(57)【要約】    【課題】  共振型の光偏向器の偏向面の動的な撓みによる波面収差の劣化を低減することができる小型の光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。    【解決手段】  光源手段１から出射した光束を集光する集光光学系ＬＡと、該集光光学系から出射した光束を偏向走査する偏向手段５と、偏向手段で偏向走査された光束を被走査面８上に集光する結像光学系ＬＢとを有し、偏向手段は往復運動し、光束を反射偏向する偏向面５０１を有し、偏向面には往復運動するとき副走査方向に非対称な変形を生じるような角加速度が加えられており、集光光学系は、光源手段から出射した光束を副走査方向において、偏向面内であって、副走査方向の中心線に対し、偏向面の副走査方向の非対称な変形のうち、変形量が小さい側の領域内に集光させていること。【選択図】    図１
2008197452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段から出射した光束を集光する集光光学系と、
該集光光学系から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、
該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に集光する結像光学系と、
を有する光走査装置において、
該偏向手段は往復運動し、光束を反射偏向する偏向面を有し、
該偏向面には往復運動するとき副走査方向に非対称な変形を生じるような角加速度が加えられており、
該集光光学系は、該光源手段から出射した光束を副走査方向において、該偏向面内であって、副走査方向の中心線に対し、該偏向面の副走査方向の非対称な変形のうち、変形量が小さい側の領域内に集光させていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記偏向面は副走査方向において片側のみで支持部材で支持されており、前記集光光学系で集光されてる光束は、該偏向面の副走査方向の中心線より、該支持部材で支持されている側に対して反対側の領域内に集光していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
光源手段から出射した光束を集光する集光光学系と、
該集光光学系から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、
該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に集光する結像光学系と、
を有する光走査装置において、
該偏向手段は往復運動し、光束を反射偏向する偏向面を有し、
該偏向面は副走査方向において両側で支持部材で支持されており、
該集光光学系は、該光源手段から出射した光束を該偏向面内であって、該偏向面の副走査方向の幅をＨとするとき、副走査方向の中心線に対して副走査方向において０．２５Ｈ以内の領域内に集光させていることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
前記集光光学系は、前記光源手段からの光束を前記偏向面上に焦線状態で集光しており、該光束の焦線方向と該偏向面の中心を通る主走査方向との成す角をαとするとき、
｜α｜≦１° 
なる条件を満足することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記集光光学系からの光束は、主走査断面内に投射したとき、前記結像光学系の光軸方向から前記偏向面に入射しており、副走査断面内においては、該結像光学系の光軸に対し有限の角度で入射していることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記偏向面を含む可動板は１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記偏向手段の偏向面は基本周波数にその整数倍の周波数を重畳して駆動されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１から７の何れか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）の画像形成装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、偏向手段として往復運動を行う光偏向器（共振型の光偏向器）を使用した光走査装置が種々提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
光偏向器として、回転多面鏡（ポリゴンミラー）を使用した光走査装置に比べて、共振型の光偏向器を使用した光走査装置は、光偏向器自体を大幅に小型化することが可能であること、消費電力が少ないことの特徴がある。また半導体プロセスによって製造されるSi単結晶からなる共振型の光偏向器は理論上金属疲労が無く耐久性にも優れていることの特徴もある。
【０００４】
図２０は従来の共振型の光偏向器を使用した光走査装置の要部概略図である。
【０００５】
