(57)【要約】【課題】照射対象領域を正確に走査することができるとともに、長期間に渡って安定して動作し続けることができる光走査装置を提供する。【解決手段】光源１１からの光を反射する反射面を揺動して光を一定範囲に走査する走査部２１と、走査部２１からの光を複数回反射して走査部２１の反射面に戻る再帰光を生成する再帰光生成部２２とを有し、走査部２１で走査された光は、反射曲面部２２３、２２４と反射平面部２２０とで反射を繰り返して走査部２１に再帰光として戻ることを特徴とする光走査装置Ａ。【選択図】図２
2017090728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を反射する反射面を揺動して光を走査する走査部と、
前記走査部からの光を複数回反射して前記走査部の反射面に戻る再帰光を生成する再帰光生成部とを有し、
前記再帰光生成部が、２個の焦点を有する曲面の反射曲面部と、平面状の反射平面部とを有しており、
前記回転楕円体の１つの焦点には前記走査部の反射面が配置され、残りの焦点には反射平面部が配置されており、
前記走査部は前記反射面で反射した光が前記反射曲面部に入射するように配置されており、
前記反射平面部が前記走査部の反射面で反射され前記反射曲面部で反射された光を前記反射曲面部に向けて反射するように設けられている光走査装置。
【請求項２】
前記反射曲面部は、それぞれ、２個の焦点を有する曲面の凹面形状の第１反射曲面と第２反射曲面とを連結した形状を有しており、
前記第１反射曲面と前記第２反射曲面とは、一つの焦点が重なっており、
前記重なった焦点に前記走査部を配置するとともに、残りの焦点のそれぞれに反射平面部が配置されている請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記走査部は、反射面で反射した光が第１反射曲面及び第２反射曲面のそれぞれに等しく入射するように前記反射面を揺動する請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記２個の焦点を有する曲面が、楕円を長軸を中心として回転させた回転楕円体を周方向に所定幅で切り取った形状である請求項１から請求項３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記走査部は、前記反射面を揺動させる光走査素子を備えている請求項１から請求項４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光源から前記走査部の間に前記光源からの光が透過するように偏光ビームスプリッタと１／４波長板とを備えており、
前記光源からの光が前記偏光ビームスプリッタ、前記１／４波長板に順に入射するとともに、前記走査部からの戻り光が前記１／４波長板、前記偏光ビームスプリッタの順に入射するように、前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板が設けられており、
前記戻り光は前記走査部の反射面、前記反射曲面部及び前記反射平面部で奇数回反射されて１／４波長板に入射する請求項１から請求項５のいずれかに記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射対象領域を光ビームで走査する光走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光走査装置は、光ビームで照射対象領域を走査する装置である。前記光走査装置は、光源と、前記光源からの光ビームを反射する反射面を揺動させる光デバイスを備えている。
【０００３】
光走査装置は、光源からの光ビームを照射対処領域に反射する反射面を揺動させて光ビームで前記照射対象領域を走査する光走査素子（光走査手段）を備えている（特開２０１２−５８１７８号公報等参照）。特開２０１２−５８１７８号公報に記載のレーザレーダ装置に設けられた光走査手段は、可動鏡を一対のねじりばねで支持して構成されている。前記一対のねじりばねで支持されている可動鏡（可動部）が軸周りに揺動されて、前記可動鏡に入射した光が走査領域を走査する。
【０００４】
前記光走査素子において、大きな照射対象領域を小型の光操作手段で走査する要求が高まっており、前記可動部の揺動角度を大きくするとともに高速で揺動することで、このような要求を満たすことができる。また、拡大レンズを用いて光走査素子から出射された光ビームの走査角度を大きくする方法も考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７６１３３号公報
【特許文献２】特許第４０５１５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような揺動する可動部は薄板形状であるため揺動によって変形し（反り）、変形によって光のスポット径が大きくなる。そして、前記可動部の揺動角度が大きいときは、光のスポットが照射対象領域の光が走査する方向の端部に照射されるものであり、光ビームの照射対象領域に対する入射角度が大きく、このことからも、照射対象領域に照射される光のスポットが大きくなる。このように、揺動角度を大きくすると、照射対象領域の光が走査する端部に照射される光スポットは、可動部の変形（反り）と入射角の両方の影響を受け中央部に対して大きくなり、中央部と辺縁部の走査精度の差が大きくなってしまう。
【０００７】
例えば、光走査装置をプロジェクタのような画像表示装置として用いる場合、中央部の解像度と辺縁部の解像度の差が大きくなり、辺縁部がよりぼやけた印象に見える場合がある。
【０００８】
また、拡大レンズを用いて走査角度を大きくする場合、小型化は可能であるが、例えば、光ビームとして複数色（赤、緑、青）の波長を使用する場合、レンズの色収差によって各波長の光の到達点ずれ、正確な走査が困難な場合もある。
【０００９】
そこで、本発明は、照射対象領域を正確に走査することができるとともに、長期間に渡って安定して動作し続けることができる光走査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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、光源と、前記光源からの光を反射する反射面を揺動して光を走査する走査部と、前記走査部からの光を複数回反射して前記走査部の反射面に戻る再帰光を生成する再帰光生成部とを有し、前記再帰光生成部が、２個の焦点を有する曲面の反射曲面部と、平面状の反射平面部とを有しており、前記回転楕円体の１つの焦点には前記走査部の反射面が配置され、残りの焦点には反射平面部が配置されており、前記走査部は前記反射面で反射した光が前記反射曲面部に入射するように配置されており、前記反射平面部が前記走査部の反射面で反射され前記反射曲面部で反射された光を前記反射曲面部に向けて反射するように設けられている光走査装置を提供する。
【００１１】
この構成によると、走査部で走査された光は、前記反射曲面部と前記反射平面部とで反射され、再帰光として走査部の反射面に入射する。このとき、前記走査部で走査された光のうち、反射曲面部の前記走査部に近い部分に入射した光が前記反射曲面部で反射されると、反射平面部への入射角度が大きくなり、前記反射平面部で反射された光は前記反射曲面部の前記走査部から遠い部分に入射する。そして、前記反射曲面部で再度反射された光は、前記走査部の反射面に入射する入射角度が大きくなり、前記走査部の反射面で反射された光は走査光として照射対象領域の辺縁部に照射される。逆に、走査部で走査された光が、前記反射曲面部の前記走査部から遠い部分に照射されると、前記反射曲面部及び前記反射平面部で反射が繰り返され、前記走査部の反射面に入射する入射角度が小さくなる。前記走査部への入射角度が大きくなる。
【００１２】
