(57)【要約】【課題】温度変化が生じたとしても、光源光学系の焦点をレーザダイオードに一致させることができる光学素子及びこれを備えた光走査装置を提供する。【解決手段】レーザダイオードは、光を出射する。光源光学系は、レーザダイオードが出射した光を集光する。光学素子１４は、レーザダイオードと光源光学系との間に配置される。ポリゴンミラーは、光学素子１４を通過した光を偏向する。光学素子１４は、第１の液体４０と、第１の液体４０と異なる屈折率を有する第２の液体４２と、第１の液体４０と第２の液体４２とを狭持し、かつ、互いに平行に配置された２枚の透明板４４，４６とを備える。第１の液体４０と第２の液体４２との界面Ｓは、移動可能であって、略平面形状を有し、かつ、透明板４４，４６と平行である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の液体と、
前記第１の液体と異なる屈折率を有する第２の液体と、
前記第１の液体と前記第２の液体とを狭持し、かつ、互いに平行に配置された２枚の平板と、
前記第１の液体と前記第２の液体との界面を移動させる移動手段と、
を備え、
前記界面は、略平面形状を有し、かつ、前記平板と平行であること、
を特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記移動手段は、
前記第１の液体の一部を収容する第１のタンクと、
前記第２の液体の一部を収容する第２のタンクと、
前記第１のタンク及び前記第２のタンク内の温度を変化させて、該第１のタンク内の前記第１の液体の量及び該第２のタンク内の前記第２の液体の量を熱膨張により変化させる温度変化手段と、
を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記移動手段は、
前記界面を、エレクトロウエッティング現象により前記平板と平行に維持する維持手段を、
更に含むこと、
を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１の液体の比重と前記第２の液体の比重とは、略等しいこと、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
光源と、
前記光源が出射した光を集光する光学系と、
前記光源と前記光学系との間に配置された光学素子と、
前記光学系を通過した光を偏向する偏向手段と、
を備え、
前記光学素子は、
第１の液体と、
前記第１の液体と異なる屈折率を有する第２の液体と、
前記第１の液体と前記第２の液体とを狭持し、かつ、互いに平行に配置された２枚の平板と、
前記第１の液体と前記第２の液体との界面を移動させる移動手段と、
を含み、
前記界面は、略平面形状を有し、かつ、前記平板と平行であること、
を特徴とする光走査装置。
【請求項６】
前記第１の液体の屈折率は、前記第２の液体の屈折率よりも大きく、
前記移動手段は、前記第２の液体の層厚が薄くなるように前記界面を移動させること、
を特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記第２の液体の比重は、前記第１の液体の比重よりも大きく、
前記第２の液体は、前記第１の液体よりも鉛直方向の下側に位置していること、
を特徴とする請求項５又は請求項６のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項８】
前記移動手段は、
前記第１の液体の一部を収容する第１のタンクと、
前記第２の液体の一部を収容する第２のタンクと、
前記第１のタンク及び前記第２のタンク内の温度を変化させて、該第１のタンク内の前記第１の液体の量及び該第２のタンク内の前記第２の液体の量を熱膨張により変化させる温度変化手段と、
を有すること、
を特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
前記移動手段は、
前記界面を、エレクトロウエッティング現象により前記平板と平行に維持する維持手段を、
更に有すること、
を特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記第１の液体の比重と前記第２の液体の比重とは、略等しいこと、