図２０において光源手段９１からの発散光を絞り９２により特定のスポット径が得られるように光束幅を制限した後、コリメータレンズ９３により平行光束に変換している。９４は副走査方向に屈折力を有したシリンドリカルレンズある。シリンドリカルレンズ９４に入射した平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては集束して往復運動する光偏向器９５の偏向面501aに線像として結像している。
【０００６】
ここに使用した光偏向器９５を図２１に示す。
【０００７】
図２１において光偏向器９５は、可動板（以下「第１の可動板」と称す。）501、該第１の可動板501の上下方向（Ｚ方向、副走査方向）に設けた二つの可動板（以下「第２の可動板」と称す。）504、機械的な接地支持部505で構成されている。さらにそれらを弾性支持するねじりバネ508で構成されている。
【０００８】
これらすべての要素は、揺動軸Ａを中心として駆動手段506によりねじり振動させられる。駆動手段506は、固定電磁コイルであり、駆動制御手段507から任意の電流を流すことで、第２の可動板504に設置された磁石503との電磁気力により振動を行う。また、第１の可動板501は、光を偏向するための偏向面501ａを有しており、第１の可動板501と第２の可動板504のねじり振動によって、光源手段９１からの光束を偏向走査する。
【０００９】
図２１に示した共振型の光偏向器９５は、基準周波数にその２倍の周波数を重畳させて駆動させることにより、正弦振動タイプに比べて等角速度領域が広い偏向走査が達成可能な２自由度振動系である。
【特許文献１】特開２００５−３０８８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来から提案されている共振型の光偏向器９５を有する光走査装置には次に挙げる課題が存在する。
【００１１】
一般に、高速動作を必要とする光偏向器９５においては、その偏向面501aは、特定の角度内をねじり振動するため、大きな角加速度を受ける。したがって駆動時に偏向面501aが自重による慣性力を受けて該偏向面501aが大きく撓んでしまう。
【００１２】
ここで、偏向面501aが動的な撓みで変形した場合、該偏向面501aで反射された光束は、変形量の２倍の量の波面収差（コマ収差）が発生することとなり、感光ドラム面８上での結像スポットに悪影響を与えることが予想される。
【００１３】
動的な撓みにより発生する波面収差（コマ収差）を、光偏向器５と感光ドラム面８との間に存在する結像光学系ＬＢで補正することも考えられる。しかしながら結像光学系ＬＢでの補正量にも限度があるため、撓み量自体が大きすぎると補正不足となってしまい画質に影響を及ぼすことになる。
【００１４】
また、図２１に示したように、第１の可動板501がねじりバネ508に支持されている部分（B1部及びB2部）付近は、局所的な変形が発生することが最近明らかとなってきた。このような局所的な変形により発生する波面収差を結像光学系ＬＢで補正することは非常に困難である。
【００１５】
本発明は共振型の光偏向器の偏向面の動的な撓みによる波面収差の劣化を低減することができる小型の光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１の発明の光走査装置は、
光源手段から出射した光束を集光する集光光学系と、
該集光光学系から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、
該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に集光する結像光学系と、
を有する光走査装置において、
該偏向手段は往復運動し、光束を反射偏向する偏向面を有し、
該偏向面には往復運動するとき副走査方向に非対称な変形を生じるような角加速度が加えられており、
該集光光学系は、該光源手段から出射した光束を副走査方向において、該偏向面内であって、副走査方向の中心線に対し、該偏向面の副走査方向の非対称な変形のうち、変形量が小さい側の領域内に集光させていることを特徴としている。
【００１７】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記偏向面は副走査方向において片側のみで支持部材で支持されており、前記集光光学系で集光されてる光束は、該偏向面の副走査方向の中心線より、該支持部材で支持されている側に対して反対側の領域内に集光していることを特徴としている。
【００１８】
請求項３の発明の光走査装置は、
光源手段から出射した光束を集光する集光光学系と、
該集光光学系から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、
該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に集光する結像光学系と、
を有する光走査装置において、
該偏向手段は往復運動し、光束を反射偏向する偏向面を有し、
該偏向面は副走査方向において両側で支持部材で支持されており、
該集光光学系は、該光源手段から出射した光束を該偏向面内であって、該偏向面の副走査方向の幅をＨとするとき、副走査方向の中心線に対して副走査方向において０．２５Ｈ以内の領域内に集光させていることを特徴としている。