走査部では反射面の揺動角度が大きいと、変形が発生しやすくビームスポットが大きくなりやすい。また、光の照射対象領域への入射角が大きい、すなわち、辺縁部に照射するときにもビームスポットが大きくなる。本発明にかかる光走査装置を用いることで、走査部の反射面の揺動角度が小さいときは、照射対象領域の辺縁部分を走査し、揺動角度が大きいときは照射対象領域の中央部分を走査する。これにより、走査部の揺動によって反射面が変形したことによる光のビームスポットの変形と、光を照射する角度によるビームスポットの変形を分散することができ、光走査の精度のばらつきを抑えることができる。
【００１３】
上記構成において、前記反射曲面部は、それぞれ、２個の焦点を有する曲面の凹面形状の第１反射曲面と第２反射曲面とを連結した形状を有しており、前記第１反射曲面と前記第２反射曲面とは、一つの焦点が重なっており、前記重なった焦点に前記走査部を配置するとともに、残りの焦点のそれぞれに反射平面部が配置されていてもよい。
【００１４】
上記構成において、前記走査部は、反射面で反射した光が第１反射曲面及び第２反射曲面のそれぞれに等しく入射するように前記反射面を揺動するようにしてもよい。
【００１５】
上記構成において、前記２個の焦点を有する曲面が、楕円を長軸を中心として回転させた回転楕円体を周方向に所定幅で切り取った形状であってもよい。
【００１６】
上記構成において、前記光源から前記走査部の間に前記光源からの光が透過するように偏光ビームスプリッタと１／４波長板とを備えており、前記光源からの光が前記偏光ビームスプリッタ、前記１／４波長板に順に入射するとともに、前記走査部からの戻り光が前記１／４波長板、前記偏光ビームスプリッタの順に入射するように、前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板が設けられており、前記戻り光は前記走査部の反射面、前記反射曲面部及び前記反射平面部で奇数回反射されて１／４波長板に入射するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、照射対象領域を正確に走査することができるとともに、長期間に渡って安定して動作し続けることができる光走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる光走査装置を用いた画像形成装置の概略図である。
【図２】光走査装置の概略配置を示す図である。
【図３】図２に示す光走査装置のブロック図である。
【図４】圧電型のアクチュエータを備えた光走査素子の概略平面図である。
【図５】再帰光生成部の概略斜視図である。
【図６】２個の楕円を長軸で切断した楕円弧を示す図である。
【図７】図６に示す楕円を連結した形状を示す図である。
【図８】本発明にかかる光走査装置の光ビームの進路を示す側面図である。
【図９Ａ】光走査素子が所定角度揺動したときの光ビームの進路を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ａからさらに光走査素子が揺動したときの光ビームの進路を示す平面図である。
【図１０Ａ】光走査素子が図９Ａと反対側に揺動したときの光ビームの進路を示す平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａからさらに光走査素子が揺動したときの光ビームの進路を示す平面図である。
【図１１】光走査素子の揺動角度及び走査ビームの走査角度挙動の対応を示した図である。
【図１２Ａ】揺動角度が０°の鏡体に入射した光ビームの反射ビームのスポットを示す図である。
【図１２Ｂ】最も揺動した状態の鏡体に入射した光ビームの反射ビームのスポットを示す図。
【図１３Ａ】照射対象領域に垂直に入射する光ビームのスポットを示す図である。
【図１３Ｂ】照射対象領域に斜めに入射する光ビームのスポット示す図である。
【図１４】本発明にかかる光走査装置の光ビームの進路を示す側面図である。
【図１５】本発明にかかる光走査装置に用いられる鏡体と光ビームの軌跡を示す図である。
【図１６】本発明にかかる光走査装置の他の例の概略斜視図である。
【図１７】本発明にかかる光走査装置の他の例の概略斜視図である。
【図１８】本発明にかかる光走査装置の他の例の概略斜視図である。
【図１９】図１８に示す光走査装置のブロック図である。
【図２０】本発明にかかる光走査装置のさらに他の例の概略斜視図である。
【図２１】本発明にかかる光走査装置のさらに他の例の概略斜視図である。
【図２２】図２１に示す光走査装置に用いられる光走査素子の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明にかかる実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は本発明にかかる光走査装置を利用した画像形成装置の概略図である。図１に示す光走査装置は、画像形成装置に用いられ、像担持体である感光体を露光する露光装置の一部として用いられる。図１に示すように画像形成装置Ｐｔでは、感光体Ｐｃを中心として、帯電部Ｅｆ、露光装置Ｌｔ、現像部Ｄｐ、転写ローラＴｒ、クリーニング部ＣＬ及び除電部Ｒｅがこの順番に並んで配置されている。
【００２１】
感光体Ｐｃは円柱状であり、軸周りに回動する。帯電部Ｅｆは感光体Ｐｃの表面に一定の電荷をもたせる（帯電させる）。なお、帯電部Ｅｆとしては、コロトロン型、スコトロン型といった非接触式のものや、帯電ローラや帯電ブラシを利用する接触式のものを挙げることができるが、これに限定されない。
【００２２】
感光体Ｐｃは、暗い場所（暗所）では絶縁体であり、光を照射すると（露光すると）、光が照射された部分が導体になる性質を有している。露光装置Ｌｔはこの性質を利用して、感光体Ｐｃの表面に静電潜像を生成する。つまり、露光装置Ｌｔは回転している感光体Ｐｃの表面に対し、感光体Ｐｃの長さ方向に光ビーム（レーザ光）を走査して１ラインずつ露光し、感光体Ｐｃの表面に静電潜像を生成する。露光装置Ｌｔは、光源部１００と、光走査部２００とを備えた光走査装置Ａを含む構成を有している。
【００２３】
現像部Ｄｐは、静電潜像が形成された感光体Ｐｃに対して電荷を有するトナーを供給することで、感光体Ｐｃの表面にトナーを吸着させて、トナー像を生成する（現像する）。なお、トナー像の生成は、感光体Ｐｃが帯電している電荷と逆の電荷のトナーを露光によって電荷が失われなかった部分に吸着させるものや電荷が失われた部分へ感光体Ｐｃと同極性のトナーを押し込むものを挙げることができる。
【００２４】
転写ローラＴｒは、中心軸が感光体Ｐｃの軸と平行になるように感光体Ｐｃと隣接して配置される。転写ローラＴｒは、感光体Ｐｃとの間のニップ部に供給される被転写体である記録紙Ｐｐにトナー像を転写するためのローラである。転写ローラＴｒはトナーと逆の電荷（転写バイアス）を印加することで、トナーを感光体Ｐｃから吸引し、記録紙Ｐｐに転写する。
【００２５】
クリーニング部ＣＬは、感光体Ｐｃに残っているトナーを除去する。感光体Ｐｃに残ったトナーの除去方法としては、荷電ブラシで吸着するものやゴム等で形成されたブレードで掻き取るものを挙げることができるがこれに限定されない。そして、クリーニング部ＣＬでトナーの残りが除去された感光体Ｐｃは次の印刷に備えて、除電部Ｒｅによって表面の電荷が取り除かれる。また、トナー像が転写された記録紙Ｐｐを定着ローラ（不図示）にて加熱及び加圧して記録紙Ｐｐにトナー像（画像）が定着される。
【００２６】
次に、本発明にかかる光走査装置及び光走査装置に備えられる光学走査素子の詳細について図面を参照して説明する。図２は光走査装置の概略配置を示す図であり、図３は図２に示す光走査装置のブロック図である。
【００２７】
図２、図３に示すように、光走査装置Ａは、光源部１００と、光走査部２００と、処理部３００とを備えている。光源部１００は、光源１１と、ドライバ１１１と、レンズ１２と、ビームスプリッタ１３と、モニタ用受光素子１４とを備えている。
【００２８】
光源１１は予め決められた波長の光を出射できるものであり、例えば、半導体発光素子を挙げることができる。また、放電を用いるもの等であってもよい。光源としては安定した光を出射することができるものを広く採用することができる。なお、本実施形態では、レーザ光を発光するレーザ発光素子（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を採用している。
