
有効露光領域外の走査終了側には平面ミラー４５ｂが配置されており、平面ミラー４５ｂにより反射されたレーザービームはＢＤセンサー５３に入射する。ＢＤセンサー５３はレーザービームを検出したタイミングに応じて時間カウント部に信号を出力する。ＢＤセンサー５３としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ等の各種の光センサーを使用することができる。なお、図２ではＢＤセンサー５３を感光体ドラム１４（被走査面）の有効露光領域外の走査終了側に配置しているが、ＢＤセンサー５３を走査開始側、或いは被走査面の走査に影響を及ぼさない他の場所に配置しても良い。
【００３４】
次に、本実施形態の露光装置１９における光量制御方法について説明する。図４は、レーザービームの偏光方向と主走査断面とのなす角度θ１、及び防塵ガラス５１の法線Ｈ１と主走査断面とのなす角度θ２とを変化させたときの、防塵ガラス５１の透過特性を示すグラフである。図４中、θ１が０°θ２が１°の場合を◆のデータ系列、θ１が０°θ２が１５°の場合を□のデータ系列、θ１が１０°θ２が１５°の場合を＊のデータ系列、θ１が１５°θ２が１６°の場合を×のデータ系列で示す。以下、レーザービームの入射面（防塵ガラス５１の法線Ｈ１と入射光とを含む面）とレーザービームの偏光方向とが垂直である成分をＳ偏光、水平である成分をＰ偏光という。
【００３５】
θ１が０°の場合（◆、□のデータ系列）、レーザービームは像高０ｍｍ（主走査方向中央）では防塵ガラス５１に対しＳ偏光のみで入射し、Ｐ偏光成分は入射しない。そして、像高が増加する（主走査方向端部に向かう）に従い、Ｓ偏光の割合が減少するとともにＰ偏光の割合が増加する。また、防塵ガラス５１に対するレーザービームの入射角も増加する。一方、本実施形態のように防塵ガラス５１にコーティングがなされていない場合、Ｐ偏光の透過率は常にＳ偏光よりも高く、またＰ偏光の透過率は、Ｐ偏光の反射率が０となるブリュースター角（偏光角）未満まで単調に増加する。この二つの効果より、像高端部に向かうに従いレーザービームの透過率が上昇する。
【００３６】
ところで、θ１が増加すると像高の両端側において透過特性の対称性が失われる。即ち、一方側の像高では他方側に比べて透過率の上昇率が低下する。図４に示すように、θ１が１０°、θ２が１５°の場合（＊のデータ系列）、走査方向の−側端部では透過率が約６％上昇するのに対し、走査方向の＋側端部では透過率が約２％しか上昇しない。以上の結果より、θ１やθ２が増加すると防塵ガラス５１に対するレーザービームの透過率は低下し、光量補正の効果が無くなってしまう。なお、θ１、θ２が１５°を超える場合（×のデータ系列）、走査方向の−側端部での透過率の上昇が鈍くなる一方、走査方向の＋側端部での透過率の低下が顕著となる。
【００３７】
図５は、図２及び図３に示した光学系において、θ１を０°、θ２を１０°とした場合に、トナーが現像されるために必要な露光強度の閾値（図９参照）を超える領域を均一にするために必要な光量補正比（○のデータ系列）、防塵ガラス５１の透過特性（◇のデータ系列）、及び防塵ガラス５１の透過特性を考慮した光量制御（▲のデータ系列）を示すグラフである。
【００３８】
防塵ガラス５１が無い場合、レーザービームの光量を図５の光量補正比の通り変動させなければならず、像高１２０ｍｍにおいては最低でも１３％程度の制御範囲が必要となる。一方、θ１が０°、θ２が１０°の場合の防塵ガラス５１の透過特性は、像高１２０ｍｍにおいて約４％上昇していることがわかる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、θ１を−１０°〜１０°、θ２を−１５°〜１５°の範囲に設定するとともに、θ１及びθ２の変化による防塵ガラス５１の透過率の変化に応じてＬＤユニット４０から射出されるレーザービームの光量を制御することとした。