JP2008197336A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査等速性を保ちつつ、光線の波面の劣化を生じさせる走査結像光学素子を必要としない光走査装置を実現する。
【解決手段】本発明の光走査装置は、光源ユニット１０７と、該光源ユニットの光源を変調する変調クロックを制御する光源駆動手段と、前記光源からの光ビームを所定の状態にする光学素子と、ねじり梁に支持された振動ミラーからなり前記光源からの光ビームを偏向して被走査面１０１を走査する少なくとも一つの光偏向器１０６と、を有し、前記被走査面内の有効走査領域内において、該有効走査領域内の略中央における走査速度に対する各走査位置での走査速度が、所定の条件の範囲内となるようにする構成または制御手段を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる光走査装置や、光走査型のバーコード読み取り装置、車載用のレーザレーダ装置などへも応用が可能な光走査装置に関し、さらには、その光走査装置を用いたデジタル複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザファクシミリ、あるいはこれらの複合機などの画像形成装置に関する。

従来の光走査装置においては、光ビーム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ているが、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。

これに対して、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進められており、例えば特許文献１（特許第２９２４２００号公報）や特許文献２（特許第３０１１１４４号公報）に開示されているように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。さらに、低振動で、発熱がほとんどないために、光走査装置を収容するハウジングを薄肉化でき、ガラス繊維の配合率が少ない低コストな樹脂成形材を用いても画像品質への影響が発生し難いといった利点もある。

特許文献３（特開２００４−２７９９４７号公報）には、ポリゴンミラーの代わりに振動ミラーを配備した光走査装置の例が開示されている。
しかし、正弦波振動を行うマイクロミラーを偏向手段に用いると、偏向角度が正弦波的に変化するので、走査結像光学系に現状の書込光学系に用いられているｆθレンズを用いた場合、周辺像高において走査速度が遅くなり、被走査面上での走査速度が等速ではなくなる。走査速度の等速性が悪いと、主走査方向周辺で画像の歪等が発生し、画像品質の劣化を引き起こすという問題点がある。また、電気的に等速性を補正する内容も同時に開示されているが、この場合、補正量の段差が大きいと、階段状にドット間隔の疎密を発生させるため濃度が変化してしまい画像が劣化するので、電気的補正量には限界がある。隣接領域で段差が急峻だと、濃度差として検知できてしまうことが官能評価より明らかになっており、自ずとその補正限界量も決まってくる。正弦波的に振動する振動ミラーとｆθレンズを用いた場合は、等速走査を行うための必要補正量がこの限界補正量を超えており、電気的な補正では補正しきれない。

この問題に対して、特許文献４（特開２００５−２１５５７１号公報）においては、次式、
Ｈ＝Ｋ×sin^-1（θ/２θ_max）
但し、Ｈ：像高、Ｋ：比例定数、θ：振れ角、θ_max：振幅（最大振れ角）
で示されるような結像特性（ｆ・arcsin特性）を有する走査結像光学系を用いることにより、主走査光束のウェスト位置を光学的に補正し、広い有効書込幅と、良好な走査等速性を有する光走査装置を得ることが記載されている。
しかし、走査結像光学系にて光学的補正を行うと、像高によって形状や屈折力が変化する走査結像光学素子に、像高によって異なる角度で、かつ、異なる位置に入射するので、特に周辺像高において結像光学素子上にて光線の波面の劣化が生じ、波動光学的収差の影響によりビームスポット径の劣化、ひいては画像品質の劣化を招くという問題点があった。また、被走査面上において主走査光束のスポット径の像高間偏差が大きくなり、画像品質の劣化を招くという問題点があった。

また、特許文献５（特開平８−２８６１３５号公報）には、光源、もしくはカップリングレンズ、及びシリンドリカルレンズの位置を光軸方向に調整する機構を設けて、感光体表面のビームスポット径を補正する例が開示されているが、光学素子の位置を調整する機構を２つ以上も備えており、システムとして安定性に欠ける点や、調整機構を有していても、ｆθ光学系の走査結像光学系が必要である点、また、ポリゴンミラーを用いており、発熱、振動、騒音、消費電力などにおいて振動ミラーに劣るという点が問題であった。