を特徴とする請求項５、請求項６、請求項８又は請求項９のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記光源は、広がり角に異方性を有する光を出射しており、
前記平板の法線方向から見たときに、前記光の広がり角の広い方向における該平板の長さの方が、該光の広がり角の広い方向に直交する方向における該平板の長さよりも長いこと、
を特徴とする請求項５ないし請求項１０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、光学素子及びこれを備えた光走査装置に関し、より特定的には、２種類の液体が封入された光学素子及びこれを備えた光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に用いられる光走査装置では、レーザダイオードが出射した光やポリゴンミラーを駆動するモーターからの熱により筐体が加熱される。このように筐体が加熱されると、筐体に熱膨張が発生し、レーザダイオードが出射した光を集光するコリメータレンズやシリンドリカルレンズなどの光源光学系とレーザダイオードとの距離が変化してしまう。その結果、光源光学系の焦点とレーザダイオードとがずれてしまい、感光体ドラムの周面に精度よく光が集光されなくなってしまう。
【０００３】
そこで、特許文献１ないし特許文献３に記載の光走査装置が提案されている。特許文献１ないし特許文献３に記載の光走査装置には、２つの液体の界面の形状をエレクトロウエッティング現象により変化させることができる液体レンズが用いられている。該液体レンズの界面形状が変化させられることにより、該液体レンズの焦点距離が変化させられ、光は、感光体ドラムの周面に集光させられるようになる。
【０００４】
しかしながら、前記光走査装置では、液体レンズの焦点距離を変化させる際に、２つの液体の界面の形状が変化するので、光走査装置の光学系の収差が変化してしまうという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１ないし特許文献３に記載の光走査装置以外に、例えば、特許文献４に記載のカメラが提案されている。該カメラでは、液体が２枚の平行平板に狭持された光学素子がレンズと撮像素子との間に設けられている。そして、これらの平行平板の間隔を変化させることにより、レンズと撮像素子との間における液体層と空気層との割合を変化させている。これにより、レンズと撮像素子との間の光学距離が変化し、カメラのピント合わせが行われる。該カメラによれば、液体が２枚の平行平板に狭持された光学素子が用いられているので、収差が変化しない。
【０００６】
しかしながら、特許文献４には、カメラに関する記載しか存在せず、光走査装置に関する記載は一切存在しない。更に、前記カメラの光学素子では、精密なピント合わせが困難である。より詳細には、該光学素子では、レンズと撮像素子との間における液体層と空気層との割合を変化させている。そのため、液体の屈折率と空気の屈折率との差が大きい場合には、液体層と空気層との割合がわずかに変化しただけで、レンズと撮像素子との間の光学距離が大きく変化してしまう。その結果、カメラのピント合わせが非常に困難になってしまう。
【特許文献１】特開２００６−２５１３４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２５１５１３号公報
【特許文献３】特開２００６−２５８８３８号公報
【特許文献４】特開平５−１００２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、温度変化が生じたとしても、光源光学系の焦点をレーザダイオードに一致させることができる光学素子及びこれを備えた光走査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、第１の液体と、前記第１の液体と異なる屈折率を有する第２の液体と、前記第１の液体と前記第２の液体とを狭持し、かつ、互いに平行に配置された２枚の平板と、前記第１の液体と前記第２の液体との界面を移動させる移動手段と、を備え、前記界面は、略平面形状を有し、かつ、前記平板と平行であること、を特徴とする。
【０００９】