防塵ガラス５１の透過率は走査方向の端部に向かうにつれて上昇するため、Ａｒｃ−ｓｉｎ特性を有する走査レンズ５０ａ、５０ｂにおける走査方向端部でのビーム径の増大（光量低下）が相殺される。図５に示すように、防塵ガラス５１の透過特性を考慮した光量制御においては、像高０ｍｍから像高６０ｍｍ付近まで一旦下がり、像高６０ｍｍを超えると再び上昇していることがわかる。そして、像高１２０ｍｍにおいて必要となる光量制御の範囲は、光量補正比で０．９９〜１．０８までの９％程度に減少することがわかる。
【００４０】
図６は、図５に示した光量制御を行った場合の走査露光強度分布を示すグラフである。なお、図６では、図９と同様に、像高０ｍｍと１１０ｍｍの２点でビーム光を４２μｍ走査させたときの強度分布の走査方向の断面プロファイルを示している。図６に示すように、像高１１０ｍｍにおける光量補正後の露光強度分布（図の一点鎖線）と、像高０ｍｍにおける露光強度分布（図の太線）とで、閾値Ａを超える領域の主走査方向の長さＬが等しくなっている。
【００４１】
つまり、図２及び図３に示した走査光学系において、像高に応じて図５の▲のデータ系列で示したような光量制御を行うことで、感光体ドラム１４（被走査面）上での光量は○のデータ系列で示した光量補正比と同一になる。光量の制御範囲が狭くなれば、その分だけ分解能が高くなるので高精度の光量制御が可能となり、結果として像高の変化に伴うドット径の変動を精度良く補正することができる。従って、主走査方向においてドット径が均一であり、画像濃度ムラのない良好な画質が得られる。
【００４２】
また、走査レンズ５０ａ、５０ｂの焦点距離が短い場合でも、高価な制御回路を用いることなく高精度な光量補正が可能となるため、露光装置１９のコンパクト化、低コスト化にも寄与する。
【００４３】
なお、図６において閾値Ａを超える主走査方向の長さＬと１画素長との差が大きくなると、実際にトナーが現像されるスポット径と１画素長との差も大きくなる。閾値Ａを超える主走査方向の長さＬと１画素長との差が１０％を超えると、画像不良として視認されるため、閾値Ａは、閾値Ａを超える主走査方向の長さＬと１画素長との差が１０％以内となるように設定することが好ましい。
【００４４】
図７は、本発明の第２実施形態に係る露光装置１９に用いられる走査光学系の構成を示す副走査断面図である。図７では偏光方向は紙面に対し垂直な方向となっている。また、第１実施形態と同様に、ＬＤユニット４０（図２参照）は、レーザービームの偏光方向と主走査断面とのなす角度θ１が−１０°〜１０°の範囲で取り付けられており、防塵ガラス５１の法線Ｈと主走査断面とのなす角度θ２が−１５°〜１５°の範囲で取り付けられている。なお、図７ではＭＥＭＳミラー４７から感光体ドラム１４（被走査面）までの副走査断面を示しており、ＬＤユニット４０、コリメーターレンズ４１、アパチャー４２、シリンドリカルレンズ４３は記載を省略している。
【００４５】
本実施形態の露光装置１９では、走査レンズ５０ｂと防塵ガラス５１の間に折り返しミラー５５を配置している。折り返しミラー５５を配置することで露光装置１９内の走査光学系を所望のレイアウトとすることができる。
【００４６】
通常のミラーの反射特性は、透過特性とは逆に、Ｐ偏光の反射率よりもＳ偏光の反射率の方が高くなる。そのため、θ１が小さい（−１０°〜１０°）場合、折り返しミラー５５の反射率は像高０ｍｍ（主走査方向中央）で最大となり、像高が増加する（主走査方向端部に向かう）に従い低下することになる。つまり、折り返しミラー５５の反射率が防塵ガラス５１で主走査方向端部の透過率を上昇させた効果を相殺するように作用する。従って、主走査方向端部の光量を増加させるためには折り返しミラー５５の設置条件や反射特性を所定の条件とすることが必要である。
【００４７】