特許第２９２４２００号公報 特許第３０１１１４４号公報 特開２００４−２７９９４７号公報 特開２００５−２１５５７１号公報 特開平８−２８６１３５号公報 特開平１０−２６９５９９号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、従来技術の問題点に対し、本発明では、走査等速性を保ちつつ、光線の波面の劣化を生じさせる走査結像光学素子を必要としない構成の光走査装置、及び画像形成装置を構成することにより、光走査装置及び画像形成装置の品質の向上、低コスト化、システムの簡素化、また、安定性の向上を図ることを目的とする。
また、本発明は、振動ミラーをポリゴンミラーの代わりとして用いることで、低騒音化や低消費電力化を可能し、オフィス環境に適合した画像形成装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、振動ミラーを用いることによる低消費電力化で、地球環境にも適合した画像形成装置を提供することを目的とする。
さらにまた本発明は、低振動化、低発熱化に伴ってハウジングが薄肉化でき、軽量化や低コスト化を可能として光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第１の手段は、光走査装置であって、光源と、該光源を変調する変調クロックを制御する光源駆動手段と、前記光源からの光ビームを所定の状態にする光学素子と、ねじり梁に支持された振動ミラーからなり前記光源からの光ビームを偏向して被走査面を走査する少なくとも一つの光偏向器と、を有し、前記被走査面内の有効走査領域内において、該有効走査領域内の略中央における走査速度に対する各走査位置での走査速度が、所定の条件の範囲内となるようにする構成または制御手段を有することを特徴とする。
また、本発明の第２の手段は、第１の手段の光走査装置において、前記有効走査領域内の略中央における走査速度に対する各走査位置での走査速度が、下記の式１の条件を満足する範囲であることを特徴とする。

本発明の第３の手段は、第２の手段の光走査装置において、前記最大偏向角θ_maxが２２deg近傍であることを特徴とする。
また、本発明の第４の手段は、第１乃至第３のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光源駆動手段によって前記光源の変調クロックを制御することを特徴とする。

本発明の第５の手段は、第４の手段の光走査装置において、前記光源駆動手段は、前記光偏向器の走査に同期させて、前記変調クロックの周波数を可変することを特徴とする。
また、本発明の第６の手段は、第４の手段の光走査装置において、前記光源駆動手段は、前記光偏向器の走査に同期させて、前記変調クロックの位相を制御することを特徴とする。
さらに本発明の第７の手段は、第４の手段の光走査装置において、前記光源駆動手段は、前記光偏向器の走査に同期させて、前記変調クロックの位相を制御し、かつ、前記変調クロックの周波数を可変することを特徴とする。

本発明の第８の手段は、第１乃至第７のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光学素子の結像位置を一走査期間内で変化させる結像位置可変手段を有することを特徴とする。
また、本発明の第９の手段は、第８の手段の光走査装置において、前記結像位置可変手段は、前記光偏向器の走査に同期させて前記光学素子を光軸方向に移動させることを特徴とする。
さらに本発明の第１０の手段は、第１乃至第７のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光偏向器により前記被走査面に走査される光ビームは、それぞれ被走査面近傍で結像点を有し、該結像点の深度を拡大させる深度拡大手段を有することを特徴とする。

本発明の第１１の手段は、第１乃至第１０のいずれか１つの手段の光走査装置において、該光走査装置を構成する少なくともいずれか一つの光学素子は、シェーディング効果を備えており、前記被走査面のそれぞれの走査位置において、単位時間当たりの光ビームのエネルギーを均一にすることを特徴とする。
また、本発明の第１２の手段は、第１乃至第１０のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光源駆動手段は、光量調整手段を備えており、該光量調整手段により、前記被走査面のそれぞれの走査位置において、単位時間当たりの光ビームのエネルギーを均一にすることを特徴とする。
さらに本発明の第１３の手段は、第１乃至第１２のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光源を複数備え、該複数の光源からの光ビームを共通の光偏向器で偏向して複数の被走査面を走査することを特徴とする。

本発明の第１４の手段は、画像形成装置であって、第１乃至第１２のいずれか１つの手段の光走査装置を備え、該光走査装置で前記被走査面を走査して画像形成を行うことを特徴とする。
また、本発明の第１５の手段は、多色対応の画像形成装置であって、第１３の手段の光走査装置を備え、該光走査装置で複数の被走査面を走査して画像形成を行うことを特徴とする。
さらに本発明の第１６の手段は、第１４または第１５の手段の画像形成装置において、前記被走査面は、光導電性の感光体であることを特徴とする。

本発明の第１、第２の手段の光走査装置においては、光偏向器を所定の条件（前記式１）を満足する範囲となるように駆動する構成または制御手段を有することにより、走査結像光学系を設けずにリニアリティを良好な値に抑えることができるとともに、走査結像光学系が不要となるので、その分ビーム品質の向上による画像品質の向上、また、低コスト化、システムの簡素化、さらに、安定性の向上を図ることが可能となる。