【００１９】
請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記集光光学系は、前記光源手段からの光束を前記偏向面上に焦線状態で集光しており、該光束の焦線方向と該偏向面の中心を通る主走査方向との成す角をαとするとき、
｜α｜≦１° 
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２０】
請求項５の発明は請求項１から４の何れか１項の発明において、
前記集光光学系からの光束は、主走査断面内に投射したとき、前記結像光学系の光軸方向から前記偏向面に入射しており、副走査断面内においては、該結像光学系の光軸に対し有限の角度で入射していることを特徴としている。
【００２１】
請求項６の発明は請求項１から５の何れか１項の発明において、
前記偏向面を含む可動板は１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さであることを特徴としている。
【００２２】
請求項７の発明は請求項１から６の何れか１項の発明において、
前記偏向手段の偏向面は基本周波数にその整数倍の周波数を重畳して駆動されていることを特徴としている。
【００２３】
請求項８の発明の画像形成装置は、
請求項１から７の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
【００２４】
請求項９の発明の画像形成装置は、
請求項１から７の何れか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば共振型の光偏向器の偏向面の動的な撓みによる波面収差の劣化を低減することができる小型の光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図２は本発明の実施例１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００２８】
尚、以下の説明において、主走査方向（Ｙ方向）とは偏向手段の揺動軸及び結像光学系の光軸（Ｘ方向）に垂直な方向（偏向手段で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）である。副走査方向（Ｚ方向）とは偏向手段の揺動軸と平行な方向である。主走査断面とは結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面である。副走査断面とは主走査断面に垂直な断面である。
【００２９】
図中、１は光源手段であり、半導体レーザーより成っている。２は開口絞りであり、通過光束（光量）を制限している。３は集光レンズ（コリメータレンズ）であり、光源手段１から出射された発散光束を平行光束に変換している。４はシリンドリカルレンズであり、副走査方向(副走査断面内)にのみ屈折力を有しており、コリメータレンズ３を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面501aに線像（焦線）として結像させている。
【００３０】
尚、コリメータレンズ３とシリンドリカルレンズ４を１つの光学素子（アナモフィックレンズ）より構成しても良い。
【００３１】
７は反射ミラーであり、光束を光偏向器５側へ反射させている。尚、開口絞り２、コリメータレンズ３、シリンドリカルレンズ４、反射ミラー７の各要素は集光光学系(入射光学系)ＬＡの一要素を構成している。
【００３２】
５は偏向手段としての共振型の光偏向器であり、ガルバノミラー（振動ミラー）より成っている。光偏向器５は往復運動し、光束を反射偏向する偏向面(偏向反射面)501aを有している。偏向面501aには往復運動するとき副走査方向に非対称な変形を生じるような角加速度が加えられている。
【００３３】
上記集光光学系ＬＡは光源手段1からの光束を偏向面上に焦線状態で集光している。
【００３４】
ＬＢはｆθ特性を有する結像光学系であり、プラスチック製の材料よりなる単一の結像レンズ（ｆθレンズ）６より成っている。結像光学系ＬＢは光偏向器５で偏向された光束を被走査面８上（感光体上）に結像させ、かつ副走査断面内においては偏向面501aと感光ドラム面８との間を共役関係にすることにより面倒れ補正を行っている。
【００３５】
８は被走査面である感光ドラム面である。
【００３６】
本実施例において画像情報に応じて半導体レーザー１から光変調され出射した発散光束は開口絞り２によって光量が制限され、コリメータレンズ３によって平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ４に入射している。このシリンドリカルレンズ４に入射した光束のうち主走査断面内においては反射ミラー7を介して光偏向器５の偏向角の中央から偏向面501aに入射（正面入射）する。つまり、集光光学系ＬＡからの光束は、主走査断面内に投射したとき、結像光学系ＬＢの光軸方向から偏向面501ａに入射している（斜入射光学系）。
【００３７】