第１の発明によれば、２枚の平板間の光学距離を移動手段により任意に変化させることができる。したがって、第１の発明に係る光学素子を光源光学系とレーザダイオードとの間に配置することにより、光走査装置の筐体が熱膨張して、光源光学系とレーザダイオードとの間の距離が変化したとしても、光源光学系とレーザダイオードとの間の光学距離を変化させて、光源光学系の焦点をレーザダイオードに一致させることができる。更に、第１の液体と第２の液体との界面は、略平面形状を有しているので、光走査装置の光学系の収差の変化を無視できる程度に抑制できる。
【００１０】
第１の発明において、前記移動手段は、前記第１の液体の一部を収容する第１のタンクと、前記第２の液体の一部を収容する第２のタンクと、前記第１のタンク及び前記第２のタンク内の温度を変化させて、該第１のタンク内の前記第１の液体の量及び該第２のタンク内の前記第２の液体の量を熱膨張により変化させる温度変化手段と、を含んでいてもよい。
【００１１】
第１の発明において、前記移動手段は、前記界面を、エレクトロウエッティング現象により前記平板と平行に維持する維持手段を、更に含んでいてもよい。
【００１２】
第１の発明において、前記第１の液体の比重と前記第２の液体の比重とは、略等しくてもよい。
【００１３】
第２の発明は、光源と、前記光源が出射した光を集光する光学系と、前記光源と前記光学系との間に配置された光学素子と、前記光学系を通過した光を偏向する偏向手段と、を備え、前記光学素子は、第１の液体と、前記第１の液体と異なる屈折率を有する第２の液体と、前記第１の液体と前記第２の液体とを狭持し、かつ、互いに平行に配置された２枚の平板と、前記第１の液体と前記第２の液体との界面を移動させる移動手段と、を含み、前記界面は、略平面形状を有し、かつ、前記平板と平行であること、を特徴とする。
【００１４】
第２の発明によれば、２枚の平板間の光学距離を移動手段により任意に変化させることができる。従って、光走査装置の筐体が熱膨張して、光源光学系とレーザダイオードとの間の距離が変化したとしても、光源光学系とレーザダイオードとの間の光学距離を変化させて、光源光学系の焦点をレーザダイオードに一致させることができる。その結果、光走査装置に焦点ずれが発生することを抑制できる。更に、第１の液体と第２の液体との界面は、略平面形状を有しているので、光走査装置の光学系の収差の変化を無視できる程度に抑制できる。
【００１５】
第２の発明において、前記第１の液体の屈折率は、前記第２の液体の屈折率よりも大きく、前記移動手段は、前記第２の液体の層厚が薄くなるように前記界面を移動させてもよい。
【００１６】
第２の発明において、前記第２の液体の比重は、前記第１の液体の比重よりも大きく、前記第２の液体は、前記第１の液体よりも鉛直方向の下側に位置していてもよい。
【００１７】
第２の発明において、前記移動手段は、前記第１の液体の一部を収容する第１のタンクと、前記第２の液体の一部を収容する第２のタンクと、前記第１のタンク及び前記第２のタンク内の温度を変化させて、該第１のタンク内の前記第１の液体の量及び該第２のタンク内の前記第２の液体の量を熱膨張により変化させる温度変化手段と、を有していてもよい。
【００１８】
第２の発明において、前記移動手段は、前記界面を、エレクトロウエッティング現象により前記平板と平行に維持する維持手段を、更に有していてもよい。
【００１９】
第２の発明において、前記第１の液体の比重と前記第２の液体の比重とは、略等しくてもよい。
【００２０】
第２の発明において、前記光源は、広がり角に異方性を有する光を出射しており、前記平板の法線方向から見たときに、前記光の広がり角の広い方向における該平板の長さの方が、該光の広がり角の広い方向に直交する方向における該平板の長さよりも長くてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の一実施形態に係る光学素子およびこれを備えた光走査装置の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、該光走査装置１０の上視図である。図２は、光走査装置１０の側面図である。なお、図１及び図２において、ｙ軸は主走査方向を示し、ｚ軸は副走査方向を示す。なお、ｚ軸は鉛直方向とも一致する。
【００２２】
