(57)【要約】【課題】デジタル複写機及びレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】画像信号により変調された光源からの光束により像担持体に静電像を記録し、前記静電像をトナーで顕像化して、記録媒体に画像を転写する画像形成装置において、光源と、振動ミラーを揺動させて光源から発射された光束を偏向させる偏向手段と、光源から偏向手段までの光路に、偏向手段に入射する光束の波面を変形する波面変形手段を有し、偏向手段によって偏向された光束により像担持体を往復走査して静電像を記録することにより、振動ミラーの動的面変形により生じる像面のビームスポット品質劣化の不具合を抑えることができる。【選択図】図４
2008020481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、振動ミラーを揺動させて前記光源から発射された光束を偏向させる偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された前記光束が往復走査する結像光学系とを有する光走査装置において、
前記光源から前記偏向手段までの光路に、前記偏向手段に入射する前記光束の波面を変形する波面変形手段を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記波面変形手段は、走査方向に沿って前記光束の波面を変形することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記波面変形手段は、前記偏向手段の回転軸を挟む２つの光束領域に対し、逆方向の波面変形を行う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】
前記波面変形手段は、走査位置に合わせて波面変形を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項５】
前記波面変形手段が液晶素子であり、前記液晶素子は配光状態が可変である複数の領域を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光源から前記偏向手段の間において前記光束が平行である領域に前記波面変形手段を設置することを特徴とする請求項５記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光源から前記偏向手段の間において、前記光束が収束状態である領域に前記波面変形手段を設置することを特徴とする請求項５記載の光走査装置。
【請求項８】
前記振動ミラーにより偏向された前記光束を検出する検出手段を有し、
前記検出手段による検出結果に基いて前記波面変形手段を制御することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載の光走査装置。
【請求項９】
光源と、振動ミラーを揺動させて前記光源から発射された光束を偏向させる偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された前記光束が往復走査する結像光学系とを有する光走査装置において、
前記結像光学系は、走査された前記光束の光軸を挟む主走査方向の２つの光束領域の波面収差が互いに逆方向であり、画角の増加とともにその収差量が増加することを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
前記結像光学系は、主走査方向に沿った波面収差を有することを特徴とする請求項９記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記結像光学系は、中央像高の光軸に対し対称な画角において、中央像高の光軸に対し対称な波面収差を有することを特徴とする請求項９又は１０記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記結像光学系は中央像高の光軸に対し対称な画角において、中央像高の光軸に対し非対称な波面収差を有することを特徴とする請求項９又は１０記載の光走査装置。
【請求項１３】
画像信号により変調された光源からの光束により像担持体に静電像を記録し、前記静電像をトナーで顕像化して、記録媒体に画像を転写する画像形成装置において、
請求項１から請求項１２のいずれか１項記載の光走査装置を有し、
前記光源からの光束を偏向し、前記結像光学系によってスポット状に結像させて、前記像担持体を走査す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、光走査装置及び画像形成装置に関し、特に、デジタル複写機及びレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光走査装置においては光束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用いられるが、より高解像度な画像と高速プリントを達成するにはこの回転をさらに高速にしなければならず、軸受の耐久性や風損による発熱、騒音が課題となり、高速走査に限界がある。
【０００３】