また副走査断面内における光束は、収束して反射ミラー7を介して偏向面501aに対し副走査方向に角度（γ＝３°）を持って入射（斜入射）する。つまり、副走査断面内における光束は、結像光学系ＬＢの光軸Ｌに対し有限の角度で入射している。
【００３８】
そして光偏向器５の偏向面501aで偏向反射された光束は結像光学系６を介して感光ドラム面８上に導光され、該光偏向器５の偏向面501aを往復運動させることによって、該感光ドラム面８上を特定方向（主走査方向）に光走査している。これにより、記録媒体としての感光ドラム面８上に画像記録を行っている。
【００３９】
通常、回転多面鏡（ポリゴンミラー）のような複数の偏向面が存在する光偏向器の場合、各面毎に副走査方向への倒れ角が異なるため、面倒れ補正光学系を採用することが一般的である。
【００４０】
共振型の光偏向器の場合は偏向面が１面しかないため、各面毎の倒れ量の差に関しては考慮する必要がない。しかしながら、後述する図３に示す磁石503の取り付け精度誤差の影響により、偏向角によって副走査方向に倒れる量が異なることは考慮するのがより好ましい。よって、走査開始から走査終了まで感光ドラム面８上でのビームスポット位置を一直線にするために、偏向面501ａと感光ドラム面８とを副走査断面内で共役関係とするのがより好ましい。
【００４１】
また一般に共振型の光偏向器において、その偏向面の面積を大きくしてしまうと高速で振動させることが困難となってくる。レーザービームプリンターやデジタル複写機に使用する場合には極力その偏向面の大きさを小さくするのが良い。
【００４２】
そこで本実施例においては、上述した如く結像レンズ６側から共振型の光偏向器５の偏向面501ａに正面から光束を入射させている（正面入射）。このように正面から光束を入射させれば、共振型の光偏向器５の偏向面501ａの大きさ（主走査方向の幅）を最小限の大きさにすることができ、高速で振動させることが可能となる。
【００４３】
また、上記の如き入射方法（正面入射）をとった場合には、共振型の光偏向器５の偏向面501ａに入射する光束と偏向面501ａによって偏向反射された光束が互いに干渉してしまう。そのため、偏向面501ａに入射する光束を上述した如く副走査断面内において、結像光学系ＬＢの光軸Ｌに対し有限の角度を成して入射させるのが良い。
【００４４】
つまり、副走査方向にγ＝３°の斜入射角を与え、反射ミラー７を介して光束を副走査方向下方（偏向面501ａの法線に対して図面上、下方向）から入射させている。従って、偏向面501ａによって偏向反射された光束も同様に副走査方向にγ´＝３°の角度を成して副走査方向上方（偏向面501ａの法線に対して図面上、上方向）に偏向反射される。
【００４５】
結像光学系ＬＢである結像レンズ６は、前記副走査方向上方に偏向反射された偏向光束が入射されるように副走査方向上方に特定の距離を置いて配置され、結像レンズ６に入射した偏向光束を感光ドラム８上にスポット状に結像させている。
【００４６】
本実施例の共振型の光偏向器５は、基準周波数にその２倍の周波数を重畳させて駆動させることにより、正弦振動タイプに比べて等角速度領域が広い偏向走査を達成している。
【００４７】
正弦振動を行っている共振型の光偏向器を用いた場合、被走査面上で光束を等速走査させるためにはArcsin特性を持つ結像レンズで偏向後の光束を集光する必要がある。
【００４８】
しかしながら、Arcsin特性を持つ結像レンズで走査結像させると、画像中央部に対して画像端部のスポットが肥大し、画像品位が劣化するといった問題点が生じる。
【００４９】
よって、本実施例は２自由度系の共振型の光偏向器５を用い等角速度領域を広げることで、従来ポリゴンミラーで用いられていたｆθ特性を持つ結像レンズを使用することを可能としている。
【００５０】
図３は本発明の実施例１の共振型の光偏向器の要部概略図である。
【００５１】
図３における光偏向器５は、可動板（第１の可動板）501、該第１の可動板501の副走査方向（Ｚ方向）下方に設けた可動板（第２の可動板）504、機械的な接地支持部505で構成されている。さらにそれらを弾性支持する支持部材としてのねじりバネ508で構成されている。尚、Ｂは支持部分である。
【００５２】
これらすべての要素は、揺動軸（不図示）を中心として駆動手段506によりねじり振動させられる。駆動手段506は、固定電磁コイルであり、駆動制御手段507から任意の電流を流すことで、第２の可動板504に設置された磁石503との電磁気力により振動を行う。また、第１の可動板501は、光を偏向するための偏向面501ａを有しており、第１の可動板501と第２の可動板504のねじり振動によって、光源手段１からの光束を偏向走査する。
【００５３】
光偏向器５を駆動する固有振動数は
ω１＝２π×2000（Hz）、
ω２＝２π×4000（Hz）
であり、つまり
ω２＝２ω１
となっている。これらの振動モードを以下、モード１、モード２と称する。
【００５４】
本実施例の共振型の光偏向器５においては、第１、第２の可動板501、504とねじりバネ508が構成する系が、基準周波数およびその整数倍の周波数で同時に振動するように駆動制御手段507が駆動手段506を制御する。その際に、基準周波数およびその整数倍の周波数の可動板の振幅と位相を様様に変化させることで、いろいろな駆動を行うことができる。
【００５５】