【００２９】
光源１１は処理部３００によって出射制御されている。光源１１は、ドライバ１１１からの駆動信号（電力）で発光駆動されており、ドライバ１１１は処理部３００の後述する光源制御部３１１からの制御信号（発光信号）に基づいて、光源１１を駆動するための駆動信号を生成する。これにより、光源１１から出射される光の発光タイミング、強度等が調整される。
【００３０】
光源１１は点光源であり出射された光は発散光である。そのため、光源部１００は、光源１１から出射された光をレンズ１２に透過させて平行光又は略平行光の光ビームに変換している。なお、レンズ１２は、ここでは、コリメータレンズであるが、これに限定されず、発散光を平行光に変換する光学素子を広く採用することができる。
【００３１】
レンズ１２から出射された光ビームは、ビームスプリッタ１３に入射する。ビームスプリッタ１３は光源１１から出射される光に最適化されたものであり、入射した光のうち一部を反射して、残りを透過させる。ビームスプリッタ１３で反射された光は、モニタ用受光部１４に入射する。モニタ用受光部１４は入射した光に基づいたモニタ信号を光源制御部３１１に送信する。
【００３２】
ビームスプリッタ１３を透過した光ビームは、光走査部２００に入射する。図２、図３
に示すように、光走査部２００は、光走査素子２１、ドライバ２０１、信号処理部２０２、再帰光生成部２２、偏光ビームスプリッタ２３及び１／４波長板２３１を備えている。光走査部２００では、光源部１００からの光ビームは偏光ビームスプリッタ２３で反射され、１／４波長板２３１を透過して光走査素子２１に入射する。
【００３３】
そして、光ビームは光走査素子２１で走査されて再帰光生成部２２に入射するとともに、再帰光生成部２２からの再帰光は、光走査素子２１で再度反射されて走査ビームとして照射対象領域に照射される。再帰光生成部２２からの再帰光は、光走査素子２１の光源部１００からの光ビームと同一点に再帰する。そして、偏光ビームスプリッタ２３及び１／４波長板２３１を利用して走査ビームが光源部１００に戻るのを抑制している。
【００３４】
源部１００の光源１１は、直線偏光の光を出射しており、光源部１００から出射したビーム光は、偏光ビームスプリッタ２３に入射する。偏光ビームスプリッタ２３は入射した光の偏向方向によって透過又は反射させる光学素子であり、ここでは、光源部１００から出射された光を反射する。
【００３５】
偏光ビームスプリッタ２３と光走査素子２１の間には、光ビームが透過するように１／４波長板２３１が配置されている。１／４波長板２３１は直線偏光を円偏光に又は円偏光を直線偏光に変換する素子である。光源部１００から照射され偏光ビームスプリッタ２３で反射された光ビームは、１／４波長板２３１で直線偏光から円偏光に変換され、光走査素子２１に入射する。また、再帰光生成部２２からの再帰光は再度１／４波長板２３１に入射する。
【００３６】
詳細は後述するが、走査ビームは、光ビームに対して位相が半波長ずれている。走査ビームを１／４波長板２３１で直線偏光に変換すると、光ビームに対して９０°傾いた偏光方向の直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ２３に入射する。そのため、光ビームを反射した偏光ビームスプリッタ２３は走査ビームを透過する。このように、光源部１００からの光ビームを反射し、再帰光生成部２２から戻る走査ビームを透過することで、戻り光である走査ビームの光源部１００（光源１１）への入射を抑制できる。
【００３７】
以下に光走査素子について図面を参照して詳しく説明する。図４は圧電型のアクチュエータを備えた光走査素子の概略平面図である。
【００３８】
光走査素子２１は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーと呼ばれる微小な構成のものである。光走査素子２１は、反射面を備えた鏡体２１１を揺動させることで、反射光の反射方向を移動させて、反射光で所定領域で走査する。
【００３９】
図４に示すように、光走査素子２１は、鏡体２１１（揺動部）と、一対の弾性支持部２１２と、外枠２１３と、アクチュエータ２１４とを備えている。なお、光走査素子２１は、１枚の基板に対して表面処理を施すことで成型されることが多く、その場合、鏡体２１１、弾性支持部２１２及び外枠２１３は一体的に形成される。
【００４０】
外枠２１３は中央に貫通窓２１３１を有する長方形枠形状を有している。外枠２１３は光ビームの照射対象領域（ここでは、スクリーンＳｃ）に対して移動が規制された構造部材に固定される。外枠２１３の貫通窓２１３１の内壁より突出する一対の弾性支持部２１２を介して鏡体２１１が回動（揺動）可能に支持されている。
【００４１】
一対の弾性支持部２１２は同じ長さを有する長尺状の部材（平面視長方形状の板状の部材）である。弾性支持部２１２は、一方の端部が外枠２１３の貫通窓２１３１の内面に接続し、他方の端部が鏡体２１１に接続している。光走査素子２１は、平面視において、外枠２１３、一対の弾性支持部２１２及び鏡体２１１の中心軸Ｃ１が一致するように配列されている。一対の弾性支持部２１２は中心軸Ｃ１周りに弾性的にねじれることができ、一対の弾性支持部２１２が弾性的にねじれることで、鏡体２１１が中心軸Ｃ１周りに回動（揺動する）。中心軸Ｃ１は揺動軸Ｃ１でもある。そのため、以下の説明では中心軸Ｃ１に替えて揺動軸Ｃ１として説明する。
【００４２】
鏡体２１１は、正方形状の薄板形状であり、２つの主面のうち一方の面が反射面となっている。反射面は、鏡体２１１の表面に反射膜を成膜したものであってもよいし、鏡体２１１自体が光を反射する材料であれば、表面を鏡面処理したものであってもよい。
【００４３】
光走査素子２１では、アクチュエータ２１４で鏡体２１１を揺動させる。アクチュエータ２１４としては、ＰＺＴやＰＬＺＴ等の圧電素子を用いた圧電型アクチュエータ、静電気力を利用する静電型アクチュエータ、磁石とコイルとを用いた磁気型アクチュエータ等がある。ここでは、アクチュエータ２１４として圧電型アクチュエータを採用している。アクチュエータ２１４は圧電素子に電圧(駆動信号)を印加することで曲げが発生する構成であり、曲げが発生するときの力を利用する。
【００４４】
アクチュエータ２１４は、外枠２１３の揺動軸Ｃ１方向の両方の端部２１３２に、揺動軸Ｃ１を挟んで対称となるように配置されている。すなわち、アクチュエータ２１４は、外枠２１３の端部２１３２のそれぞれに揺動軸Ｃ１を挟んで対称となるように、２個ずつ、合計４個配置されている。アクチュエータ２１４は外枠２１３の端部２１３２の表面に配置されており、アクチュエータ２１４が駆動されて曲がることで、端部２１３２に力が作用する。そして、４個のアクチュエータ２１４の動作の大きさ（強さ）及び（又は）タイミングを調整することで、端部２１３２から弾性支持部２１２に揺動軸Ｃ１を中心とした回動方向に揺動するような力を付与する。この力によって弾性支持部２１２を弾性的にねじるとともに、その反力を利用して、鏡体２１１を揺動軸Ｃ１周りに揺動する。
【００４５】
なお、光走査素子２１には、アクチュエータ２１４の圧電素子に電圧（駆動信号）を供給するための配線（不図示）が設けられており、配線はドライバ２０１に接続されている。ドライバ２０１は、後述する走査制御部３１２からの制御信号（走査信号）に基づいて、アクチュエータ２１４を駆動するための駆動信号を生成し、各アクチュエータ２１４に駆動信号を供給する。また、信号処理部２０２は光走査素子２１から出力されたセンサ信号に基づいて、反射面の変位（角度）の情報を含む変位信号を生成し、変位信号を走査制御部３１２に送信する。走査制御部３１２は変位信号に基づいて、アクチュエータ２１４の駆動制御を行う。
【００４６】
鏡体２１１の反射面で反射した光は、再帰光生成部２２に入射する。再帰光生成部２２は、入射した光を複数回反射することで、偏光ビームスプリッタ２３から入射した光ビームとは、異なる方向から再帰光（光ビーム）を入射させる。