第３の手段の光走査装置においては、最大偏向角θ_maxを２２degとすることにより、走査結像光学系を設けずにさらに効率的にリニアリティを良好な値に抑えることができる。
また、第４乃至第６の手段の光走査装置においては、光源駆動手段によって光源の変調クロックを制御することにより、光走査装置のリニアリティを良好な値に保ち、画像品質を向上させることができる。
さらに第７の手段の光走査装置においては、光源駆動手段により光偏向器の走査に同期させて変調クロックの周波数を可変とし、かつ、変調クロックの位相を制御することにより、リニアリティの補正量を大幅に増大させることができ、より効率的にリニアリティを良好な値に保つことができ、画像品質を向上させることができる。

第８の手段の光走査装置においては、光学素子の結像位置を一走査期間内で変化させることにより、像面湾曲を良く補正し、被走査面上でのビームスポット径を均一に揃え、画像品質を向上させることができる。
また、第９の手段の光走査装置においては、光学素子を光偏向器の走査に同期させて光軸方向に移動させることにより、より安定的に被走査面上でのビームスポット径の均一化を図ることができ、画像品質を向上させることができる。
さらに第１０の手段の光走査装置においては、深度拡大手段で結像点の深度を拡大することにより、像面湾曲がある場合においても、被走査面上でのビームスポット径を均一に揃え、画像品質を向上させることができる。

第１１の手段の光走査装置においては、光学素子のシェーディング効果により、被走査面において単位時間当たりの光ビームのエネルギーを均一にし、被走査面（例えば感光体）を露光するエネルギーを各走査位置で一定にし、濃度ムラなどがない高品質な画像を提供することができる。
また、第１２の手段の光走査装置においては、光量調整手段により、被走査面において単位時間当たりの光ビームのエネルギーを均一にし、被走査面（例えば感光体）を露光するエネルギーを各走査位置で一定にし、濃度ムラなどがない高品質な画像を提供することができる。
さらに第１３の手段の光走査装置においては、第１乃至第１２のいずれか１つの手段の効果に加え、光源を複数備え、該複数の光源からの光ビームを共通の光偏向器で偏向して複数の被走査面を走査するので、簡素な構成で複数の被走査面を同時に走査することができる。

第１４、１６の手段の画像形成装置においては、走査等速性を保ちつつ、光線の波面の劣化を生じさせる走査結像光学素子を必要としない光走査装置を用いて構成することにより、画像形成装置の品質の向上、低コスト化、システムの簡素化、また、安定性の向上が可能となる。
また、第１５、１６の手段の多色対応の画像形成装置においては、走査等速性を保ちつつ、光線の波面の劣化を生じさせる走査結像光学素子を必要とせず、かつ複数の被走査面を同時に走査することができる光走査装置を用いて多色画像形成装置を構成することにより、多色画像形成装置の品質の向上、低コスト化、システムの簡素化、また、安定性の向上が可能となる。

以下、本発明の構成、動作及び作用効果を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
図１は本発明の一実施例を説明するための光走査装置の概略構成図である。図１において、符号１０１は被走査面である光導電性の感光体ドラム、１０６は光偏向器である振動ミラー、１０７は内部に光源とカップリングレンズを有する光源ユニット、１１３は副走査方向に収束力を有するシリンドリカルレンズ、１２６は振動ミラー１０６によって走査された光ビームを感光体ドラム表面へ導光する折り返しミラー、１３８は有効走査領域外に設けられた同期検知センサ、１３９は同期検知センサ上にビームを結像させる同期検知用結像レンズ、２０１は光源ユニット１０７から出射し振動ミラー１０６により感光体ドラム１０１上を走査する光ビームの光路を表している。

光源ユニット１０７内の光源から射出された光ビームはカップリングレンズにより所定の状態で出射される。本実施例では主走査方向のビームウェスト位置が感光体ドラム１０１の表面近傍となるような収束状態の光ビームとしている。

カップリングレンズ出射後、光ビーム２０１はシリンドリカルレンズ１１３にて副走査方向に所定の収束状態とする。カップリングレンズにて主走査方向には所定の収束状態としているが、光源に主に用いられる半導体レーザは、通常主走査方向と副走査方向の発散角が異なり、主走査方向と副走査方向の収束力が略等しいカップリングレンズでは、主走査方向に所定の収束状態としたときに、副走査方向に所望の収束状態とはならない。そこで、副走査方向にのみ収束力を有するシリンドリカルレンズ１１３にて、副走査方向のビームウェスト位置が感光体表面近傍となるような収束状態としている。
また、副走査方向のビームウェスト位置が感光体表面近傍となるように、シリンドリカルレンズ１１３が凹のパワー（負の屈折力）を有していても良い。

上述のように整形されたビームは光偏向器としての振動ミラー１０６に入射する。振動ミラー１０６の反射面が揺動することにより、被走査面である感光体ドラム１０１表面を光ビームが走査する。
振動ミラー１０６により偏向されたビームは折り返しミラー１２６で感光体ドラム１０１に導光される。本実施例では折り返しミラーを有する光走査装置の例となっているが、この折り返しミラーを配置せず、直接感光体ドラム１０１に導光されるように感光体ドラム１０１を配置しても良い。