本実施例においては、駆動手段506を駆動制御手段507が制御して、モード１における第１の可動板501の最大振動振幅φ１を
φ１＝38.27979deg、
角振動数ω１を
ω１＝２π×2000（Hz）、
となるように設定している。またモード２における第２の可動板504の最大振動振幅φ２を
φ２＝5.32752deg、
角振動数ω２を
ω２＝２π×４000（Hz）
となるようにし、それぞれの位相が１８０deg異なるように設定している。
【００５６】
このときの第１の可動板501の振動角（偏向角）θ１は
θ１＝φ１sin（ω１ｔ）−φ２sin（ω２ｔ）
で与えられる。
【００５７】
また、第１の可動板501の角速度ｄθ1／ｄｔと、角加速度ｄ2θ1／ｄｔ2は、
【００５８】
【数１】
2008197452.tif 000003
【００５９】
で与えられる。
【００６０】
図４に本実施例における共振型の光偏向器５の第１の可動板501による走査光束の振動角（反射角）θ2＝2θ1を示す。図４において横軸は振動の周期T（時間）、縦軸は振動角θ2（単位はdeg）である。
【００６１】
本実施例においては、上記モード１とモード２を同時に励振することによって、通常の正弦振動に比べて振動角θ2が時間に比例する領域が多く存在することが分かる。
【００６２】
図５は第１の可動板501の偏向角の角速度を示したグラフである。図５において横軸は振動の周期T（時間）、縦軸は角加速度である。時間が0〜0.14Ｔにおいて、角加速度が一定であることが分かる。
【００６３】
本実施例で使用した共振型の光偏向器５は、その第１の可動板501の厚みが２００μｍ、主走査方向（Ｙ方向）の幅が３．２ｍｍ、副走査方向（Ｚ方向）の幅１．１ｍｍのサイズである。このように薄い第１の可動板501を高速で振動させると図６に示したようなイメージの面変形（動的撓み）が発生する。
【００６４】
図7は上述した如く振動をさせた場合、画像端部を走査している状態における偏向面501ａの面変形量（動的撓み量）を有限要素法により計算した結果のグラフである。図８は図７に示したグラフの中央部の拡大図である。
【００６５】
このグラフは、偏向面501ａのある高さにおいて面変形を求め、それぞれの高さにおける主走査方向中央部での面の傾き成分を削除したものである。このグラフより、Ｚ方向（副走査方向）の位置により変形量が大きく異なることが分かる。尚、上記図３においてZ0はZ＝0のときの偏向面内における副走査方向の中心線である。
【００６６】
偏向面501aがねじりバネ508により支持されている側（Z＜０、図３に示す中心線Z0の下側）の領域では面変形量が大きく、それと反対側（Z＞０、図３に示す中心線Z0の上側）の領域では面変形量が小さいことが分かる。
【００６７】
一般的に支持されている側の方が面変形が大きく、支持されていない側が面変形が小さいと言える。また、ねじりバネ508との支持部（Z＝−550μｍ、Bの領域）においては局所的な変形が発生していることも見て取れる。このような局所的な面変形がある場所で光束が反射された場合、感光ドラム面８上に結像するスポットは大きく崩れたものとなり、高画質な画像形成を行うことが困難となってしまう。
【００６８】
本実施例の第１の可動板501の厚みは２００μｍとしているが、角加速度に起因する動的な撓みを抑えるためには、その厚みを厚くすれば良い。但し、第１の可動板501を厚くした場合、同じ周波数で共振振動させる為には、ねじりバネ508の長さを長くしなければならい。よって、共振型の光偏向器のサイズ自身が大きくなり、光走査装置全体の大型化を招くことになる。
【００６９】
また、１枚のウエハから取り出せる共振型の光偏向器５の数も少なくなり製作面での効率が悪くなる。また第１の可動板501の厚みを薄くすれば共振型の光偏向器５のサイズ自身が小さくなるが、前述した動的な撓み量が大きくなって被走査面上で結像するスポットに影響を与えることになる。よって、第１の可動板501の厚みは１００μｍ以上５００μｍ以下の間に設定するのが望ましい。
【００７０】
これまで、提案されてきた共振型の光偏向器５を用いた光走査装置の場合、偏向面501ａのどの位置で光束を反射させたらよいかといった議論はなかった。
【００７１】
本実施例の場合、図９に図示したように面変形量が小さい上側(中心線Z0に対して上側)の領域を選択し、その領域に焦線510を設定している。つまり集光光学系ＬＡは光源手段１から出射した光束を副走査方向において偏向面501a内であって、副走査方向の中心線Z0に対し偏向面501aの副走査方向の非対称な変形のうち、変形量が小さい側（中心線Z0に対して上側）の領域内に集光させている。これにより偏向面501ａで反射された光束の波面収差（コマ収差）の劣化を防ぐことができる。
【００７２】
また面変形による波面収差を結像光学系ＬＢで補正しようと考えたとき、面変形が小さい上側(中心線Z0に対して上側)の領域を使用した場合と面変形の大きい下側(中心線Z0に対して下側)の領域を使用した場合とでは結像光学系ＬＢの設計難易度が異なる。つまり当然面変形が小さい上側の領域を使用した場合の方が、光学設計がしやすいものになっている。
【００７３】