【００４７】
次に再帰光生成部２２について説明する。図５は再帰光生成部の概略斜視図である。図５に示すように、再帰光生成部２２は、第１部材２２１と、第２部材２２２と、第１部材２２１に形成された第１反射曲面２２３と、第２部材２２２に形成された第２反射曲面２２４と、反射平面部２２０とを備えている。なお、再帰光生成部２２では、説明の便宜上、第１部材２２１と第２部材２２２とを組み合わせた構成としているが、一体的に形成されるものであってもよい。
【００４８】
第１反射曲面２２３及び第２反射曲面２２４は光を反射するような表面形状（鏡面形状）を有している。図５に示すように、第１反射曲面２２３及び第２反射曲面２２４は、楕円を長径周りに回転させた回転楕円面の一部を含む凹面形状である。第１反射曲面２２３、第２反射曲面２２４はそれぞれの２個の焦点のうち、１個の焦点及び長径が一致するように組み合わせられている。なお、回転楕円面は、２個の焦点を備えており、一方の焦点から出射された光が回転楕円面で反射されると他方の焦点に入射する特性を有している。
【００４９】
ここで、再帰光生成部２２の形状の詳細について図面を参照して説明する。図６は、２個の楕円を長軸で切断した楕円弧を示す図である。図７は、図６に示す楕円を連結した形状を示す図である。再帰光生成部２２は、２個の回転楕円面の一部を連結した形状を有している。そのため、長軸Ｃｃを含む平面で切断した断面は、図６に示すような、楕円弧になる。図６に示す楕円弧Ｐ１は、２個の焦点ａ及び焦点ｂを備えている。また、楕円弧Ｐ２は、２個の焦点ｃ及び焦点ｄを備えている。
【００５０】
一般的に楕円において、一方の焦点から出射された光は、楕円弧で反射されて他方の焦点に入射する。そして、再帰光生成部２２は、回転楕円面の焦点が一致するように組み合わせて形成される。そこで、楕円弧Ｐ１の焦点ａと楕円弧Ｐ２の焦点ｃを長軸Ｃｃが一致するように重ね合せることで、図７に示す形状となる。
【００５１】
楕円弧Ｐ１と楕円弧Ｐ２との交点は、焦点ａ及び焦点ｃから延びる長軸Ｃｃと直交する線と楕円弧Ｐ１及び楕円弧Ｐ２と交差する点になる。上述したとおり、一方の焦点から出射された光は、楕円弧で反射されて他方の焦点に入射するので、楕円弧Ｐ１において、焦点ａから楕円弧Ｐ１と楕円弧Ｐ２の交点に向けて照射された光を反射した光が焦点ｂでの入射角度が最大になる。焦点ｂに長軸Ｃｃと平行な反射面を有する反射鏡を配置しているとすると、楕円弧Ｐ１において光は範囲ｅ内で受光される。なお、焦点ａには、光走査素子２１の鏡体２１１が配置され、鏡体２１１が揺動しつつ光を反射するが、揺動による光は、光走査素子２１の特性上、範囲ｅを越えない。すなわち、再帰光生成部２２において、楕円弧Ｐ１を回転させた回転楕円体は、範囲ｅを回転させた回転体であればよい。
【００５２】
また、同様に楕円弧Ｐ２の焦点ｃから楕円弧Ｐ１と楕円弧Ｐ２の交点に向けて照射された光を反射した光が焦点ｄでの入射角度が最大になる。そのため、楕円弧Ｐ２において、光は範囲ｆ内で受光される。
【００５３】
つまり、楕円弧Ｐ１において範囲ｅよりも焦点ｂ側の端部は不要となる。同様に、楕円弧Ｐ２において範囲ｆよりも焦点ｄ側の端部は不要となる。これらの不要部分を取り除いて、楕円弧Ｐ１の焦点ａと楕円弧Ｐ２の焦点ｃとが重なるとともに、長軸Ｃｃが一致するように組み合わせることで、図７に示す形状を得ることができる。なお、図７に示す再帰反射面では、上述した、範囲ｅ及び範囲ｆから外れた部分を取り除いているが、この部分を残して形成してもよい。図５に示す再帰光生成部２２では、楕円弧の端部を残した回転楕円体を組み合わせた形状としている。
【００５４】
なお、図５に示す再帰光生成部２２では、直方体の一辺に凹面形状の第１反射曲面２２３と第２反射曲面２２４とを形成した構成を有しているが、これに限定されるものではなく、凹面形状に一定の厚みを有する形状としてもよい。光走査部２００では、第１反射曲面２２３及び第２反射曲面２２４の共通の焦点に鏡体２１１の反射面が重なるように光走査素子２１を配置している。また、残りの焦点には、平面上の鏡体である反射平面部２２０が設けられている。反射平面部２２０は、反射面が第１反射曲面２２３又は第２反射曲面２２４と対向するように配置されている。
【００５５】
次に処理部３００について説明する。処理部３００は光源部１００及び光走査部２００の制御を行っている。処理部３００は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算処理回路を含む構成であり、図３に示すように、走査光源制御部３１、演算処理部３２、駆動信号生成部３３及び外部接続部３４を備えている。
【００５６】
走査光源制御部３１は、光源部１００からの光ビームの出射制御及び光走査部２００による光ビームの走査速度、走査角度(走査範囲)等を制御する制御部である。走査光源制御部３１は、光源制御部３１１と、走査制御部３１２とを備えている。
【００５７】
光源制御部３１１は、光源部１００の駆動を制御する制御回路である。光源制御部３１１はモニタ用受光部１５からモニタ信号を受信している。光源制御部３１１はモニタ信号と後述する出光情報に基づいて、光源部１００の光源１１の出力、出光タイミング、出光時間等を制御する制御信号を生成してドライバ１１１に送信している。
【００５８】
走査制御部３１２は、光走査部２００の駆動を制御する制御回路である。走査制御部３１２は光走査部２００の信号処理部２０２からの変位信号を受信する。そして、変位信号と後述する操作情報に基づいて鏡体２１１を適切に揺動するための制御信号を生成してドライバ２０１に送信する。
【００５９】
光源制御部３１１と走査制御部３１２とは同期して動作する。これにより、一定の強度の光ビームで走査することも可能であるし、走査を行いつつ光ビームをＯＮ／ＯＦＦすることで、光ビームのスポットで線図（１ラインの図）を照射対象領域に生成することも可能である。
【００６０】
光走査装置Ａは、上述のように画像形成装置Ｐｔの露光装置Ｌｔのように用いることができる。外部機器から入力信号を受けて光ビームを照射する制御を行うため、外部接続部３４を介して外部機器から走査を行う情報（例えば、露光装置に用いる場合、印刷する画像の１ラインの画像データ）を取得する。外部機器から取得した情報は演算処理部３２に送られる。演算処理部３２は取得した情報に基づいて１ラインのＯＮとＯＦＦのマッピングデータを生成し、マッピングデータを駆動信号生成部３３に供給する。駆動信号生成部３３は光源部１００の出光強度、タイミングの情報を含む出光情報と光走査部２００の鏡体２１１の揺動角度及び速度を含む走査情報とを生成し、走査光源制御部３１に送る。
【００６１】
また、光源制御部３１１は出光情報に基づいて光源部１００の駆動を制御する制御信号を生成する。光走査制御部３１２は走査情報に基づいて光走査部２００の駆動を制御する制御信号を生成する。
【００６２】
次に、光走査装置Ａの詳細について図面を参照して説明する。図８は本発明にかかる光走査装置の光ビームの進路を示す側面図であり、図９Ａは光走査素子が所定角度揺動したときの光ビームの進路を示す平面図であり、図９Ｂは図９Ａからさらに光走査素子が揺動したときの光ビームの進路を示す平面図である。図１０Ａは光走査素子が図９Ａと逆方向に揺動したときの光ビームの進路を示す平面図であり、図１０Ｂは図１０Ａからさらに光走査素子が揺動したときの光ビームの進路を示す平面図である。また、図１１は鏡体の揺動角度と走査ビームの走査角度との対応を示した図である。なお、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂには、便宜上、走査ビームで走査される照射対象領域Ａｒ１を直線で示している。照射対象領域Ａｒは、本実施形態では、感光体Ｐｃの表面を上げることができる。
【００６３】