光走査装置１０は、図１及び図２に示すように、レーザダイオード１２、コリメータレンズ１３、光学素子１４、ミラー１６、シリンドリカルレンズ１８、ポリゴンミラー２０、走査レンズ２２，２４、ミラー２６、受光素子２８、筐体２９及び制御部３０を備える。コリメータレンズ１３及びシリンドリカルレンズ１８は、光源光学系を構成する。
【００２３】
レーザダイオード１２は、光を出射する光源としての役割を果たす。レーザダイオード１２から出射された光は、拡散光である。コリメータレンズ１３は、レーザダイオード１２が出射した光を集光して略平行光に変換する。光学素子１４は、レーザダイオード１２とコリメータレンズ１３との間に配置され、レーザダイオード１２と光源光学系（コリメータレンズ１３及びシリンドリカルレンズ１８）との間の光学距離を変化させる役割を果たす。なお、光学素子１４の詳細については後述する。
【００２４】
ミラー１６は、コリメータレンズ１３を通過した光を、ポリゴンミラー２０側へと反射する。シリンドリカルレンズ１８は、ミラー１６により反射された光を、ポリゴンミラー２０のミラー面近傍においてｚ軸方向に集光する。従って、レーザダイオード１２は、コリメータレンズ１３及びシリンドリカルレンズ１８からなる光源光学系の焦点と一致する位置に配置されている。
【００２５】
ポリゴンミラー２０は、図示しないモーターにより矢印の方向に回転され、シリンドリカルレンズ１８を通過してきた光をｙ軸方向に等角速度に偏向する偏向手段としての役割を果たす。走査レンズ２２，２４は、ポリゴンミラー２０により偏向された光を等速走査して、該光を感光体ドラム３２上に結像させる。感光体ドラム３２は、所定速度で回転駆動される。これにより、光による主走査と感光体ドラム３２の回転による副走査によって２次元の静電潜像が形成される。
【００２６】
また、ミラー２６は、ポリゴンミラー２０により偏向され、走査レンズ２２，２４を通過した光を受光素子２８側へと反射する役割を果たす。受光素子２８は、ミラー２６により反射された光を受光し、光径を示す電気信号を生成する。受光素子２８は、例えば、相対的に大きな光径の光を受光した場合には、光源光学系の焦点とレーザダイオード１２とがずれたことを示す相対的に高い電圧の電気信号を生成する。一方、受光素子２８は、相対的に小さな光径の光を受光した場合には、光源光学系の焦点とレーザダイオード１２とが一致したことを示す相対的に低い電圧の電気信号を生成する。なお、電気信号の電圧は、光径に応じて連続的に変化する。
【００２７】
制御部３０は、例えば、ＣＰＵにより構成され、受光素子２８が生成した電気信号の電圧に基づいて、受光素子２８が受光している光の光径が一定となるように、光学素子１４の動作を制御する制御手段としての役割を果たす。すなわち、制御部３０は、より低い電圧の電気信号が受光素子２８から出力されてくるように、光学素子１４をフィードバック制御する。これにより、制御部３０は、筐体２９が熱膨張して、レーザダイオード１２と光源光学系（コリメータレンズ１３及びシリンドリカルレンズ１８）との間の距離が大きくなって、レーザダイオード１２が光源光学系の焦点からずれたとしても、感光体ドラム３２に照射される光の光径が変化することを抑制している。
【００２８】
筐体２９は、図１及び図２に示すように、レーザダイオード１２、コリメータレンズ１３、光学素子１４、ミラー１６、シリンドリカルレンズ１８、ポリゴンミラー２０、走査レンズ２２，２４、ミラー２６及び受光素子２８を収納する。
【００２９】
次に、図３を参照しながら、光学素子１４の構成について説明する。図３は、光学素子１４の断面構造図である。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、光軸に平行な面における光学素子１４の断面構造図である。図３（ｄ）は、光学素子１４のＡ−Ａにおける断面構造図である。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）では、図２に示した光学素子１４をｙ軸周りに９０度回転させて記載した。
【００３０】
図３に示すように、光学素子１４は、第１の液体４０、第１の液体４０と異なる屈折率を有する第２の液体４２、透明板４４，４６、側面４８、第１のタンク５０、第２のタンク５２及びペルチェ素子５４を含む。該光学素子１４は、ペルチェ素子５４が第１のタンク５０及び第２のタンク５２内の温度を変化させることにより、第１の液体４０と第２の液体４２との界面Ｓの位置を、光軸方向に移動させることができるものである。具体的には、ペルチェ素子５４に電流が流れると、界面Ｓは、図３（ａ）に示す位置から、図３（ｂ）又は図３（ｃ）に示す位置へと移動する。