図２は本実施例における光走査装置に用いる振動ミラーモジュールの分解斜視図を示している。
本実施例では、振動ミラー１０６の回転トルクの発生方法として電磁駆動方式の例を説明する。
図２に示すように、振動ミラー４４１は、ねじり梁４４２で軸支されており、後述するように、単一のＳｉ基板からエッチングにより外形を貫通して作製し、実装基板４４８に装着され、振動ミラー基板４４０を構成する。
本実施例では、一対の振動ミラー基板４４０を背合わせで一体支持したモジュールをなす。

支持部材４４７は、樹脂で成形され、回路基板４４９の所定位置に位置決めされており、振動ミラー基板４４０を、ねじり梁が主走査平面に直交しミラー面が主走査方向に対し所定の角度、本実施例では２２．５°傾くように位置決めする位置決め部４５１と、振動ミラー基板の実装基板４４８の一辺に形成されている配線端子４５５が、装着時に接触するように金属製端子群を配列したエッジコネクタ部４５２と、を一体で構成している。

こうして、振動ミラー基板４４０は、一辺を上記したエッジコネクタ部４５２に挿入し、押え爪４５３の内側に嵌め付け、基板裏側の両側面を位置決め部４５１に沿わせて支えられるとともに、電気的な配線が同時になされ、各々の振動ミラー基板４４０が個別に交換できるようにしている。
尚、回路基板４４９には、後述の振動ミラーの駆動回路を構成する制御ＩＣや水晶発振子などが実装され、コネクタ４５４を介して電源および制御信号が入出力される。

図３に示すように、振動ミラーモジュール２５３は、振動ミラーモジュール２５３を包囲するように立設された側壁２５７を一体的に形成する光学ハウジング２５０に装着され、側壁２５７の上端縁を上カバー２５８によって封止し、外気から遮断することで、外気の対流による振幅の変化を防止する。また、光ビームを入出射する側壁の開口部には平板状の透過窓２５９を備えている。
なお、図３において、符号２５２は光学ハウジング２５０の別の側壁部に固定される光源ユニットモジュール２５２（前記の光源ユニット１０７）、２５５は光学ハウジング２５０の光ビームを出射する開口部であり、この開口部２５５には防塵ガラスを備えている。

図４は振動ミラー基板４４０の分解斜視図である。振動ミラー部４６０は、表面にミラー面を形成し振動子をなす可動部と、それを支え回転軸をなすねじり梁と、支持部をなすフレームとからなり、Ｓｉ基板をエッチングにより切り抜いて形成する。
本実施例では、ＳＯＩ基板と呼ばれる６０μｍと１４０μｍとの２枚の基板が酸化膜を挟んであらかじめ接合されたウエハを用いて作製する。

まず、１４０μｍ基板（第２の基板）４６１の表面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、平面コイルが形成される振動板４４３、可動部の骨格をなす補強梁４４４と、フレーム４４６とを残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通し、次に、６０μｍ基板（第１の基板）４６２の表面側からＫＯＨなどの異方性エッチングによって、可動ミラー４４１と、フレーム４４７とを残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通し、最後に、可動部周囲の酸化膜を除去して分離し振動ミラーの構造体を形成する。ここで、ねじり梁４４２、補強梁４４４の幅は４０〜６０μｍとした。
上記したように振動子の慣性モーメントＩは振れ角を大きくとるには小さい方が望ましく、反面、慣性力によってミラー面が変形してしまうため、本実施例では可動部を肉抜きした構造としている。

さらに、６０μｍ基板４６２の表面側にアルミニウム薄膜を蒸着して反射面となし、１４０μｍ基板４６１の表面側には銅薄膜でコイルパターン（図示せず）とねじり梁を介して配線された端子（図示せず）、および、トリミング用のパッチ（図示せず）を形成する。当然、振動板４４３側に薄膜状の永久磁石を備え、フレーム４４７側に平面コイルを形成する構成とすることもできる。

実装基板４４８上には、振動ミラー部４６０を装着する枠状の台座４６６と、振動ミラー部４６０を囲うように形成されたヨーク４４９が配備され、上記ヨーク４４９には可動ミラー端に対向して各々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。このヨーク４４９は、実装基板４４８上に接着剤等によって固定される。