これに対し、近年、シリコンマイクロマシニングを利用した偏向装置の研究がすすめられており、特許文献１や特許文献２に開示されるようにＳｉ基板で振動ミラーとそれを軸支するねじり梁を一体形成した方式が提案されている。この方式によれば、ミラー面サイズが小さく小型化できるうえ、共振を利用して往復振動させるので高速動作が可能であるにもかかわらず、低騒音で消費電力が低いという利点がある。
【０００４】
さらに、特許文献３や特許文献４にはポリゴンミラーの代わりに振動ミラーを配備した画像形成装置の例が開示されている。
【０００５】
また、特許文献５に示される“タンデム方式”に対応した光走査装置においては、従来、ポリゴンミラーの温度上昇によって光走査装置を収めるハウジングに温度分布が発生し、熱歪みによって結像光学系を構成する走査レンズや折返しミラーなどの姿勢が変化して、色ずれや色変わりの要因となるという不具合に対し、振動ミラーを用いることにより温度上昇を抑え、高品位な画像形成が行える光走査装置の例が開示されている。
【特許文献１】特許第２９２４２００号公報
【特許文献２】特許第３０１１１４４号公報
【特許文献３】特許第３４４５６９１号公報
【特許文献４】特許第３５４３４７３号公報
【特許文献５】特開２００３−９８４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の発明は以下の問題を有している。
【０００７】
ミラーの片面に蒸着膜やコイルパターンが形成されていると、それらが形成されている面とその裏面とに応力の差が発生し、ミラー面が変形する。このとき、等方的に力が加わっていれば球面状の変形となる。また、Ｓｉ基板等で構成される振動ミラーは、大きな振れ角と高い共振周波数を実現するために、軽量化の必要性から十分な強度を得られない場合があり、共振を利用した高速振動時にミラー面の動的面変形を生じる。ミラーの変形の例を図１（ａ）に示す。横軸はミラー面内で回転軸に直交する方向の位置を表し、原点は回転軸との交点である。このようにミラー面が変形すると、図１（ｂ）に示すようにミラー反射光の波面が劣化し、像面のビームスポット（図１（ｃ）に示す）品質が劣化する。その結果、画像品質が劣化してしまうという不具合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、光源と、振動ミラーを揺動させて光源から発射された光束を偏向させる偏向手段と、偏向手段によって偏向された光束が往復走査する結像光学系とを有する光走査装置において、光源から偏向手段までの光路に、偏向手段に入射する光束の波面を変形する波面変形手段を設けることにより、振動ミラーの動的面変形により生じる像面のビームスポット品質劣化の不具合を抑えることができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、光源と、振動ミラーを揺動させて前記光源から発射された光束を偏向させる偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された前記光束が往復走査する結像光学系とを有する光走査装置において、前記光源から前記偏向手段までの光路に、前記偏向手段に入射する前記光束の波面を変形する波面変形手段を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記波面変形手段は、走査方向に沿って前記光束の波面を変形することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の光走査装置において、前記波面変形手段は、前記偏向手段の回転軸を挟む２つの光束領域に対し、逆方向の波面変形を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の光走査装置において、前記波面変形手段は、走査位置に合わせて波面変形を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の光走査装置において、前記波面変形手段が液晶素子であり、前記液晶素子は配光状態が可変である複数の領域を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光走査装置において、前記光源から前記偏向手段の間において前記光束が平行である領域に前記波面変形手段を設置することを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の光走査装置において、前記光源から前記偏向手段の間において、前記光束が収束状態である領域に前記波面変形手段を設置することを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項５から７のいずれか１項記載の光走査装置において、前記振動ミラーにより偏向された前記光束を検出する検出手段を有し、前記検出手段による検出結果に基いて前記波面変形手段を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、光源と、振動ミラーを揺動させて前記光源から発射された光束を偏向させる偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