以下の説明では光源部１００から出射され、鏡体２１１に至る光ビームＢ１と、再帰光生成部２２からの再帰光が鏡体２１１で反射された走査ビームＢ２に分けて説明している。鏡体２１１が揺動しているとき、揺動軸方向に見て、反射面の法線が光ビームＢ１の入射方向に対して傾いている。そして、反射面の法線と光ビームＢ１とがなす角度を揺動角度θと称する。また、揺動軸方向に見たときの走査ビームＢ２と光ビームＢ１とがなす角度を走査角度δと称する。そして、揺動角度θ及び走査角度δは、光ビームＢ１に対して第１反射曲面２２３側に傾斜したときを正（＋）とし、第２反射曲面２２４側に傾斜したときを負（−）として説明する。
【００６４】
例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示す鏡体２１１は、いずれも反射面の法線が、第１反射曲面２２３側に傾いているので、揺動角度は正である。一方で、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す鏡体２１１は、いずれも反射面の法線が、第２反射曲面２２４側に傾いているので揺動角度は負である。なお、以下の説明では、負の値にのみ記号（−）をつけ、正の値には符号（＋）を省略する。
【００６５】
図８に示すように光源部１００は光ビームＢ１が偏光ビームスプリッタ２３に入射するように配置されている。偏光ビームスプリッタ２３は直線偏光を透過又は反射する光学素子である。そして、光源部１００から出射される光ビームＢ１は、偏光ビームスプリッタ２３で反射される偏光方向の直線偏光である。
【００６６】
光源部１００からの光ビームＢ１が偏光ビームスプリッタ２３の反射面で反射されて１／４波長板２３１を透過する。そして、１／４波長板２３１を透過した光ビームＢ１は直線偏光から円偏光に変換されて鏡体２１１に入射する。鏡体２１１で反射された光ビームＢ１は再帰光生成部２２、反射平面部２２０、鏡体２１１で反射されて走査ビームＢ２として１／４波長板２３１に戻る。
【００６７】
走査ビームＢ２は１／４波長板２３１を透過するときに円偏光から直線偏光に変換される。このとき、走査ビームＢ２の偏光方向が、光源部１００から偏光ビームスプリッタ２３に入射する光ビームＢ１の偏光方向に対して９０°傾くように、再帰光生成部２２、反射平面部２２０及び鏡体２１１が配置されている。これにより、直線偏光に変換された走査ビームＢ２は偏光ビームスプリッタ２３を透過し、光源部１００（光源１１）に戻り光である走査ビームＢ２が入射するのを抑制することができる。
【００６８】
なお、偏光ビームスプリッタ２３及び１／４波長板２３１は戻り光である走査ビームＢ２が、光源部１００に入射するのを防ぐための光学素子である。そして、光源部１００は固定されたものであるため、光源に入射する戻り光だけを防ぐような小型のものであってもよい。一方で、偏光ビームスプリッタ２３及び１／４波長板２３１を小型すると、照射対象領域に照射される偏光ビームＢ２に、偏光ビームスプリッタ２３及び１／４波長板２３１を透過したものとしていないものとが存在し、照射光の強度にむらが発生する恐れがある。そのため、偏光ビームスプリッタ２３及び１／４波長板２３１は、走査ビームＢ２がすべて入射できる程度の大きさであることが好ましい。
【００６９】
次に、揺動軸方向に見たときの鏡体の揺動と光ビーム或いは走査ビームの光路について説明する。図９Ａでは、第１反射曲面２２３側に第１揺動角度θ１で揺動している鏡体２１１に光ビームＢ１が入射する。この場合、光ビームＢ１は鏡体２１１の反射面で第１反射曲面２２３に向けて反射される。鏡体２１１は第１反射曲面２２３の焦点Ｔ１に配置されているため、光ビームは第１反射曲面２２３で反射され、第１反射曲面２２３の他方の焦点Ｔ２に配置された反射平面部２２０に入射する。
【００７０】
光ビームは反射平面部２２０で第１反射曲面２２３に向けて反射される。反射平面部２２０は焦点Ｔ２に有るので、反射平面部２２０で反射された光は、第１反射曲面２２３で反射されてさらにもう一つの焦点Ｔ１に配置された鏡体２１１に入射する。光ビームは鏡体２１１で反射され、走査ビームＢ２として出射される。
【００７１】
光ビームは反射される度に半波長ずつ位相がずれる。１／４波長板２３１を透過した円偏光の光ビームＢ１は、鏡体２１１、第１反射曲面２２３、反射平面部２２０、第１反射曲面２２３及び鏡体２１１で順に反射され、走査ビームＢ２として１／４波長板２３１に入射する。光ビームＢ１が５回反射を繰り返すことで走査ビームＢ２として出射されており、光ビームＢ１と走査ビームＢ２とは実質上、半波長ずれている。そして、走査ビームＢ２は１／４波長板２３１を透過して円偏光から直線偏光に変換される。直線偏光に変換された走査ビームＢ２の偏光方向は円偏光に変換される前の光ビームＢ１に偏光方向に対して９０°傾く。これにより、走査ビームＢ２は偏光ビームスプリッタ２３を透過する。
【００７２】
図９Ａに示すように、光走査素子２１の鏡体２１１の第１揺動角度θ１が小さいとき、鏡体２１１で反射された光ビームＢ１は、第１反射曲面２２３の第２反射曲面２２４との境界の近くに照射される。そして、第１反射曲面２２３が反射平面部２２０に入射するときの入射角が大きくなり、第１反射曲面２２３の第２反射鏡面２２４との境界から離れた部分に照射される。そして、第１反射曲面２２３で反射されて鏡体２１１に入射する。そして、鏡体２１１で反射されて走査ビームＢ２を出射する。走査ビームＢ２は光ビームＢ１に対して第２反射曲面２２４側に出射されるため、走査ビームＢ２は第１走査角度−δ１で出射される。
【００７３】
そして、図９Ｂに示すように、鏡体２１１の揺動角度をθ１からθ２に大きくなると、鏡体２１１の反射面で反射された光ビームＢ１の第１反射曲面２２３に入射する位置が、第２反射曲面２２４との境界から遠くなる。そして、第１反射曲面２２３で反射された光ビームＢ１の反射平面部２２０に入射するときの入射角度が小さくなる。そのため、反射平面部２２０で反射された光ビームＢ１は揺動角度がθ１のときよりもθ２のときの方が第１反射曲面２２３の第２反射曲面２２４との境界から遠い位置に入射する。そして、鏡体２２１の揺動角度が大きいことと、第１反射曲面２２３の第２反射曲面２２４との境界から遠い部分で反射されるため、再帰光の鏡体２１１への入射角度は小さくなる。走査ビームＢ２の第２走査角度−δ２の大きさ（絶対値）は、第１走査角度−δ１の大きさ（絶対値）よりも小さい。
【００７４】
また、鏡体が逆方向の揺動した場合についても説明する。なお、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、鏡体２１１を第３揺動角度−θ１（図１０Ａ）及び第４揺動角度−θ２（図１０Ｂ）で揺動したときの光ビームＢ１及び走査ビームＢ２の光路を示している。
【００７５】
第１反射曲面２２３と第２反射曲面２２４とは、境界面を挟んで対称形状となっている。図１０Ａに示すように、鏡体２１１が第３揺動角度−θ１で（第２反射曲面２２４側に）揺動すると、鏡体２１１で反射された光ビームＢ１は、第２反射曲面２２４に入射する。そして、光ビームＢ１は、第２反射曲面２２４、第２反射曲面２２４側の焦点Ｔ２に配置された反射平面部２２０、第２反射曲面２２４で順に反射されて再帰光として鏡体２１１に戻る。さらに、再帰光は鏡体２１１で反射され走査ビームＢ２として出射される。走査ビームＢ２の第３走査角度δ１である。
【００７６】
また、図１０Ｂに示すように、鏡体２１１が第４揺動角度−θ２で（第２反射曲面２２４側に）揺動すると、光ビームＢ１は鏡体２１１、第２反射曲面２２４に入射する。そして、光ビームＢ１は、第２反射曲面２２４、反射平面部２２０、第２反射曲面２２４で順に反射されて再帰光として鏡体２１１に戻る。さらに、再帰光は鏡体２１１で反射され走査ビームＢ２として出射される。走査ビームＢ２の第４走査角度δ２である。第４走査角度δ２の大きさは、第３走査角度δ１の大きさよりも小さい。
【００７７】
以下に図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１を参照して、鏡体２１１の揺動角度と走査ビームＢ２の走査角度との関係について説明する。図１１は上段に鏡体２１１の揺動角度θを示しており、下段に走査ビームＢ２の走査角度δを示している。なお、図１１には、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂのそれぞれのときの鏡体２１１の揺動角度と走査ビームＢ２の走査角度を表示しており、これらを用いて説明する。