振動ミラー４６０部は、ミラー面を表に向けて台座４６６に装着され、図示しない各端子間に電流を流すことによりコイルパターン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をねじって可動ミラー４４１を回転する回転トルクＴ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、コイルパターンに流れる電流の方向を交互に切り換えることによって、可動ミラー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、振動ミラーを構成する構造体の、ねじり梁を回転軸とした１次振動モードの固有振動数、いわゆる共振振動数（共振周波数）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、通常は走査周波数ｆdをこの共振振動数ｆ0に合わせて設定、あるいは追従するように制御しているが、共振振動数ｆ0は上記したように、振動ミラー４６０を構成する振動子の慣性モーメントＩによって決定されるため、仕上がりの寸法精度にばらつきがあると個体間で差が生じてしまい、複数の振動ミラー部４６０を用いる場合、各々の走査周波数ｆdを揃えることが困難となる。

この共振振動数ｆ0のばらつきは、プロセスの能力にもよるが、±２００Ｈz程度あり、例えば、走査周波数ｆd＝２ｋＨzとすると、１／１０ラインに相当する走査ラインピッチのずれが生じることになり、Ａ４サイズを出力すると、最終端では数十ｍｍもの倍率ずれになってしまう。
選別によって共振振動数ｆ0の近いものを組み合わせることはできるが、生産効率が悪いうえ、交換を行う際には常に対で扱う必要があるためコストもかかる。

そこで、複数の振動ミラーを用いる場合、実装基板に装着する前に、可動部の裏側に形成したパッチ（図示せず）に炭酸ガスレーザなどにより切り込みを入れて可動部の質量を徐々に減らしていくことで慣性モーメントＩを調整し、個体間の寸法差があっても共振振動数ｆ0が概略一致するように、本実施例では±５０Ｈzに入るように調整している。
そして、その周波数帯域内で、共振振動数ｆ0によらず、走査周波数ｆdを設定している。

図５は、振動ミラーの質量の可変（トリミング）による共振周波数の調整の様子を示す。振動ミラーには、加振装置により走査周波数に相当する振動が付与され、振動ミラーの裏側よりパッチに炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザが照射され、共振によって急峻に振れ角が増大するまで切込みを入れていく。
共振状態の検出は、振動ミラーの表側から光源装置で光ビームを当て、反射された光ビームの振れを振幅検出装置で検出することにより行うことができる。
尚、このような減量方式のトリミングによらずとも、バランスウエイトを付着していく増量方式の方法によってもよい。

図６は、本実施例の光走査装置における駆動制御系の一例を示すブロック図であり、この駆動制御系は、振動ミラー１０６の駆動回路６０１〜６０３、光源ユニット１０７内のカップリングレンズ（例えばコリメータレンズ）を駆動させる駆動回路６０５、光源（ＬＤ）の駆動を制御する書込制御系６０６〜６０８等を備えている。
上記したように、振動ミラー１０６の裏側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。

図７は、振動ミラーの平面コイルに流す電流の流れる方向を切り換える周波数ｆと振れ角θとの関係を示すが、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に一致させれば、最も振れ角が大きくとれるが、共振周波数付近においては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の駆動制御部６０１〜６０３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は振れ角が激減してしまい、経時的な安定性に乏しいという欠点がある。

そこで、本実施例では、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、ゲイン調整部６０２のゲイン調整に応じて可動ミラー駆動部６０３で振れ角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。
経時的には、振動ミラー１０６により走査された光ビームを、走査領域の始端に配備した同期検知センサ６０４において復走査時に検出した検出信号と往走査時に検出した検出信号との時間差により、振幅演算部６０９で振れ角θを検出し、振れ角θが一定となるようにゲイン調整部６０２でゲインを調整して可動ミラー駆動部６０３で振れ角θを制御している。

図８に示すように、振動ミラー１０６は共振振動されるため、時間ｔとともに正弦波（sin波）状に走査角θが変化する。
従って、振動ミラーの最大振れ角、つまり振幅がθ0とすると、
θ＝θ0・sin２πｆd・ｔ
となり、同期検知センサ６０４において走査角を２θsに対応したビームを検出するとすると、検出信号は復走査と往走査とで発生され、その時間差Ｔを用いると、
θs＝θ0・cos２πｆd・Ｔ/２
で表され、θsは固定であるので、Ｔを計測すれば最大振れ角θ0が検出できることがわかる。

尚、復走査でのビーム検出から往走査でのビーム検出に至る期間、振動ミラーの振れ角でいうと、
θ0＞θ＞θs
なる期間では発光源の発光を禁止するようにしている。

本実施例の光走査装置では、従来の光走査装置において像面湾曲を補正し、感光体表面上にビームウェスト位置を揃える機能を果たしていた走査レンズを有していない。そのため、本実施例の光走査装置では、図６に示したように、カップリングレンズを振動ミラーと同期させて駆動することにより、像高によってビームウェスト位置を像面上に揃え、像面湾曲を補正している。