された前記光束が往復走査する結像光学系とを有する光走査装置において、前記結像光学系は、走査された前記光束の光軸を挟む主走査方向の２つの光束領域の波面収差が互いに逆方向であり、画角の増加とともにその収差量が増加することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の光走査装置において、前記結像光学系は、主走査方向に沿った波面収差を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載の光走査装置において、前記結像光学系は、中央像高の光軸に対し対称な画角において、中央像高の光軸に対し対称な波面収差を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項９又は１０記載の光走査装置において、前記結像光学系は中央像高の光軸に対し対称な画角において、中央像高の光軸に対し非対称な波面収差を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、画像信号により変調された光源からの光束により像担持体に静電像を記録し、前記静電像をトナーで顕像化して、記録媒体に画像を転写する画像形成装置において、請求項１から請求項１２のいずれか１項記載の光走査装置を有し、前記光源からの光束を偏向し、前記結像光学系によってスポット状に結像させて、前記像担持体を走査することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、光源と、振動ミラーを揺動させて光源から発射された光束を偏向させる偏向手段と、偏向手段によって偏向された光束が往復走査する結像光学系とを有する光走査装置において、光源から偏向手段までの光路に、偏向手段に入射する光束の波面を変形する波面変形手段を設けることにより、振動ミラーの動的面変形により生じる像面のビームスポット品質劣化の不具合を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る光走査装置及び画像形成装置の構成及び動作について説明する。
【００２４】
図２は４ステーションを単一の振動ミラーにより走査する方式の一例である。図示するように、各感光体ドラムを走査する光走査装置は一体的に構成され、転写体の移動方向１０５に沿って等間隔で配列された４つの感光体ドラム（１０１、１０２、１０３、１０４）に対し、各々に対応した光源ユニットからのビームを振動ミラー１０６での偏向後に再度分離して、導くことで同時に画像を形成する。
【００２５】
振動ミラー１０６に対して各光源ユニットからのビームは副走査方向に異なる入射角で斜入射させることで、各光源ユニットからのビームを一括して偏向、走査するようにしている。各光源ユニット（１０７、１０８、１０９、１１０）は、副走査方向に高さが異なる部位、光源ユニット１１０が最も高く、光源ユニット１０９から光源ユニット１０７へ順に低くなるように、放射状に配備される。光源ユニット１１０からのビーム２０１と、階段状に高さが異なる３枚の入射ミラー１１１によって、ビーム２０２、２０３、２０４の順で上下一列に揃うように折り返された光源ユニット（１０９、１０８、１０７）からのビーム２０２、２０３、２０４は、副走査方向に高さを異ならせてシリンダレンズ１１３に入射され、振動ミラー１０６へと向かう。
【００２６】
各ビームは、シリンダレンズ１１３によって振動ミラー面の近傍で副走査方向に交差され、偏向後はビーム同士が分離するように間隔を拡げつつ走査レンズ系の第一レンズ１２０に入射される。第一レンズ１２０は全てのステーションで共用される。
【００２７】
第一レンズ１２０を通った各光源ユニットからのビームのうち、光源ユニット１０７からのビームは、折返しミラー１２６で反射され、第二レンズ１２２を介して感光体ドラム１０１上にスポット状に結像し、第１の画像形成ステーションとしてイエロー色の画像情報に基いた潜像を形成する。
【００２８】
光源ユニット１０８からのビームは、折返しミラー１２７で反射され、第二レンズ１２３、折返しミラー１２８を介して感光体ドラム１０２上にスポット状に結像し、第２の画像形成ステーションとしてマゼンタ色の画像情報に基いた潜像を形成する。
【００２９】
光源ユニット１０９からのビームは、折返しミラー１２９で反射され、第二レンズ１２４、折返しミラー１３０を介して感光体ドラム１０３上にスポット状に結像し、第３の画像形成ステーションとしてシアン色の画像情報に基いた潜像を形成する。
【００３０】
光源ユニット１１０からのビームは、折返しミラー１３１で反射され、第二レンズ１２５、折返しミラー１３２を介して感光体ドラム１０４上にスポット状に結像し、第４の画像形成ステーションとしてブラック色の画像情報に基いた潜像を形成する。
【００３１】
図３は、図２の構成の概略を走査方向に平行な主走査断面と、走査方向に垂直な副走査断面とを平面図で示したものである。主走査断面の平面図では、折り返しミラーを省略し、折り返しミラー後を展開した形で示している。
【００３２】