図８は、防塵ガラス５１に対する折り返しミラー５５の取り付け方向による折り返しミラー５５の反射率の違いを示すグラフである。図８中、折り返しミラー５５の法線Ｈ２と主走査断面とのなす角度φの符号を揃える（図７の副走査断面において防塵ガラス５１と折り返しミラー５５が「ハ」の字になる）ように配置した場合を△のデータ系列、折り返しミラー５５の法線Ｈ２と主走査断面とのなす角度φの符号が異なる（図７の副走査断面において防塵ガラス５１と折り返しミラー５５が「//」の関係になる）ように配置した場合を□のデータ系列で示す。また、レーザービームの偏光方向と主走査断面とのなす角度θ１が１０°、防塵ガラス５１の法線Ｈ１と主走査断面とのなす角度θ２が１５°であるときの防塵ガラス５１の透過特性を◆のデータ系列で図８中に併せて示す。
【００４８】
図８の◆のデータ系列で示されるように、θ１が１０°、θ２が１５°の防塵ガラス５１では、走査方向の＋側（正像高）の透過率が走査方向の−側（負像高）の透過率よりも低い。これに対し、副走査断面で防塵ガラス５１に対し「ハ」の字になるように折り返しミラー５５を取り付けた場合（△のデータ系列）は、正像高の反射率が負像高の反射率よりも高くなっている。逆に、「//」に取り付けた場合（□のデータ系列）は、正像高の反射率が負像高の反射率よりも低くなっている。
【００４９】
この理由は、以下のように考えられる。防塵ガラス５１と折り返しミラー５５を含む走査光学系全体の効率は、同じ像高での防塵ガラス５１の透過効率と折り返しミラー５５の反射効率との積になる。そして、防塵ガラス５１と折り返しミラー５５を「ハ」の字に配置した場合は、折り返しミラー５５の反射特性は防塵ガラス５１の透過特性の非対称性と逆方向の非対称性を持つため、折り返しミラー５５の反射特性が防塵ガラス５１の透過特性の非対称性を相殺するように作用し、像高の正負での光量の差異が小さくなる。一方、防塵ガラス５１と折り返しミラー５５を「//」の関係となるように配置した場合は、折り返しミラー５５の反射特性が防塵ガラス５１の透過特性の非対称性を増大させるように作用し、像高の正負での差異がより一層大きくなってしまう。
【００５０】
以上より、防塵ガラス５１の透過率が低い側の像高の符号と、折り返しミラー５５の反射率が高い側の像高の符号（図８の＋側）を揃えることで、像高の変化に伴う光量変化（ドット径の変動）を精度良く補正することができる。具体的には、図７において防塵ガラス５１の法線Ｈ１と主走査断面とのなす角度θ２と、折り返しミラー５５の法線Ｈ２と主走査断面とのなす角度φの符号を揃える（副走査断面において防塵ガラス５１と折り返しミラー５５が「ハ」の字になる）ように配置すれば良い。
【００５１】
次に、折り返しミラー５５での反射率低下と防塵ガラス５１の透過率上昇分を考慮して主走査方向端部で中央より光量が高くなる折り返しミラー５５の反射特性を示す。主走査方向端部においてはＰ偏光の割合が増加するため反射率が低下するので、Ｐ偏光とＳ偏光の反射率の比を１に近づけることで反射率の低下を抑えることができる。またＰ偏光の割合はφが小さいほど大きくなる。従って、折り返しミラー５５の反射特性とφとが次の式（１）、（２）の関係を満たす場合に主走査方向端部の光量を中央と比較して増加させることができる。
Ｒs,y０≦Ｒs,yend                          ・・・（１）
Ｒp,yend／Ｒs,y０≧−０．３４４φ＋１．１９・・・（２）
ただし、
Ｒs,y０：主走査方向中央の折り返しミラーへの光線入射角に対するＳ偏光の反射率
Ｒs,yend：主走査方向端部の折り返しミラーへの光線入射角に対するＳ偏光の反射率
Ｒp,yend：主走査方向端部の折り返しミラーへの光線入射角に対するＰ偏光の反射率
である。
【００５２】