ここで、図６を用いて、光源ユニット１０７内のカップリングレンズの駆動方法について説明する。
上記のように、振動ミラー１０６の振れ角θが一定となるよう制御するため、同期検知センサ６０４にて検出している同期信号をモータ駆動部６０５にも入力し、カップリングレンズを載せたステッピングモータを制御し、カップリングレンズの光軸方向位置を振動ミラー１０７と同期をとりながら変位させる。

図９に像面湾曲の補正について説明するための光走査装置の概略図を示す。光偏向器である振動ミラーから像面である感光体表面までの距離は、中央像高における光路長より周辺像高における光路長の方が長いので、周辺像高走査時には中央よりもカップリングレンズ通過後のビームが強い収束状態となるようにカップリングレンズの位置を決定する。

具体的には、発光点とカップリングレンズ（例えばコリメートレンズ）の位置の違いによる光束の状態には図１０のような関係があるので、周辺像高時の発光点からカップリングレンズの前側主点までの距離より長くすれば良い。このような配置にしたときに、像面湾曲が良く補正され、像面である感光体表面上でのビームスポット径を均一化し、画像品質を良好なものにすることができる。
また、本実施例のように、シリンドリカルレンズが副走査方向にのみ収束力を持っている場合に限らず、主走査方向にも収束力を有する形状とし、カップリングレンズの位置をより発光点側に近づける配置にしても良い。これにより光量の確保の観点から有利な配置とすることができる。

カップリングレンズを光軸方向に移動させることに伴い、像高間でのカップリング効率も異なってくる。像高間でカップリング効率が異なるとことにより、光量のムラがあると画像品質の劣化を招く恐れがあるので、本実施例では、図１７に示す像高と光量の関係のように、被走査面（像面）上の中央像高走査時のビームの光量が、周辺像高走査時のビームの光量より相対的に大きくなるように、折り返しミラー１２６にシェーディング効果を有する光学素子を用いている。また、折り返しミラーに限らず、光走査装置を構成する光学素子の少なくともいずれか一つに上述したようなシェーディング効果を有する光学素子を配置しても良い。

ところで、図８のように正弦波的に振動する振動ミラーを光走査装置に用いた場合、被走査面が本実施例のように直線状だとすると、その走査の等速性を表すリニアリティＶは次の式２で表すことができる。
Ｖ＝Ｌω／[cos(θ)]^２ ・・・（式２）
Ｌ：光偏向器（振動ミラー）から被走査面（像面）までの距離
ω：光偏向器（振動ミラー）の角速度
θ：光偏向器の偏向角（振動ミラーの振れ角）

尚、リニアリティＶとは、中央像高の走査速度に対する周辺像高の走査速度を指しており、言い換えると、単位偏向角度変化分に対する像高変化分を指している。また、このとき、振動ミラーは正弦波的に振動しているので、その角速度ωは下記の式３となる。

上記の式２、式３について、振動ミラーの最大振幅をパラメータにとり、横軸を画角（本実施例においては光偏向器の偏向角（振動ミラーの振れ角）θの略２倍の値をとる）、縦軸を中央像高を基準とした像面上リニアリティとし、プロットしたグラフを図１１に示す。図１１においては、縦軸のリニアリティの値が０のときに等速走査されるので、前述したように、このリニアリティが大きいと、被走査面（像面）上での走査速度の等速性が失われていることを示している。走査速度の等速性が失われると、主走査方向周辺で画像の歪等が発生し、画像品質の劣化を引き起こすという問題を発生させるため、リニアリティは可能な限り０％に近づけておく必要がある。

これに対しては、図１２に示すように、主走査方向の位置に応じて光源のクロック周波数を相対的に異ならせるか、図１３に示すように主走査方向の位置に応じてクロックの位相シフト量を相対的に異ならせることが有効である。
より好ましくは、主走査方向の位置に応じて、光源駆動部６０６のクロック周波数を相対的に異ならせるとともに、クロック位相シフト量を相対的に異ならせることにより、更に効率良くリニアリティを補正することができる。例えば、正弦波的に振動する振動ミラーを用いた書込光学系において、走査レンズを用いてビームスポット径を感光体表面に均一に揃えた場合、その分、設計値の段階でリニアリティが大きく劣化するような書込光学系の性質となる。このとき、設計値として設定しているリニアリティ変動を、光源駆動部６０６のクロック周波数を可変とすることにより補正し、加工や組付時に発生する公差によるリニアリティの設計値からのばらつきについては、クロック位相シフト量を制御することにより補正する。このように二つの光源の変調クロック制御手段を二段階に使用することにより、振動ミラーと走査レンズを用いた書込光学系におけるリニアリティを精度良く補正することが可能となる。