第一レンズ１２０以降は４ステーションで分離するが、図では代表的に１ステーションのみ示している。符号１００は像面（感光体ドラム１０１面）を示している。副走査断面の平面図では、光源から振動ミラーまでの光学系が省略されている。
【００３３】
ここで、本実施形態の基本光学系の光学データを以下に示す。レンズの面形状を表すための座標は、光軸とレンズ面の交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査方向をＹ軸、副走査方向をＺ軸とする（図１３参照）。レンズ面は光源側から第一面、第二面とする。
【００３４】
光源ユニット内のコリメートレンズは式１に示される一般的な回転対称非球面式で表され、第一面の非球面係数を表１、第二面の非球面係数を表２に示す。ここで、Ｋは円錐係数、Ｒは曲率半径、Ａ１,Ａ２,Ａ３,・・・,Ａｉは非球面係数である。曲率半径は曲面が光源側に凸の場合を正とする。
【００３５】
【数１】
2008020481.tif 000003
【表１】
2008020481.tif 000004
【表２】
2008020481.tif 000005
【００３６】
光源とコリメートレンズの間には、カバーガラス（平行平板）が存在する。シリンダレンズは、第一面が副走査方向にパワーを持ち曲率半径Ｒｓ＝６４．５ｍｍで、第二面は平面である。
【００３７】
走査レンズ系の第一レンズ１２０の第一面は式２で表され、その非球面係数を表３に示す。第二面は式２のように表され、その非球面係数を表４に示す。特に、表中に無い係数はゼロである。ここで、ｘ（ｙ,ｚ）は主走査方向の母線形状を表し、Ｒは主走査曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ１,Ａ２,・・・,Ａｉは係数である。Ｒｓは光軸上の副走査曲率半径、Ｃｓ（ｙ）は任意のｙに対する副走査曲率、Ｂ１,Ｂ２,・・・,Ｂｉは係数を表す。
【００３８】
【数２】
2008020481.tif 000006
【表３】
2008020481.tif 000007
【表４】
2008020481.tif 000008
【００３９】
走査レンズ系の第二レンズ１２２は、図２に示す光源ユニット１０７、１０８、１０９、１１０から出射される４本の光線２０４,２０３,２０２,２０１のうち、外側の光線（２０１,２０４）と内側の光線（２０２,２０３）とで異なるレンズを用いる。第二レンズ１２２の第一面は式２で表され、第二面は式３表される。ここで、Ｒは主走査曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ１,Ａ２,・・・,ＡｉおよびＦ０,Ｆ１,Ｆ２,・・・,Ｆｉは係数である。
【００４０】
外側光線に対する第二レンズ１２２の第一面の非球面係数を表５、第二面の非球面係数を表６に示し、内側光線に対する第二レンズ１２２の第一面の非球面係数を表７、第二面の非球面係数を表８に示す。
【００４１】
【数３】
2008020481.tif 000009
【表５】
2008020481.tif 000010
【表６】
2008020481.tif 000011
【表７】
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【表８】
2008020481.tif 000013
光源波長及びレンズ硝材の光源波長での屈折率を表９に示す。
【表９】
2008020481.tif 000014
面間隔データを表１０に示す。なお、面間隔は光軸上の値で、単位はｍｍである。
【表１０】
2008020481.tif 000015
【００４２】
図４（ａ）〜（ｃ）は、図２の構成の光源から振動ミラーまでの主走査断面の概略図で、本発明の波面変形素子１５０の設置位置を示すものである。波面変形手段（素子）１５０は、光走査装置における有効光束内の波面収差を低減する素子であり、有効光束内の波面の位相を部分的に進ませたり遅らせたりし、平均的な位相差（波面収差）を低減する素子である。
【００４３】
図４（ａ）は各光源ユニットに波面変形素子１５０を有する構成で、各光源ユニットの光軸と波面変形素子の光軸とを一致させることができるという利点がある。
【００４４】
図４（ｂ）は入射ミラーとシリンダレンズとの間に波面変形素子１５０を設置した構成である。ここでは、各光源ユニットからの光束の光軸は主走査方向では一致しており、副走査方向では分離している。また各光源ユニットからの光束は略平行光である。図５（ｂ）に示すような波面変形素子１５０の場合、波面変形素子１５０に入射する光束の光軸が副走査方向にずれていても各光束は同等の波面変形素子の影響を受けることができる。したがって、１個の素子で複数光源の光束の波面変形を同時に達成することができる。
【００４５】
図４（ｃ）はシリンダレンズと振動ミラー１０６の間に波面変形素子１５０を設置した構成である。シリンダレンズは副走査方向にパワーを持ち、各光束は振動ミラー１０６近傍で焦線を結ぶような構成になっているので、副走査方向の光束幅は振動ミラー１０６に近づくにつれ小さくなる。したがって、波面変形素子１５０の大きさを小さくできるという利点がある。
【００４６】
図５（ａ）〜（ｂ）は波面変形素子１５０の例で、ここでは液晶素子を想定し、その電極パターン例を示す。なお、液晶素子による波面補正の例としては特開平１０−２０２６３号公報がある。