【００７８】
図１１の上段の縦軸は、鏡体２１１の揺動角度θを示しており、上述のとおり、揺動軸から見て鏡体２１１の反射面の法線が第１方向側に揺動したときの揺動角度を正としている。また、下段の縦軸は、走査ビームＢ２の走査角度δを示しており、第１方向側に照射されたときの走査角度δを正としている。また、横軸は時間である。なお、光走査素子２１の鏡体２１１の揺動角度θは、θｍａｘ≧θ≧−θｍａｘとしている。つまり、鏡体２１１は、法線が第１反射曲面２２３側に揺動角度θｍａｘだけ揺動し、その後、逆方向に揺動して第２反射曲面２２４側に揺動角度−θｍａｘまで揺動する。そして、揺動角度θｍａｘと−θｍａｘとなるように往復揺動する。
【００７９】
また、そのときの走査ビームＢ２の走査角度δは、δｍａｘ≧δ≧−δｍａｘとしている。走査角度δｍａｘは第１反射曲面２２３側に最も大きく傾いたときであり、図９Ａ等に示す照射対象領域Ａｒ１の第１反射曲面２２３側の端部に走査ビームＢ２が照射されていることを示している。走査角度−δｍａｘのときは照射対象領域Ａｒ１の第２反射曲面２２４側の端部に走査ビームＢ２が照射されていることを示している。
【００８０】
そして、光走査装置Ａでは、揺動軸方向に見たときに、鏡体２１１の法線が光ビーム１と重なっている状態、すなわち、揺動角度が０°から第１反射曲面２２３側に揺動開始しているものとする。鏡体２１１は揺動角度が０°の状態からはじまって、第１揺動角度θ１から第２揺動角度θ２を経て揺動角度θｍａｘに到達する。鏡体２１１は、揺動角度θｍａｘが第１反射曲面２２３側に最も大きく揺動した状態であり、その後、揺動方向が切り替わる。そして、第２揺動角度θ２から第１揺動角度θ１を経て揺動角度０°になる。
【００８１】
鏡体２１１はさらに揺動を続け、第２反射曲面２２４側に揺動する。つまり、鏡体２１１は第３揺動角度−θ１（図１０Ａ参照）から第４揺動角度−θ２（図１０Ｂ参照）を経て揺動角度−θｍａｘに到達する。鏡体２１１は、揺動角度−θｍａｘが第２反射曲面２２４側にもっと大きく揺動した状態であり、その後、揺動方向が切り替わる。そして、第４揺動角度−θ２から第３揺動角度−θ１を経て揺動角度０°になる。
【００８２】
このような、鏡体２１１の揺動角度θの時間に伴う変化は図１１に示すようになる。すなわち、鏡体２１１は時間０のとき揺動角度は０°であり、正方向（第１反射曲面２２３側）に揺動する。そして、揺動角度θｍａｘに到達すると、鏡体２１１は反対方向に揺動し、揺動角度０°を越えて負方向（第２反射曲面２２４側）に揺動する。そして、揺動角度−θｍａｘに到達した後、逆方向に揺動する。鏡体２１１はこの揺動（往復動）を繰り返す。
【００８３】
そして、鏡体２１１が第１揺動角度θ１のとき走査ビームＢ２は第１走査角度−δ１（図９Ａ参照）、鏡体２１１が第２揺動角度θ２のとき走査ビームＢ２は第２走査角度−δ２（図９Ｂ参照）である。鏡体２１１が第３揺動角度−θ１のとき走査ビームＢ２は第３走査角度δ１(図１０Ａ参照)、鏡体２１１が第４揺動角度−θ２のとき走査ビームＢ２は第４走査角度δ２（図１０Ｂ参照）である。
【００８４】
走査角度を揺動角度に対応させて表示し、第１走査角度−δ１と第２走査角度−δ２、第３走査角度δ１と第４走査角度δ２を線で結ぶと、図１１に示すようになる。この図から、揺動角度が０°のとき走査角度−δｍａｘで、揺動角度が大きくなるほど走査角度の大きさ（絶対値）は小さくなる。また、鏡体２１１が揺動角度θｍａｘで折り返すときに、走査角度は０°であり、鏡体２１１の揺動角度が０°に向かって変化する時走査角度は−δｍａｘに向かって増加（第２反射曲面２２４側に移動）する。
【００８５】
光走査装置Ａでは、鏡体２１１が中央（揺動角度０°）から第１反射曲面２２３側に（揺動角度θｍａｘに向けて）揺動するとき、走査ビームＢ２は、第２反射曲面２２４側の端部（走査角度−δｍａｘ）から中央（走査角度０°）に向かって走査される。そして鏡体２１１が最大に揺動した時点（揺動角度θｍａｘ）で折り返すと、走査ビームＢ２は中央から第２反射曲面２２４側の端部に向かって走査される。
【００８６】
また、鏡体２１１が第２反射曲面２２４側（揺動角度が負）になると、走査ビームＢ２は、第１反射曲面２２３側に出射される。鏡体２１１が中央（揺動角度０°）から第２反射曲面２２４側に（揺動角度−θｍａｘに向けて）揺動するとき、走査ビームＢ２は、第１反射曲面２２３側の端部（走査角度δｍａｘ）から中央（走査角度０°）に向かって走査される。そして鏡体２１１が最大に揺動した時点（揺動角度−θｍａｘ）で折り返すと、走査ビームＢ２は中央から第１反射曲面２２３側の端部に向かって走査される。
【００８７】
つまり、鏡体２１１は連続して揺動されるが、光ビームＢ２は、鏡体２１１の揺動角度が０°を通過するたびに、照射対象領域Ａｒ１の反対側の端部から照射を開始し中央部まで走査して元の端部に戻った後、また反対側の端部に移動する走査が行われる。
【００８８】
鏡体で反射される光ビームは鏡体２１１の状態によってビーム形状（断面形状）が変化する場合がある。また、走査ビームを照射対象領域に照射する場合、入射角度によってビーム照射形状（スポット形状）が変化する。以下にこれらのビーム形状及びスポットの変化について説明する。
【００８９】
まず、鏡体２１１の状態による光ビームを反射したときのビーム形状の変化について説明する。図１２Ａは揺動角度が０°の鏡体で反射された光ビームのスポットを示す図であり、図１２Ｂは最も揺動した状態の鏡体で反射された光ビームのスポットを示す図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、鏡体２１１で反射された光ビームを、反射ビームＢ１１と名付ける。
【００９０】
鏡体２１１は薄板形状の部材であり、揺動のモーメントによって変形する場合がある。この変形は揺動方向が切り替わる部分で発生しやすい。図１２Ａに示すように、鏡体２１１の揺動角度が０°のときには揺動方向が変化しないので、鏡体２１１の変形（反り）が発生しにくい。つまり、鏡体２１１の反射面は平面である。そのため、鏡体２１１に反射面に入射する光ビームＢ１のスポットがＢｓ１とすると、反射ビームＢ１１のスポットＢｓ１１はビームスポットＢｓ１と同じかほぼ同じ形状及び大きさである。
【００９１】
一方、鏡体２１１は揺動角度が最大のときに揺動方向が切り替わる、すなわち、鏡体２１１の反射面は変形しやすい（反りやすい）。鏡体２１１が反ると、反射面が凸面及び（又は）凹面を含む構成となるため、反射ビームＢ１１のスポットＢｓ１２は円形或いは略円形のビームスポットＢｓ１に比べて歪んだ形となる。すなわち、光ビームＢ１のスポットＢｓ１は同じ形状であっても、揺動角度によって反射ビームＢ１１のスポット形状が変形する。
【００９２】
次に、走査ビームの照射対象領域への入射角度による照射対象領域での走査ビームのスポットの形状及び（又は）大きさの変化について説明する。図１３Ａは照射対象領域に垂直に入射する走査ビームのスポットを示す図であり、図１３Ｂは照射対象領域に斜めに入射する走査ビームのスポット示す図である。なお、図１３Ａ、図１３Ｂに示す走査ビームＢ２は、同じビーム形状（スポット形状、スポット径等）を有するものとする。
【００９３】
図１３Ａに示すように光ビームが照射対象領域Ａｒ１に垂直に照射する場合、光ビームのスポットＢｓ１と同じ大きさ及び形状のスポットＢｓ１が形成される。一方、図１３Ｂに示すように、斜めに照射されることで、光ビームのスポットＢｓ１は、傾斜方向に延びた長円形状のスポットＢｓ２１が形成される。このように、光ビームの径が同じであっても、照射領域Ａｒ１に入射する角度が異なることで、照射領域Ａｒ１でのスポットが変化する。
【００９４】
図１１に示すように、光走査装置Ａでは、鏡体２１１が最も揺動したときに照射対象領域の中央部分に走査ビームが照射され、鏡体２１１の揺動角度が小さいときには照射対象領域の辺縁部分の走査ビームが照射される。