なお、図１２、図１３は横軸を時間とし、光源駆動部６０６で１ドットおきに光源のクロック周波数または位相を変調駆動させたときの注入電流の信号をモデル的に示したものである。
このような電気的な光源駆動制御を行うことにより、走査光学系におけるリニアリティの劣化を補正し、走査速度の等速性を保ち、画像品質の劣化を防ぐことができる。

本実施例の光走査装置では、より好ましくは、被走査面内の有効走査領域内において、該有効走査領域内の略中央における走査速度に対する各走査位置での走査速度（リニアリティ）が、下記の式１の条件を満足する範囲であることが望ましい。

上記の式１を満足するような条件にて振動ミラーを駆動すると、書込光学系に走査レンズを用いず、かつ効率良くリニアリティを補正し、画像品質を向上することができる。これは、上記の主走査方向の位置に応じて光源駆動部６０６で光源のクロック周波数を相対的に異ならせてリニアリティを補正する方法と、主走査方向の位置に応じてクロック位相シフト量を相対的に異ならせてリニアリティを補正する方法において、限界補正量が定まっており、その補正量は前述のように段差が目立たないような値に設定している。

ここで、上記の式１の条件式中のリニアリティの導出方法ついて述べる。
図２６に示すように、光偏向器（振動ミラー）から被走査面（像面）までの距離をＬ、像高をＹとし、振動ミラーが図２７に示すように、駆動周波数ｆで正弦振動しているとする。このとき、像面上の像高Ｙについて、リニアリティＶは、以下の式で表される。

角速度ωについては、正弦振動ミラーの振れ角特性、
θ＝θ_maxsin２πｆｔ ・・・(a)
より、
ω＝ｄθ／ｄｔ＝２πθ_maxｆcos２πｆｔ・・・(b)
となる。
ここで、（a）式より、２πｆｔは、
２πｆｔ＝sin^-1(θ/θmax) ・・・(a')
となり、(a')式を(b)に代入すると、下記のように前述の式３となる。

ここで、中央像高でのリニアリティＶ(0)は、
Ｖ(0)＝Ｌω₀／cos²(0)
ω₀＝２πθ_maxｆcos[sin^-1(0)]＝２πθ_maxｆ
であるから、
Ｖ(0)＝Ｌ・２πθ_maxｆ
であり、中央像高でのリニアリティＶ(0)を基準とした正弦振動ミラーの振れ角θのときのリニアリティ(Ｖ(θ)−Ｖ(0))／Ｖ(0)は以下のように導出され、これが式１の条件式中のリニアリティである。

図１８に官能評価による段差濃度差の識別度を示す。横軸は各画素での位相シフト量であり、この値は、例えば１／１６ドットという値は各画素でのシフト量が画素ピッチの１／１６単位であることを示している。縦軸は濃度差を識別できなかった評価者の割合であり、この値が大きければ大きいほど電気的補正を加えたときの画像劣化が抑えられていることを示している。図１８によると、各画素のシフト量が画素ピッチの１／１６単位以下のときに５０％以上の評価者が濃度差を識別できておらず、画像の劣化が抑えられている。このことより、限界補正量を、画素ピッチの１／１６単位（±１２．５％）と設定している。

この限界補正量を超越して光源クロックの制御を行おうとすると、リニアリティを補正するために、画像品質に濃度差等の別の悪影響が出てしまい画像品質の劣化を招いてしまう。以上の理由により、式１を満足する条件にて振動ミラー１０６を駆動したときに、より効率良く画像品質を向上できる。
例えばθ_max＝２０degのとき、式１が−１２．５％を下回らないθが３０．３degとなり、θ_max＝３０degのとき、式１が１２．５％を上回らないθが２７．０degとなる。この値は、書込光学系の光路長や画角などの条件により最適に設計されるべきである。

本実施例の光走査装置において、更に好ましくは、θ_max＝２２deg近傍という条件にて振動ミラーを駆動した場合である。図１１から明らかなように、θmax＝２２degとした場合、振動ミラーを用いた書込光学系を構成する際に多く用いられる有効画角０deg〜３０deg近傍の範囲にわたって、リニアリティが１％未満に抑えられており、より効率良くリニアリティを補正し、画像品質の向上を図ることができる。

［実施例２］
前述の実施例１では図６におけるステッピングモータをカップリングレンズの光軸方向駆動手段としているが、これに代わり、図１６に示す光源ユニット７００のように、ボイスコイル等のアクチュエータなどを用いても良い。
図１６において、光源である半導体レーザ７０１は、ホルダ部材７０２の貫通孔７０３に、図示しないハウジングへの当接面とは反対側から貫通孔７０３と同軸に圧入されている。ホルダ部材７０２の上記ハウジングへの当接面側には貫通孔７０３と同軸に円筒部７０９が一体に形成され、その内径に沿って、円筒状に巻かれた電磁コイル７０４が装着されている。符号７０６はコリメータレンズ等のカップリングレンズを示している。カップリングレンズ７０６は、発光源からの光ビームを所定の収束状態または発散状態に変換する第１の結像光学系を構成するもので、中空円筒状のレンズセル７０７の前端大径部内周側に接着固定されている。レンズセル７０７は小径の後端部が電磁コイル７０４の中央部に挿入されている。