本実施例のように片側で支持されている第１の可動板501においては、支持されている側と反対側に焦線510を設定することで、面変形の影響を小さくすることができる。つまり、集光光学系ＬＡで集光される光束を、偏向面501aの副走査方向の中心線Z0より支持部材508で支持されている側に対して反対側の領域内に集光することで面変形の影響を小さくしている。また、そうすることで、局所的な面変形部（図９に示すＢ部の領域）から焦線を遠ざけることもできる。
【００７４】
また後述する実施例２で示すように本実施例とは異なり第１の可動板501を両側で支持されているものにおいても、可動板の形状やねじりバネの形状が上下で非対称な共振型の光偏向器の場合には、面変形が上下で非対称に発生すると考えられる。その場合には、可動板の高さ方向の中心部より変形が小さい側に焦線を設定することで、面変形によるスポットへの影響を低減することができる。
【００７５】
更に、環境変動で焦線510の位置が高さ方向（副走査方向）に上下した場合においても、面変形が小さい側の領域に焦線510を設定しておいた方が、スポットへの影響が小さいことは明らかである。
【００７６】
次に、図１０に示したように焦線510が副走査方向（Ｚ方向）に傾いた場合においては、図７及び図８で示した面変形に更に主走査方向中央部での傾き成分の差までを考慮しなければならない。
【００７７】
図１１は偏向面501ａの高さ方向の位置（副走査方向の位置）を横軸に取り、縦軸には主走査方向中央部での偏向面の傾き成分を取ってグラフ化したものである。よって、設計上許容できる波面収差量に抑えるためには、焦線510の傾き成分（傾き角）αまでしっかりと管理しなくてはならず、その値は１°以内に設定するのが好ましい。
【００７８】
つまり、本実施例においては光束の焦線方向と偏向面501aの中心を通る主走査方向（Ｙ方向）との成す角をαとするとき、
｜α｜≦１°        ‥‥‥（１）
なる条件を満足させている。これにより波面収差量を設計上許容できる範囲に抑えている。
【００７９】
さらに望ましくは上記条件式（１）を次の如く設定するのが良い。
【００８０】
｜α｜≦０.２°        ‥‥‥（１ａ）
尚、本実施例においては結像光学系ＬＢを１枚のレンズより構成したが、これに限らず、２枚以上のレンズより構成しても良い。また結像光学系ＬＢを回折光学素子を含ませて構成しても良い。
【実施例２】
【００８１】
図１２は本発明の実施例２の共振型の光偏向器の要部概略図である。同図において図９に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００８２】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は、第1の可動板501の副走査方向（Ｚ方向）の両側をねじりバネ508で支持し、第1の可動板501の副走査方向の両側に第２の可動板504を設けたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００８３】
図１２において500は偏向手段としての共振型の光偏向器であり、ガルバノミラー（振動ミラー）より成っている。
【００８４】
本実施例の場合においても、実施例１と同様に基本周波数にその２倍の周波数を重畳させて駆動することで、正弦振動タイプに比べて等角速度領域が広い偏向走査を達成している。
【００８５】
図１３は実施例１と同じ振動をさせた場合、画像端部を走査している状態における偏向面501ａの面変形量（動的撓み量）を有限要素法により計算した結果のグラフである。図１４は図１３に示すグラフの中央部の拡大図である。
【００８６】
このグラフは、偏向面501ａのある高さにおいて面変形を求め、それぞれの高さにおける主走査方向中央部での面の傾き成分を削除したものである。本実施例で使用した共振型の光偏向器500は中心線Z0に対して上下対称形状であるので、グラフには第１の可動板501の上側のみのデータをプロットしている。
【００８７】
このグラフより、ねじりバネ508との接点（図１２に示すB1部及びB2部の領域）においては局所的な変形が発生していることも見て取れる。このような局所的な面変形がある場所で光束が反射された場合、感光ドラム面８上に結像するスポットは大きく崩れたものとなり、高画質な画像形成を行うことが困難となってしまう。
【００８８】
これまで、提案されてきた共振型の光偏向器500を用いた光走査装置の場合、偏向面501ａのどの位置で光束を反射させたらよいかといった議論はなかった。
【００８９】
本実施例の場合、局所的な面変形をしている領域を避けるように焦線の位置を設定するのが良い。図１５に示したように第１の可動板501の高さ方向（副走査方向）をＨとした場合、環境変動により焦線510の位置が中心線Z0に対して上下に動くことを考慮して、初期の焦線位置を該中心線Z0から０．２５Ｈ内に設定するのが望ましい。
【００９０】
つまり、本実施例において集光光学系ＬＡは、光源手段１から出射した光束を偏向面501a内であって、該偏向面501aの副走査方向の幅をＨとするとき、副走査方向の中心線Z0に対して副走査方向において０．２５Ｈ以内の領域内に集光させている。これにより偏向面501ａで反射された光束の波面収差（コマ収差）の劣化を防いでいる。
【００９１】