【００３１】
透明板４４，４６は、透明な樹脂又はガラスにより構成され、互いに平行に所定の隙間を残して配置される。この隙間には、第１の液体４０と第２の液体４２とが封入される。該透明板４４，４６は、主面方向から見たときに、図３（ｄ）に示す断面形状と同じ楕円形状を有する。
【００３２】
第１の液体４０は、シリコーンオイルやパラフィンオイルなどの液体であって、第２の液体４２よりも比重が小さくかつ第２の液体４２よりも屈折率が大きい液体である。第２の液体４２は、無機塩の水溶液や、有機液体など、それ自身が導電性を有するもの、或いはイオン性成分を付加することによって導電性とされた液体であって、かつ、第１の液体４０と混合しない液体である。そのため、第１の液体４０と第２の液体４２とは、互いに分離した状態となっており、略平面形状を有しかつ透明板４４，４６と平行である界面Ｓを形成している。
【００３３】
側面４８は、透明板４４，４６の間の隙間を覆って、第１の液体４０及び第２の液体４２を光学素子１４内に閉じ込める側壁としての役割を果たす。該側面４８は、図３（ｄ）に示すように、楕円形状の断面形状を有する筒である。透明板４４，４６及び側面４８は、第１の液体４０及び第２の液体４２を収容する本体４９を構成する。
【００３４】
第１のタンク５０は、側面４８の透明板４４側に設けられ、第１の液体４０の一部を収容する容器である。第１の液体４０は、側面４８に設けられた孔を介して、第１のタンク５０と本体４９との間を行き来することができる。なお、第１のタンク５０内には、微量の空気が第１の液体４０と共に封入されている。
【００３５】
第２のタンク５２は、側面４８の透明板４６側に設けられ、第２の液体４２の一部を収容する容器である。第２の液体４２は、側面４８に設けられた孔を介して、第２のタンク５２と本体４９との間を行き来することができる。なお、第２のタンク５２内には、微量の空気が第２の液体４２と共に封入されている。
【００３６】
ペルチェ素子５４は、第１のタンク５０と第２のタンク５２との間に設けられ、第１のタンク５０及び第２のタンク５２と共に、第１の液体４０と第２の液体４２との界面Ｓを移動させる移動手段としての役割を果たす。より詳細には、該ペルチェ素子５４は、第１のタンク５０及び第２のタンク５２内の温度を変化させて、該第１のタンク５０内の第１の液体４０の量及び該第２のタンク５２内の第２の液体４２の量を熱膨張により変化させる温度変化手段としての役割を果たす。以下に、ペルチェ素子５４について図面を参照しながら詳しく説明する。図４は、ペルチェ素子５４の基本構成を示した図である。なお、実際には、図４のペルチェ素子５４が複数個直列に接続されて用いられる。
【００３７】
ペルチェ素子５４は、電流が流れることにより、一方の面が発熱し、他方の面が吸熱する素子であり、図４に示すように、電極７０ａ，７０ｂ、Ｐ型半導体７２、Ｎ型半導体７４及び電極７６を備える。電極７０ａの一端は、Ｐ型半導体７２に接続されると共に、電極７０ａの他端は、直流電源７８の正極に接続される。電極７０ｂの一端は、Ｎ型半導体７４に接続されると共に、電極７０ｂの他端は、直流電源７８の負極に接続される。電極７６の一端は、Ｐ型半導体７２に接続されると共に、電極７６の他端は、Ｎ型半導体７４に接続される。
【００３８】
以上のように構成されたペルチェ素子５４において、Ｐ型半導体７２からＮ型半導体７４へと電流を流すと、電極７６では発熱が生じ、電極７０ａ，７０ｂでは吸熱が生じる。すなわち、電極７０ａ，７０ｂから電極７６へと熱が移動する。そこで、電極７６が図３の第１のタンク５０に接触し、電極７０ａ，７０ｂが図３の第２のタンク５２に接触するようにペルチェ素子５４が配置される。これにより、制御部３０がペルチェ素子５４においてＰ型半導体７２からＮ型半導体７４へと電流を流すと、第１のタンク５０内の温度が上昇し、第１のタンク５０内の空気が膨張し、該第１のタンク５０内の第１の液体４０が本体４９へと移動する。更に、第２のタンク５２内の温度が下降し、第２のタンク５２内の空気が収縮し、本体４９内の第２の液体４２が第２のタンク５２内へと移動する。その結果、図３（ｂ）に示すように、第２の液体４２の層厚が薄くなり、第１の液体４０の層厚が厚くなり、界面Ｓが光軸方向に移動する。