【００４７】
図５（ａ）は球面状の面変形を補正するパターンであり、同心円状のパターンとなる。
【００４８】
図５（ｂ）は図１のような正弦波状の面変形による収差を補正するパターンであり、特開平１０−２０２６３号公報記載のコマ収差の補正パターンに類似するパターンを用いることができる。このとき、中心軸をはさむ主走査方向の二つの領域では逆方向の位相差（波面収差）を与える構成となる。
【００４９】
このとき、光学系の光軸が液晶素子の中心軸を通るように液晶素子を設置するのが望ましい。このように部分的に位相差を与え波面分割することにより、波面収差のＲＭＳ値は小さくなり、像面では良好なビームスポットが得られる。
【００５０】
さらに素子の複合化を考えると、図５（ａ）及び（ｂ）のパターンを素子の表裏に形成し一つの素子で球面状の収差と正弦波状の収差を補正する素子とすることもできる。
【００５１】
また、片面が反射板である反射タイプの液晶素子とし、図３における入射ミラー１１１の代わりに用いる構成も考えられる。
【００５２】
波面変形素子１５０の例としては、液晶素子の他に、ミラー面の法線方向に移動可能なマイクロミラーを備えたマイクロミラーアレイや、薄いＳｉ基板の表面をミラー面とし、裏面にピエゾアレイを設置し部分的にＳｉ基板を変形させるミラー素子、電気光学効果により屈折率変化を起す結晶に、透明電極などを用い部分的に電圧をかけることにより屈折率分布を生じさせる素子などが考えられる。
【００５３】
一般的に、振動ミラー１０６では、回転軸により分けられる走査方向の２つの領域（図１５に示す）の変形がほぼ対称となるので、振動ミラー１０６への入射光の光軸が、振動ミラー１０６の回転軸と振動ミラー１０６面の法線とがつくる面と振動ミラー１０６面上で交わるように入射させた場合には、振動ミラー１０６による光束の波面変形は光軸に対し主走査方向で対象となるので、波面変形素子１５０においても、中心軸に対し対称な位置で、位相差の絶対値がほぼ等しい逆方向の位相差をかけることにより像面のビームスポットを最適化することができる。
【００５４】
一方、交わらないように入射させた場合（図１６に示す）は、中心軸を挟む主走査方向の二つの領域の位相差の絶対値を異なる適当な値とすることにより、像面のビームスポットを最適化することができる。
【００５５】
次に、図１４を用いて振動ミラー１０６基板の例について説明する。
【００５６】
振動ミラー１０６は、Ｓｉ基板をエッチングにより切り抜いて可動部を形成する。Ｓｉ基板片側からプラズマエッチングによるドライプロセスによって、ねじり梁４４２と平面コイル４６３とが形成され、振動ミラー１０６となる振動板４４３と、フレーム４４６とを残したそれ以外の部分を貫通し振動ミラー１０６の構造体を形成する。ここで、ねじり梁４４２の幅は４０〜６０μｍ程度である。
【００５７】
さらに、振動ミラー１０６の構造体のうち、ミラーとなる部分にアルミニウム薄膜や金薄膜などの金属薄膜または誘電体多層膜などを形成し、反射率の高い反射面を形成することもできるが、そのままでも反射面として使用することは可能である。反射面は片面、若しくは表裏両面に形成される。可動部内の片面もしくは両面に金属薄膜等のパターンニングでコイルパターン４６３とねじり梁４４２を介して配線された端子４６４を形成する。
【００５８】
実装基板４４８上には、振動ミラー１０６を囲うように形成されたヨーク４４９が配備され、該ヨーク４４９には振動ミラー１０６端に対向して各々Ｓ極とＮ極とを向かい合わせ、回転軸と直交する方向に磁界を発生する一対の永久磁石４５０が接合されている。各端子４６４間に電流を流すことによりコイルパターン４６３の回転軸に平行な各辺にローレンツ力が生じ、ねじり梁４４２をねじってミラー４４１を回転する回転トルクを発生し、電流を切るとねじり梁４４２の戻り力により水平に戻る。従って、コイルパターン４６３に流れる電流の方向を交互に切り換えることによって、ミラー４４１を往復振動させることができる。そして、この電流の切り換える周期を、ミラー４４１を構成する構造体の、ねじり梁４４２を回転軸とした１次振動モードの固有振動数、いわゆる共振振動数ｆ０に近づけると振幅が励起され大きな振れ角を得ることができる。従って、一般に、走査周波数ｆｄをこの共振振動数ｆ０に合わせて設定している。
【００５９】
上記例は、可動部がコイルパターンを持つ電磁石構造で、固定部に永久磁石を設置した構成であるが、可動部に永久磁石が設置され、固定部に電磁石構造がある構成の振動ミラーも存在する。
【００６０】
図６は、振動ミラーを振幅させる駆動回路のブロック図である。駆動回路は、駆動パルス生成部６０１、ＰＬＬ回路６０２、ゲイン調整部６０３、可動ミラー駆動部６０４、振幅演算部６０５、光源駆動部６０６、書込制御部６０７、及び画素クロック生成部６０８を有して構成される。上記したように、振動ミラー１０６に形成した平面コイルには、交互に電流の流れる方向が切り換わるように、交流電圧、またはパルス波状電圧が印加され、振れ角θが一定となるように平面コイルに流す電流のゲインを調節して往復振動させる。
【００６１】