式（１）は、折り返しミラー５５への光線入射角に対するＳ偏光の反射率が像高中央（主走査方向中央）より像高端部（主走査方向端部）のほうが高いことを規定しており、折り返しミラー５５に対する入射角は像高端部のほうが大きいため、Ｓ偏光の反射率は入射角が大きいほうが高いことを意味する。
【００５３】
式（２）は、像高中央のＳ偏光の反射率と像高端部のＰ偏光の反射率との比を折り返しミラー５５の取り付け角度φに対して制約を加えている。主走査断面と偏光方向の成す角θ１が小さい（−１０°〜１０°）場合、像高中央に対応する光線は折り返しミラー５５に対しＳ偏光成分がほとんどを占め、Ｐ偏光成分は少ない。像高端部に向かうに従いＰ偏光成分が増加するが、取り付け角φが大きい場合はＰ偏光成分の増加は小さく、像高端部においてもＳ偏光成分の占める割合は大きい。
【００５４】
つまり、折り返しミラー５５の取り付け角度φが大きい場合は、像高端部に向かうに従いＳ偏光成分の反射率の上昇があるため、Ｐ偏光の反射率がＳ偏光の反射率より低くても、像高端部での反射率を高めることができる。逆に、折り返しミラー５５の取り付け角度φが小さい場合、像高端部ではＰ偏光成分が支配的となり、Ｐ偏光の反射率を高める必要がある。式（２）の右辺はφが大きいほど小さくなるので、折り返しミラー５５の取り付け角度φが大きい場合は、左辺において像高端部でのＰ偏光の反射率が像高中央のＳ偏光の反射率に対して小さくなっても不等号が満たされるということである。
【００５５】
上記の光量制御を行うことにより、走査レンズ５０ｂと防塵ガラス５１との間に折り返しミラー５５を配置する走査光学系を備えた露光装置１９において、折り返しミラー５５でのレーザービームの反射率の低下と防塵ガラス５１でのレーザービームの透過率の上昇を組み合わせて像高の変動による光量変動を抑制することができる。その結果、光量の制御範囲が狭くなり、像高の変化に伴うドット径の変動を精度良く補正することができる。従って、折り返しミラー５５を配置しない第１実施形態の構成と同様に、主走査方向においてドット径が均一であり、画像濃度ムラのない良好な画質が得られる。
【００５６】
その他、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では一つのＬＤを備えたシングルビーム走査装置について説明したが、複数のＬＤを備えたマルチビーム走査装置についても全く同様に適用できる。
【００５７】
また、本発明の光学走査装置は、図１に示したようなモノクロプリンターに限らず、モノクロ及びカラー複写機、カラープリンター、デジタル複合機、ファクシミリ等の、露光装置を用いる他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、光偏向器としてＭＥＭＳミラーを用い、走査レンズとしてＡｒｃ−ｓｉｎレンズを用いた光学走査装置に利用可能である。本発明の利用により、簡易な構成で主走査方向端部の光量の低下を精度良く補正可能な光学走査装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１４            感光体ドラム（被走査面）
１９            露光装置（光学走査装置）
４０            ＬＤユニット
４１            コリメーターレンズ
４３            シリンドリカルレンズ
４５ａ、４５ｂ  平面ミラー
４７            ＭＥＭＳミラー
５０ａ、５０ｂ  走査レンズ
５１            防塵ガラス
５５            折り返しミラー
６０            光量制御回路（光量補正手段）
１００          画像形成装置
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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