【００３９】
一方、ペルチェ素子５４において、Ｎ型半導体７４からＰ型半導体７２へと電流を流すと、電極７６では吸熱が生じ、電極７０ａ，７０ｂでは発熱が生じる。そのため、制御部３０がペルチェ素子５４においてＮ型半導体７４からＰ型半導体７２へと電流を流すと、第１のタンク５０内の温度が下降し、第１のタンク５０内の空気が収縮し、本体４９内の第１の液体４０が第１のタンク５０へと移動する。更に、第２のタンク５２内の温度が上昇し、第２のタンク５２内の空気が膨張し、第２のタンク５２内の第２の液体４２が本体４９内へと移動する。その結果、図３（ｃ）に示すように、第１の液体４０の層厚が薄くなり、第２の液体４２の層厚が厚くなり、界面Ｓが光軸方向に移動する。
【００４０】
ここで、図３及び図５を参照しながら、光学素子１４の動作時における光走査装置１０の焦点の移動について説明する。図５は、界面Ｓの変位量と光源光学系（コリメータレンズ１３及びシリンドリカルレンズ１８）のレーザダイオード１２側における焦点の変位量との関係を示したグラフである。横軸は界面Ｓの変位量ΔＬ１を示し、縦軸は焦点の変位量ΔＬ２を示している。界面Ｓのずれ量ΔＬ１とは、透明板４４，４６の中点からの変位量を意味し、第１の液体４０から第２の液体４２に向かう方向（光の進行方向）を正方向とする。また、焦点の変位量ΔＬ２とは、筐体２９に熱膨張が発生していない状態におけるレーザダイオード１２の発光位置からの変位量を意味し、図２において、コリメータレンズ１３からレーザダイオード１２に向かう方向（光の進行方向とは反対方向）を正方向とする。また、図３の光学素子１４において、第１の液体４０の屈折率をｎ１とし、第２の液体４２の屈折率をｎ２とする。
【００４１】
図３（ｂ）に示すように、界面ＳがΔＬ１だけ正方向に変位した場合の焦点の変位量ΔＬ２について計算する。第１の液体４０の層厚がΔＬ１だけ厚くなると、光走査装置１０の焦点は、近似的にΔＬ１（１−１／ｎ１）だけ正方向に変位する。一方、第２の液体４２の層厚は、ΔＬ１だけ薄くなるので、光走査装置１０の焦点は、近似的にΔＬ１（１−１／ｎ２）だけ負方向に変位する。その結果、焦点の変位量ΔＬ２は、これらの差であるΔＬ１（１／ｎ２−１／ｎ１）だけ正方向に変位することになる。
【００４２】
一例として、ｎ１＝１．４７とし、ｎ２＝１．３３とした場合、ΔＬ１とΔＬ２との関係は、図５に示すグラフのようになる。図５のグラフによれば、ΔＬ１とΔＬ２との関係式は、ΔＬ１を横軸としΔＬ２を縦軸とした場合に、傾きが約０．０７の直線となる。すなわち、ΔＬ１が正方向に変位すると、ΔＬ２は正方向に変位することが理解できる。ここで、筐体２９が熱膨張した場合には、レーザダイオード１２と光源光学系（コリメータレンズ１３及びシリンドリカルレンズ１８）との間の距離が変化し、一方、光源光学系自体も熱膨張により焦点距離が変化する。仮に、熱膨張の結果、レーザダイオード１２の発光位置に対して、光源光学系の焦点がレーザダイオード１２よりもコリメータレンズ１３側に相対的に変位してしまった場合には、光源光学系の焦点を、レーザダイオード１２側へと変位（ΔＬ２を正方向に変位）させる必要がある。そこで、界面Ｓが正方向に変位（ΔＬ１が正方向に変位）するように、制御部３０は、ペルチェ素子５４に電流を流して、光源光学系の焦点を正方向に変位させて、レーザダイオード１２に一致させる。
【００４３】
更に、図５に示すグラフによれば、焦点の変位量ΔＬ２が１０μｍオーダーである場合には、制御部３０は、界面Ｓの変位量ΔＬ１を１００μｍオーダーで制御すればよい。そのため、制御部３０は、比較的低い精度の電流制御でペルチェ素子５４の動作を制御しても、光源光学系の焦点の位置を高精度に制御することができる。
【００４４】
以上のように、光走査装置１０によれば、筐体２９が熱膨張しても、制御部３０が光学素子１４を制御することにより、レーザダイオード１２と光源光学系（コリメータレンズ１３及びシリンドリカルレンズ１８）との間の光学距離を調整することができる。その結果、筐体２９の熱膨張によってレーザダイオード１２が光源光学系の焦点からずれたとしても、光源光学系の焦点の位置を光学素子１４により補正してレーザダイオード１２に一致させることができる。