さらに望ましくは光源手段１から出射した光束を上記副走査方向の中心線Z0に対して副走査方向において０.１Ｈ以内の領域内に集光させるのが良い。
【００９２】
また実施例１でも述べたが、図１６に示したように焦線510が副走査方向に傾いた場合、図１３及び図１４で示した面変形に更に主走査方向中央部での傾き成分の差までを考慮するのが良い。
【００９３】
実施例２においても、焦線510の傾き成分（傾き角）αの値は１°以内に設定するのが望ましい。
【実施例３】
【００９４】
図１７は本発明の実施例３の焦線位置の調整方法について説明した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００９５】
前記実施例１、２を通して、偏向面501ａと焦線510との位置関係が結像性能に大きく影響を及ぼすことを説明した。ここでは、偏向面501ａ上での焦線510の位置を設計上の位置へと調整する調整手段について説明する。
【００９６】
本実施例においては、図１７に示したシリンドリカルレンズ４を図示した矢印Ｃの方向（副走査方向）に移動させることで、焦線510を特定の位置に移動させることができる。また共振型の光偏向器５自身を図示した矢印Ｄの方向に移動させることでも焦線510を特定の位置に移動させることができる。
【００９７】
尚、シリンドリカルレンズ４と光偏向器５とを相対的に移動させて調整を行っても良い。
【００９８】
また焦線510の傾きはシリンドリカルレンズ４を光軸Ｘを中心として矢印Ｅの方向に回転させることでも焦線510を特定の位置に調整することができる。また共振型の光偏向器５自身を図示した矢印Ｆの方向に回転させることでも焦線510を特定の位置に調整することができる。
【００９９】
尚、シリンドリカルレンズ４と光偏向器５とを相対的に回転させて調整を行っても良い。
【０１００】
このような調整方法により、偏向面501ａと焦線510との位置関係を調整することにより、前記実施例１、２で説明したように面変形による波面収差の劣化を低減することが可能となる。
【０１０１】
［画像形成装置］
図１８は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータの外部機器１１７からコードデータDｃが入力する。このコードデータDｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Dｉに変換される。この画像データDｉは、実施例１または２の何れかに示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像データDｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
【０１０２】
静電潜像担持体（感光ドラム）たる感光ドラム１０１は、モーター１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。
【０１０３】
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データDｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。
【０１０４】
現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図１８において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【０１０５】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図１８において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。そして転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。
【０１０６】
図１８においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モーター１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のモーターの制御を行う。
【０１０７】
本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１〜２の構成はより効果を発揮する。
【０１０８】
［カラー画像形成装置］
図１９は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置（光結像光学系）を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図１９において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々実施例１または２の何れかの構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。尚、図１９においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。
【０１０９】