図７は、電流の流れる方向を切り換える周波数ｆと振れ角θとの関係を示す。一般に、共振周波数ｆ０をピークとした周波数特性となり、走査周波数ｆｄを共振周波数ｆ０に一致させると、振れ角を最も大きくとれるが、共振周波数付近において急峻に振れ角が変化する。従って、初期的には振動ミラー１０６の駆動回路において固定電極に印加する駆動周波数を共振振動数に合うよう設定することができるが、温度変化に伴うバネ定数の変化などで共振周波数が変動した際に振れ角が激減し、経時的な安定性に乏しいという欠点がある。
【００６２】
従来、共振周波数ｆ０の変化に追従するように走査周波数ｆｄを制御する例が提案されており、それを用いることもできる。しかし、本実施形態では、走査周波数ｆｄを共振周波数ｆ０から外した単一周波数に固定し、ゲイン調整に応じて振れ角θが増減できるようにしている。具体的には、共振周波数ｆ０＝２ｋＨｚに対し、走査周波数ｆｄは２．５ｋＨｚとし、ゲイン調整により振れ角θが±２５°になるように合わせている。
【００６３】
経時的には、振れ角θを、振動ミラー１０６により走査された光束を、走査領域の始端と終端とに配備したセンサ、同期検知センサ１３８、もしくは同期検知センサ１３８及び終端検知センサ１３９間の走査時間によって検出し、振れ角θが一定となるように制御している。
【００６４】
ここで、振動ミラー１０６の動的面変形について考える。動的面変形は図１に示すように正弦波状の面変形を示すが、その変形量は振動ミラー１０６の振動位置により異なり、振動の中心で変形量はゼロとなり、最大振幅位置で最大となる。したがって、走査位置（ミラーの振動位置）によりミラー変形量が異なるため、波面変形素子１５０の波面変形量を走査位置に合わせて変更することにより、より正確な波面補正を行うことができる。本実施例では波面変形素子１５０として液晶素子を用いており、同期検知センサもしくは終端検知センサからの信号をトリガーとして、液晶をスイッチングすることにより、走査位置に合わせて波面変形量を制御することができる。
【００６５】
他の実施例として、液晶素子などの波面変形素子１５０を用いず、振動ミラー１０６以降の結像光学系（走査光学系）に振動ミラー１０６の動的面変形による波面収差をキャンセルする収差を持たせる構成が考えられる。図２の構成では、振動ミラー１０６以降の結像光学系は、２枚のレンズと２枚のミラーで構成されている。したがって、これらの構成要素を用いて、走査位置に対応した収差をもつ光学系を構成すればよい。
【００６６】
具体例として、振動ミラー１０６に図８に示すような動的面変形が最大像高（ｈ＝１１０ｍｍ）で発生する場合、表１〜１０に示される光学系では図９（ａ）に示すような波面変形（収差）が発生し、像面でのビームスポットには図９（ｂ）に示すサイドローブが発生する。ここで、振動ミラー１０６以降の２枚の走査レンズを表１１〜１４のレンズデータで表されるレンズに置き換えることにより、振動ミラーの面変形が無い場合は、最大像高（ｈ＝１１０ｍｍ）での波面形状は図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、図９（ａ）及び（ｂ）の波面とは逆の波面収差及びビームスポット周辺のサイドローブが発生する。
【００６７】
したがって、振動ミラー１０６の動的面変形が発生する場合、表１１〜１４に示すデータで表されるレンズを用いることにより、図１１（ａ）に示すように振動ミラー１０６の動的面変形による波面収差が補正され、図１１（ｂ）に示すようにサイドローブの無いきれいなビームスポットが形成される。このとき、光源波長、レンズ硝材、面間隔などは、表９,１０のままである。ここでは特に外側の光束に関する例を挙げたが、同様にして内側についても補正光学系を構成することができる。また、この例ではレンズのみを用いて補正を行ったが、折り返しミラーも補正光学系として用いる構成も可能である。
【００６８】
【表１１】
2008020481.tif 000016
【表１２】
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【表１３】
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【表１４】
2008020481.tif 000019
【００６９】
このとき、有効走査領域の中央から振動ミラーに光束を入射する正面入射の場合には、振動ミラーの動的面変形は、有効走査領域の中央像高（像高ゼロ）の光軸に対し対称な画角において対称な面変形をするので、結像光学系に要求される補正のための波面収差も中央像高の光軸に対し対称になるように設定するのが望ましい。表１１〜１４の例は主走査方向において中央像高の光軸に対し対称な面形状となっている。
【００７０】
一方、図２に示す構成のように、有効走査領域の中央以外から振動ミラーに光束を入射する場合は、中央像高の光軸に対し対称な像高位置において、振動ミラー上の有効ビーム幅が異なるので、振動ミラーの動的面変形の影響が有効走査領域の中央像高の光軸に対し対称な画角において非対称となる。したがって、結像光学系に要求される補正のための波面収差も中央像高の光軸に対し非対称になるように設定するのがより望ましい。その場合、レンズの非球面データとして、奇数次の項を入れて設計することにより達成できる。
【００７１】