【００４５】
また、光走査装置１０によれば、界面Ｓが透明板４４，４６に対して平行であるので、光学素子１４がレンズとして機能しない。そのため、光走査装置１０の光学系全体の収差の変化を無視できる程度に抑制できる。
【００４６】
また、光走査装置１０では、第１の液体４０の層厚と第２の液体４２の層厚を変化させて、レーザダイオード１２と光源光学系（コリメータレンズ１３及びシリンドリカルレンズ１８）との間の光学距離を変化させている。第１の液体４０と第２の液体４２とは例えば、水と油のように比較的屈折率が近い物質が選択される。そのため、図５のグラフに示すように、界面Ｓが大きく変位したとしても、光源光学系の焦点は大きく変位しない。換言すれば、制御部３０は、比較的荒い精度で界面Ｓの変位量を制御することで、光源光学系の焦点の変位量を精度よく制御することが可能となる。
【００４７】
ところで、光学素子１４では、第２の液体４２の比重が第１の液体４０の比重よりも大きい。そのため、図６に示す光学素子１４のように、光軸が水平方向を向くと、重力の影響により、第２の液体４２が下側に位置し、第１の液体４０が上側に位置してしまう。そこで、光走査装置１０では、図２に示すように、光学素子１４は、光学素子１４の光軸とｚ軸（鉛直方向）とが略平行となるように配置される。これにより、第２の液体４２の比重は、第１の液体４０の比重よりも大きいので、図２に示すように、第２の液体４２は、第１の液体４０よりも鉛直方向の下側に位置するようになる。なお、光軸とｚ軸とは略平行であればよく、製造ばらつき程度の誤差は許容される。この誤差は、例えば、±１０度以内であることが望ましい。
【００４８】
また、レーザダイオード１２は、広がり角に異方性を有する光を出射する。そこで、透明板４４，４６を法線方向から見たときに、光の広がり角の広い方向における透明板４４，４６の長さの方が、該光の広がり角の広い方向に直交する方向における該透明板４４，４６の長さよりも長くなっていることが好ましい。すなわち、図３（ｄ）に示すような楕円形状である透明板４４，４６は、その長軸方向と光の広がり角の広い方とが一致するように配置されることが好ましい。これにより、光学素子１４及び光走査装置１０を小型化することができる。
【００４９】
（変形例）
以下に、変形例に係る光走査装置１０'について図面を参照しながら説明する。図７は、該光走査装置１０'の上視図である。
【００５０】
図１及び図２に示す光走査装置１０では、レーザダイオード１２、コリメータレンズ１３及び光学素子１４は、ｚ軸方向に並ぶように配置されている。これに対して、図７に示す光走査装置１０'では、レーザダイオード１２、コリメータレンズ１３及び光学素子１４'は、ｘｙ平面内に並ぶように配置されている。光走査装置１０'において、レーザダイオード１２、コリメータレンズ１３及び光学素子１４'の配置以外の点は、光走査装置１０と同じであるので説明を省略する。
【００５１】
前記のように光学素子１４'が配置された場合には、図６を用いて説明したように、重力の影響により、第２の液体４２が下側に位置し、第１の液体４０が上側に位置してしまう。そこで、図７に示す光走査装置１０'では、そこで、エレクトロウエッティング現象を利用して、界面Ｓを透明板４４，４６と平行に維持することが好ましい。以下に図面を参照しながら説明する。図８は、光学素子１４'の断面構造図である。
【００５２】
図８に示す光学素子１４'は、図３に示す光学素子１４の構成に加えて、エレクトロウエッティング現象により界面Ｓと透明板４４，４６とを平行に維持する維持手段としての第１の電極６０、絶縁層６２及び第２の電極６４を更に含む。第１の電極６０は、第２の液体４２と接触するように、側面４８上に設けられる。第２の電極６４は、第１の電極６０よりも透明板４４側における側面４８上に設けられる。絶縁膜６２は、第２の電極６４を覆うように形成される。具体的には、絶縁膜６２は、第１の電極６０と第２の電極６４との間に形成されて該第１の電極６０と第２の電極６４とを絶縁すると共に、第２の電極６４の表面に形成されて第２の電極６４と第１の液体４０及び第２の液体４２とが接触しないようにしている。
【００５３】