図１９において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータの外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置１１，１２，１３，１４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【０１１０】
本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（１１，１２，１３，１４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【０１１１】
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置１１，１２，１３，１４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【０１１２】
前記外部機器５２としては、ＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施例１の光走査装置の主走査断面図
【図２】本発明の実施例１の光走査装置の副走査断面図
【図３】本発明の実施例１の共振型の光偏向器の要部概略図
【図４】本発明の実施例１の共振型の光偏向器の反射角を示すグラフ
【図５】本発明の実施例１の共振型の光偏向器の角速度を示すグラフ
【図６】本発明の実施例１の共振型の光偏向器の面変形を示すイメージ図
【図７】本発明の実施例１の共振型の光偏向器の面変形シミュレーション値を示す図
【図８】本発明の実施例１の共振型の光偏向器の面変形シミュレーション値を示す図（拡大図）
【図９】本発明の実施例１の偏向面と焦線との位置関係を説明する図
【図１０】本発明の実施例１の偏向面と焦線との傾きの関係を説明する図
【図１１】本発明の実施例１の主走査中央部における傾き成分のグラフ
【図１２】本発明の実施例２の共振型の光偏向器の要部概略図
【図１３】本発明の実施例２の共振型の光偏向器の面変形シミュレーション値を示す図
【図１４】本発明の実施例２の共振型の光偏向器の面変形シミュレーション値を示す図（拡大図）
【図１５】本発明の実施例２の偏向面と焦線との位置関係を説明する図
【図１６】本発明の実施例２の偏向面と焦線との傾きの関係を説明する図
【図１７】本発明の実施例３を説明するための光走査装置の副走査断面図
【図１８】本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図
【図１９】本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【図２０】従来の光走査装置の主走査断面図
【図２１】従来の共振型の光偏向器の要部概略図
【符号の説明】
【０１１４】
１  光源手段
２  開口絞り
３  集光レンズ（コリメータレンズ）
４  シリンドリカルレンズ
ＬＡ  集光光学系
５  偏向手段（往復型の偏向素子）
５０１ａ  偏向面
ＬＢ  結像光学系
６  結像レンズ
７  反射ミラー
８  被走査面（感光ドラム面）
１１、１２、１３、１４  光走査装置
２１、２２、２３、２４  像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４  現像器
４１、４２、４３、４４  光ビーム
５１  搬送ベルト
５２  外部機器
５３  プリンタコントローラ
６０  カラー画像形成装置
１００  光走査装置
１０１  感光ドラム
１０２  帯電ローラ
１０３  光ビーム
１０４  画像形成装置
１０７  現像装置
１０８  転写ローラ
１０９  用紙カセット
１１０  給紙ローラ
１１１  プリンタコントローラ
１１２  転写材（用紙）
１１３  定着ローラ
１１４  加圧ローラ
１１５  モーター
１１６  排紙ローラ
１１７  外部機器
【図１】
2008197452.tif 000004
【図２】
2008197452.tif 000005
【図３】
2008197452.tif 000006
【図９】
2008197452.tif 000007
【図１０】
2008197452.tif 000008
【図１２】
2008197452.tif 000009
【図１５】
2008197452.tif 000010
【図１６】
2008197452.tif 000011
【図１７】
2008197452.tif 000012
【図２０】
2008197452.tif 000013
【図２１】
2008197452.tif 000014
【図４】
2008197452.tif 000015
【図５】
2008197452.tif 000016
【図６】
2008197452.tif 000017
【図７】
2008197452.tif 000018
【図８】
2008197452.tif 000019
【図１１】
2008197452.tif 000020
【図１３】
2008197452.tif 000021
【図１４】
2008197452.tif 000022
【図１８】
2008197452.tif 000023
【図１９】
2008197452.tif 000024