また、一般的に、振動ミラーへの入射光は、振動ミラーの回転軸と振動ミラー面の法線とがつくる面と入射光の光軸とが振動ミラー面上で交わるように入射させるが、交わらないように入射させた場合は、たとえ正面から入射させた場合でも、中央像高の光軸に対し対称な像高位置において、振動ミラーの動的面変形の影響が非対称になるので、結像光学系に要求される補正のための波面収差も中央像高の光軸に対し非対称になるように設定するのがより望ましい。
【００７２】
図１２は上記に示す光走査装置を搭載した画像形成装置の断面図である。感光体ドラム９０１の周囲に感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラ９０３にトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、感光体ドラム９０１に残ったトナーを掻き取って備蓄するクリーニングケース９０５が配置される。感光体ドラム９０１へは振動ミラーの往復走査により画像記録が行われる。上記した画像形成ステーションは転写ベルト９０６の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。
【００７３】
一方、記録紙は給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送りだされ、転写ベルト９０６からトナー画像が転写されて、定着ローラ９１０で定着して排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）はミラーの変形例を示す図である。（ｂ）は、変形したミラーにおいて反射した光の波面を示す図である。（ｃ）は、（ｂ）に示す波面を持つ光の像面のビームスポットを示す図である。
【図２】本実施形態に係る光走査装置の概略図である。
【図３】（ａ）は、本実施形態に係る光走査装置の走査方向に平行な主走査断面である。（ｂ）は、本実施形態に係る光走査装置の走査方向に垂直な副走査断面である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、本実施形態に係る光走査装置の光源から振動ミラーまでの主走査断面の概略図である。
【図５】（ａ）は、球面上の面変形を補正する波面変形素子の電極パターンである。（ｂ）は、正弦波状の面変形による収差を補正する電極パターンである。
【図６】振動ミラーを振幅させる駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図７】電流の流れる方向を切り換える周波数ｆと振れ角θとの関係を示す図である。
【図８】面変形量とミラー面上主走査位置との関係を示す図である。
【図９】（ａ）は、表１〜１０に示す光学系において発生する収差を持つ光の波面を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示す波面を持つ光の像面のビームスポットを示す図である。
【図１０】（ａ）は、表１１〜１４に示す光学系において発生する収差を持つ光の波面を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示す波面を持つ光の像面のビームスポットを示す図である。
【図１１】（ａ）は、振動ミラーに動的面変形が発生した場合に表１１〜１４に示す光学系を用いた場合の光の波面を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示す波面を持つ光の像面のビームスポットを示す図である。
【図１２】本実施形態に係る画像形成装置の概略図である。
【図１３】レンズの面形状を表すための座標である。
【図１４】振動ミラー基板の構成例を示す図である。
【図１５】回転軸により分けられる走査方向の２つの領域の変形を示す図である。
【図１６】回転軸により分けられる走査方向の２つの領域の変形を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０１、１０２、１０３、１０４    感光体ドラム
１０６    振動ミラー
１０７、１０８、１０９、１１０    光源ユニット
１１１    入射ミラー
１１３    シリンダレンズ
１２０    第一レンズ
１２２、１２３、１２４、１２５    第二レンズ
１２６、１２７、１２８、１２９、１３０、１３１、１３２    折り返しミラー
【図１】
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【図２】
2008020481.tif 000021
【図３】
2008020481.tif 000022
【図４】
2008020481.tif 000023
【図５】
2008020481.tif 000024
【図６】
2008020481.tif 000025
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008020481.tif 000029
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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