【００９５】
このことから、鏡体２１１が大きく揺動するときは走査ビームのスポット形状が大きくなるが、その走査ビームは照射対象領域の中央部分に入射するため入射角度によるスポット径の変形を抑えることができる。逆に鏡体２１１の揺動角度が小さいときには走査ビームのスポット形状が変形しにくいが、その操作ビームは照射対象領域の辺縁部分に入射するため入射角度によってスポット径が大きくなる。
【００９６】
光走査装置Ａでは、光走査素子２１の鏡体２１１の揺動による変形の光ビームのスポットの大きさへの影響と照射対象領域への照射角度の光ビームのスポットの大きさへの影響を分散することができる。そのため、中央部分と辺縁部分との光走査精度のばらつきを小さくして、照射対象領域全体としての走査精度を高めることができる。
【００９７】
本実施形態では、光走査素子２１の鏡体２１１の揺動方向が第１反射曲面２２３と第２反射曲面２２４との並び方向で、第１反射曲面２２３及び第２反射曲面２２４に均等に揺動することが好ましい。
【００９８】
なお、本実施形態では、鏡体２１１から反射された光ビームＢ１が第１反射曲面２２３及び第２反射曲面２２４に入射するように構成している。しかしながら、これに限定されず、どちらか一方の反射曲面に光ビームが入射するように構成されていてもよい。この場合、光が入射しない反射曲面は省略できる、すなわち、１個の回転楕円体の一部を備えた凹面形状の反射曲面を有する再帰反射部としてもよい。
【００９９】
本実施形態では、図５、図８に示しているように、再帰反射面（第１再帰反射面２２３、第２再帰反射面２２４）は、軸Ｃｃを中心として９０°回転させた幅を有する構成となっている。しかしながら、再帰光生成部２２は、再帰光を生成することができればよく、もっと小さい幅を有する構造であってもよい。以下に、再帰反射面（第１再帰反射面２２３、第２再帰反射面２２４）の幅の他の例について図面を参照して説明する。
【０１００】
図１４は本発明にかかる光走査装置の光ビームの進路を示す側面図である。図１５は本発明にかかる光走査装置に用いられる鏡体と光ビームの軌跡を示す図である。図１４は、再帰光生成部２２の形状が異なる以外、図８に示す光走査装置と同じ構成を有している。そのため、同じ部分の詳細な説明は省略する。
【０１０１】
図１５は、鏡体２１１を上面から見た図である。図１４に示すように、鏡体２１１には、上方から斜めに光ビームが入射している。そして、鏡体２１１は、点ｎを中心として揺動する。鏡体２１１が揺動することで、鏡体２１１で反射される光ビームは、図１５に示すように、円弧状の軌跡をたどる。そして、円弧の幅をｔとすると、再帰反射面（第１再帰反射面２２３、第２再帰反射面２２４）の光ビームの進行方向と直交する方向の幅を、円弧の幅ｔよりも大きい幅Ｋとしている。このように、再帰反射面（第１再帰反射面２２３、第２再帰反射面２２４）の幅を幅Ｋとすることで、光ビームが再帰反射面から外れるのを抑制し、鏡体２１１で反射された光ビームを確実に鏡体２１１に戻すことができる。
【０１０２】
なお、再帰反射面の幅としては、光源部１００から出射され、鏡体２１１で反射された光ビームを確実に受光することができるとともに、鏡体２１１に確実に戻すことができる幅であれば、特に限定されない。
【０１０３】
＜第２実施形態＞
本発明にかかる光走査素子の他の例について図面を参照して説明する。図１６は本発明にかかる光走査装置の他の例の概略斜視図である。図２に示す光走査装置Ｂは、光源部１００と、光走査部２００ｂとを備えている。
【０１０４】
光走査部２００ｂは、１個の回転楕円体を第１反射曲面２２３として備えた再帰光生成部２２ｂを備えている。そして、第１反射曲面２２３の焦点の一方には光走査素子２１が配置されるとともに、他方の焦点には反射平面部２２０が配置されている。そして、光走査素子２１は、鏡体２１１で反射した光が第１反射曲面２２３だけに入射するように揺動する。
【０１０５】
このような構成とすることで、光走査部２００ｂの構成を簡略化することが可能である。その他の特徴については、第１実施形態と同じである。
【０１０６】
＜第３実施形態＞
本発明にかかる光走査素子の他の例について図面を参照して説明する。図１７は本発明にかかる光走査装置の他の例の概略斜視図である。図１７に示す光走査装置Ｃは、光源部１００ｃと、光走査部２００ｃとを備えている。
【０１０７】
光源部１００ｃは、光ビームが出射される部分に、光ビームを任意の位置に導く導光部材１５と、導光部材１５の先端に設けられた光出射部１６とを備えている。導光部材１５としては、ここでは、光ファイバーを挙げることができるが、これに限定されない。また、光出射部１６は、光ビームの出射方向を正確に決めるための部材であり、導光部材１５の先端が光ビームの出射方向を決定できる構成である場合には省略してもよい。なお、光源部１００ｂのその他の構成は、光源部１００と同じであり、詳細な説明は省略する。また、光走査部２００ｂは、偏光ビームスプリッタ２３及び１／４波長板２３１を取り除いた以外、光走査部２００と同じ構成である。
【０１０８】
光走査装置Ｂでは、光ビームが光走査素子２１の鏡体２１１の反射面に入射するとともに、光走査素子２１で反射した光ビームが再帰光生成部２２の第１反射曲面２２３又は第２反射曲面２２４に入射するように、光出射部１６が配置されている。このように配置することで、光走査装置Ａと同様に再帰光生成部２２で生成された再帰光を光走査素子２１の鏡体２１１の反射面の光ビームと同じ点に入射させることができる。
【０１０９】
光走査装置Ｃでは、鏡体２１の揺動角度が大きいとき、再帰光生成部２２及び光走査素子２１を介して照射される走査ビームが光出射部１６に照射される。このように走査ビームが光出射部１６に照射されると、走査ビームによる光走査の精度が低下する。そのため、本実施形態に示す光走査装置Ｃは、中央部分に光走査を行わない部分があるような照射対象領域を光ビームで走査するような用途にもちいられる。そして、光走査装置Ｃは、光源部１００ｂと光走査部２００ｂとを同期制御する走査光源制御部３１を備えている。走査光源制御部３１が走査ビームが光出射部１６に照射されるタイミングでの光ビームの照射を停止するように、光源部１００ｂの発光制御を行うことで、光出射部１６に光が照射されるのを抑制することができる。
【０１１０】
これ以外の特徴は、第１実施形態と同じである。
【０１１１】
＜適用例＞
本発明にかかる光走査装置の適用例について図面を参照して説明する。図１８は本発明にかかる光走査装置の実施の状態を示す概略斜視図であり、図１９は図１８に示す光走査装置のブロック図である。図１８に示す光走査装置Ｃは、光走査部２００ｃが異なるとともに、照射対象領域が一次元から二次元（スクリーンＳｃ）に変化している。これ以外の部分は、光走査装置Ａと同じ構成を有しており、実質上同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。
【０１１２】
図１９に示すように光走査装置Ｃの光走査部２００ｃは、第１光走査素子２１、再帰光生成部２２、偏光ビームスプリッタ２３、１／４波長板２３１及び第２光走査素子２４を備えている。第１光走査素子２１は光走査部２００の光走査素子２１と同じ構成であり、鉛直方向に延びる揺動軸周りに鏡体２１１を揺動する。これにより、光ビームを水平方向（ｈ方向）に走査する。
【０１１３】
第２光走査素子２４は、反射面を有する鏡体２４１と、鏡体２４１を揺動可能に弾性支持する一対の弾性支持部２４２と、外枠２４３と、図示を省略したアクチュエータと、ドライバ２０３と、信号処理部２０４とを備えている。第２光走査素子２４の基本的な構成は第１光走査素子２１と同じであり詳細は省略する。
【０１１４】
図１９に示すように、第２光走査素子２４の鏡体２４１には、第１光走査素子２１で走査され、偏光ビームスプリッタ２３を透過した走査ビームが入射する。操作ビームは第１光走査素子２１で走査されているため、鏡体２４１は、揺動軸Ｃ２方向に延びる長尺状の平板部材となっている。そして、鏡体２４１が揺動軸Ｃ２周りに揺動することで、ｈ方向に走査されている走査ビームを更にｖ方向に走査し、走査ビームでスクリーンＳｃを二次元走査する。