第１の電極６０と第２の電極６４との間には、光学素子１４'の駆動時において、電圧が印加される。これにより、エレクトロウエッティング現象により、第１の液体４０、第２の液体４２及び絶縁膜６２のそれぞれの界面において、界面張力が発生し、界面Ｓが透明板４４，４６と平行になるように維持される。その結果、図６に示すように、重力の影響により、第２の液体４２が下側に位置し、第１の液体４０が上側に位置してしまうことが防止される。なお、エレクトロウエッティング現象については、周知の現象であるので、詳細な説明を省略する。
【００５４】
ただし、第２の液体４２の比重が第１の液体４０の比重よりも大きいと、図９に示す光学素子１４'のように、第２の液体４２が第１の液体４０の下側にもぐりこんでしまい、界面ＳがＳ字状に変形してしまう。そこで、図７に示す光走査装置１０'に用いられる光学素子１４'では、第１の液体４０の比重と第２の液体４２の比重とは略等しいことが好ましい。
【００５５】
なお、図１、図２及び図７に示す光走査装置１０，１０'では、第２の液体４２の比重は、第１の液体４０の比重よりも大きいか等しいものとしたが、第２の液体４２の比重は、第１の液体４０の比重以下であることを妨げない。
【００５６】
なお、図８に示す光学素子１４'は、図１に示す光走査装置１０に適用されてもよい。
【００５７】
また、ポリゴンミラー２０により偏向された光は、走査レンズ２２，２４を通過した後、直接に感光体ドラム３２を照射しているが、該光は、ミラーにより進行方向が変えられた後に、感光体ドラム３２を照射してもよい。
【００５８】
また、複数のレーザダイオード１２が用いられた場合には、図１０の光学素子１４の断面構造図に示すように、光学素子１４は、複数段重ねて配置されてもよい。
【００５９】
また、図１、図２及び図７に示す筐体２９の上視図及び側面図における外形は、四角形状であるが、該筐体２９の外形はこれに限らない。
【００６０】
また、図３に示す光学素子１４では、２種類の液体が封入されているが、３種類以上の液体が封入されていてもよい。これにより、より精度よく光走査装置１０の焦点位置を制御できるようになる。
【００６１】
また、光学素子１４，１４'では、ペルチェ素子５４により界面Ｓを変位させているが、界面Ｓを変位させる方法はこれに限らない。界面Ｓを変位させる方法としては、例えば、電気毛管、差圧電気毛管、エレクトロウエッティング、継続的エレクトロウエッティング、電気泳動、電気浸透、誘電泳動、電磁流体力学的ポンピング、熱毛管、熱膨張、誘電ポンピング、又は、可変誘導ポンピングが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】光走査装置の上視図である。
【図２】光走査装置の側面図である。
【図３】図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、光軸に平行な面における光学素子の断面構造図である。図３（ｄ）は、光学素子のＡ−Ａにおける断面構造図である。
【図４】ペルチェ素子の基本構成を示した図である。
【図５】界面の変位量と焦点の変位量との関係を示したグラフである。
【図６】比較例に係る光学素子の断面構造図である。
【図７】変形例に係る光走査装置の上視図である。
【図８】変形例に係る光学素子の断面構造図である。
【図９】比較例に係る光学素子の断面構造図である。
【図１０】変形例に係る光学素子の断面構造図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０，１０' 光走査装置
１２  レーザダイオード
１３  コリメータレンズ
１４，１４' 光学素子
１６，２６  ミラー
１８  シリンドリカルレンズ
２０  ポリゴンミラー
２８  受光素子
２９  筐体
３０  制御部
３２  感光体ドラム
４０  第１の液体
４２  第２の液体
４４，４６  透明板
４８  側面
４９  本体
５０  第１のタンク
５２  第２のタンク
５４  ペルチェ素子
６０  第１の電極
６２  絶縁層
６４  第２の電極
Ｓ  界面
【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９】
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【図１０】
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