【０１１５】
以上のように、配置することで光ビームで２次元（平面）をラスタスキャンすることが可能である。これ以外の特徴については、第１実施形態と同じである。
【０１１６】
本発明にかかる光走査装置の他の適用例について図面を参照して説明する。図２０は本発明にかかる光走査装置のさらに他の実施の状態を示す概略斜視図である。図２０に示す光走査装置Ｄは、光走査部２００ｄが異なる以外、光走査装置Ｃと同じ構成を有している、そのため、実質上同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。
【０１１７】
光走査装置Ｄの光走査部２００ｄは、揺動軸Ｃ１周りに揺動する第１光走査素子２１と、軸Ｃ２周りに回動するポリゴンミラー２５とを備えている。ポリゴンミラー２５は外面に反射面を有しており、反射面に光が入射している状態で回転することで、光を軸Ｃ２周り（ｖ方向）に走査する。
【０１１８】
光走査装置Ｄは、第２光走査素子２４の代わりにポリゴンミラー２５を用いているものであり、第３実施形態の光走査装置Ｃと同じ特徴を有している。
【０１１９】
本発明にかかる光走査装置のさらに他の適用例について図面を参照して説明する。図２１は本発明にかかる光走査装置のさらに他の実施の状態を示す概略斜視図であり、図２２は図２１に示す光走査装置に用いられる光走査素子の平面図である。図２１に示す光走査装置Ｅは、光走査部２００ｅが異なる以外、光走査装置Ａと同じ構成を有している、そのため、実質上同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。
【０１２０】
光走査装置Ｄでは、二次元のスクリーンＳｃを光ビームで走査するために、２個の光走査素子（第１光走査素子２１及び第２光走査素子２４）を利用している。本実施形態にかかる光走査装置Ｅでは、２軸方向（揺動軸Ｃ１方向及び揺動軸Ｃ２方向）に反射面を揺動できる光走査素子４を用いている。
【０１２１】
光走査素子４は、反射面を備えた鏡体４１を第１揺動軸Ｃ１周りと第２揺動軸Ｃ２周りに揺動することで、光ビームを走査している。光走査素子４は、鏡体４１、第１弾性支持部４２、揺動支持部４３、第１アクチュエータ４４、第２弾性支持部４５、第２アクチュエータ４６及び枠体４７を備えている。
【０１２２】
鏡体４１は、鏡体２１と同じ構成を有している、すなわち、反射面が形成された、円板状の部材である。鏡体４１には、第１揺動軸Ｃ１の先端部分の両方と第１弾性支持部４２が連結されている。つまり、第１弾性支持部４２の中心部分に鏡体４１が連結されている。第１弾性部材４２は、弾性的にねじることができる構成であり、鏡体４１は第１揺動軸Ｃ１周りに揺動可能となっている。また、平面視において、第１揺動軸Ｃ１と直交する第２揺動軸Ｃ２は鏡体４１の中心と重なっている。鏡体４１及び第１弾性支持部４２は第１揺動軸Ｃ１及び第２揺動軸Ｃ２のそれぞれに線対称になるように構成されている。
【０１２３】
揺動支持部４３は第１揺動軸Ｃ１に延びる板状の部材であり、鏡体４１を挟んで対をなすとともに第１揺動軸Ｃ１及び第２揺動軸Ｃ２に対して対称となるように設けられる。揺動支持部４３の両端部と第１弾性支持部４２と連結している部分には、第１アクチュエータ４４が設けられている。第１アクチュエータ４４も、第１揺動軸Ｃ１及び第２揺動軸Ｃ２に対して対称となるように、４個設けられている。
【０１２４】
第１アクチュエータ４４は圧電素材を備えたものであり、電力が供給されることで、変形する（曲がる）。４個の第１アクチュエータ４４を適切に駆動させることで、第１弾性支持部４２に第１揺動軸Ｃ１を中心としたねじれ方向の力を付与する。この力で第１弾性支持部４２がねじられるとともにその弾性復元力で鏡体４１が第１揺動軸Ｃ１周りに揺動される。
【０１２５】
揺動支持部４３の中心部分には、外側に第２揺動軸Ｃ２２に沿って延びる第２弾性支持部４５が連結している。枠体４７は中央部に矩形の開口窓が設けられており、第２弾性支持部４５の先端部分が枠体４７の開口窓の内面と連結している。そして、第２弾性支持部４５の中間部分には、第１揺動軸Ｃ２に沿って延びる第２アクチュエータ４６が設けられている。第２アクチュエータ４６は第２弾性支持部４５を挟んで、反対側に延びている。第２アクチュエータ４６は第２弾性支持部４５と枠体４７とに連結されている。第２アクチュエータ４６は４個備えられているとともに、第１揺動軸Ｃ１及び第２揺動軸Ｃ２に対して対称となるように設けられている。
【０１２６】
第２アクチュエータ４６も第１アクチュエータ４４と同じ圧電素材を利用したものであり、電力が供給されることで変形する（曲がる）。４個の第２アクチュエータ４６を適切に駆動させることで、第２弾性支持部４５に第２揺動軸Ｃ２２を中心としたねじれ方向の力を付与する。この力によって第２弾性支持部４５がねじられるとともにその弾性復元力で揺動支持部４３が第２揺動軸Ｃ２周りに揺動する。第２揺動軸Ｃ２周りに揺動する場合、鏡体４１、第１弾性支持部４２、揺動支持部４３及び第１アクチュエータ４４は一体的に回動する。つまり、第２揺動軸Ｃ２周りに揺動する場合において、鏡体４１、第１弾性支持部４２、揺動支持部４３及び第１アクチュエータ４４が揺動部である。
【０１２７】
このような光走査素子４を用いることで、鏡体４１で反射された光は、２軸方向に揺動されて、再帰光生成部２２に入射される。再帰光生成部２２の第１反射曲面２２３及び第２反射曲面２２４は、回転放物面であるため、第１揺動軸Ｃ１及び第２揺動軸Ｃ２周りに光ビームを走査しても、一次反射光を第１反射曲面２２３又は第２反射曲面２２４に入射させることができる。これにより、再帰光生成部２２で２回反射したことによる三次反射ビームが光走査素子４の鏡体４１の光ビームが照射される点に正確に戻ることができる。これにより、スクリーンを光ビームで正確に走査することができる。
【０１２８】
上述した各実施形態において、本発明にかかる光走査素子及び光走査装置を利用した装置として、画像形成装置の露光装置、プロジェクタを挙げているが、これに限定されない。一次元に光ビームを走査するものとしては例えばバーコードリーダや測距センサ等の光スキャナとして利用できる。また、二次元に光ビームを走査するものとしては、例えば、空中像で機器の操作入力を行うような操作入力装置の指示体検出用の光スキャナとして利用することが可能である。また、これら以外にも一次元又は二次元に光ビームを走査する装置に広く採用することが可能である。
【０１２９】
本発明にかかる光走査装置では、レンズ等の屈折を利用して範囲を拡大する光学素子を使用することなく、光ビームの走査角度を大きくしている。そのため、ＲＧＢの各波長の色収差の発生を抑制し、各波長の光の照射位置がずれるのを抑制し、高い精度、品質で光走査を行うことが可能である。
【０１３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。また、上記各実施形態は適宜組み合わせて実施することも可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
Ａ〜Ｅ  光走査装置
１００  光源部
１１  光源（ＬＤ）
１１１  ドライバ
１２  レンズ
１３  ビームスプリッタ
１４  モニタ用受光素子
２００  光走査部
２１  光走査素子
２１１  鏡体
２１２  弾性支持部
２１３  外枠
２１４  アクチュエータ
２０１  ドライバ
２０２  信号処理部
３００  処理部
３１  走査光源制御部
３１１  光源制御部
３１２  走査制御部
３２  演算処理部
３３  駆動信号生成部
３４  外部接続部
Ｐｔ  画像形成装置
Ｐｃ  感光体
Ｅｆ  帯電部
Ｌｔ  露光装置
Ｄｐ  現像部
Ｔｒ  転写ローラ
ＣＬ  クリーニング部
Ｒｅ  除電部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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