レンズセル７０７の外周側にはコイルスプリング７０５が挿入され、電磁コイル７０４の前端面とレンズセル７０７の上記大径部の後端面との間に圧縮されて介在している。レンズセル７０７は、ホルダ部材７０２の円筒部７０９の入口側に挿入されて保持され、ホルダ部材７０２の前端に形成されている突起に外周部が係合し、上記スプリング７０５の付勢力によるレンズセル７０７の移動限界を画するようになっている。上記ホルダ部材７０２の円筒部７０９の入口はアパーチャを兼ねたキャップ７０８で封止され、所定の光束径の光ビームが射出される。

レンズセル７０７は金属で形成され、電磁コイル７０４に電流を流すとスプリング７０５の弾力に抗してこれを圧縮しながらレンズセル７０７が電磁コイル７０４に吸引され、この電流量を制御することで、発光源からカップリングレンズ７０６に至る距離を自在に可変することができる。このことからわかるとおり、電磁コイル７０４は、カップリングレンズ７０６を光軸方向に往復移動させて、被走査面上における結像位置を移動させる結像位置可変手段を構成している。

本実施例では電磁コイル７０４に所定のバイアス電流をかけることで初期位置をセットし、交流電流を印加することで、レンズセル７０７が円筒部７０９の内径に沿って往復移動するようにしている。
さらにこの駆動を、図６と同様の駆動回路を用いて、振動ミラー１０６の走査状態と同期をとりながら駆動し、安定的に像面湾曲を補正し、感光体表面上でのビームスポット径を均一に揃えている。

［実施例３］
次に第３の実施例として、感光体表面上でのビームスポット径を均一にするために、図２３に示すような可変焦点レンズをカップリングレンズに用いた実施例を説明する。この可変焦点レンズをカップリングレンズに用いた光源ユニットの構成例を図２４に示す。
このこの光源ユニットは、光源２１と、可変焦点レンズ部１３からなり、可変焦点レンズ部１３は、可変焦点レンズ１４と固定対物レンズ１５とから構成されている。

図２３は可変焦点レンズ部１３の詳細図であり、この可変焦点レンズ部１３の可変焦点レンズ１４は、固定対物レンズ１５の焦点距離に対して薄形化するため、以下のように構成されている。
円環状のシリコンスペーサ２４に対して透光性弾性膜としての薄膜のガラスダイヤフラム２５が陽極接合によって接合されている。ガラスダイヤフラム２５上には、ＰＺＴ等の駆動手段としての圧電素子２６がスパッタ等の成膜方法によって円環状に形成されている。また、図示はしていないがガラスダイヤフラム２５は、中央部になるほど膜厚が徐々に薄肉となる膜厚分布を有するように形成されており、これにより可変焦点レンズ部１３の光学収差を低減するようになっている。

固定対物レンズ１５は、レンズホルダ２９の内周段部と保持リング３０との間に挟持された状態で接着等の手段により固定されている。そして、上述した可変焦点レンズ１４と固定対物レンズ１５とは接着等の手段により外周部が互いに接合されて一体化されている。
圧電素子２６に対する駆動によりガラスダイヤフラム２５の曲率が変化して可変焦点レンズ部１３の焦点距離が変化する。この駆動を振動ミラー１０６の駆動と同期させることにより、システムとして安定的に像面湾曲変動の抑制が可能となる。

［実施例４］
次に、第４の実施例として、感光体表面上でのビームスポット径を均一にするために、カップリングレンズを光軸方向に移動させて像面湾曲補正を行うのではなく、深度拡大手段を用いた実施例を図１４を用いて説明する。
図１４の光走査装置の基本的な構成は、実施例１で説明した図１の構成と同様であるが、実施例１と異なるのは、深度拡大手段３０１を光源ユニット１０７と振動ミラー１０６との間に配置していることである。また、図６で示したような、実施例１で配置されていたカップリングレンズの光軸方向の移動手段を本実施例では配備していない。

深度拡大手段３０１には、例えばサイドローブピーク強度を増大させるような位相型光学素子を設けることで、深度余裕が拡大し、サイドローブピーク強度が強いものの方が、深度余裕の拡大率が大きい。
具体的には、深度拡大素子３０１として、光源ユニット１０７と振動ミラー１０６の間の光路中に、射出瞳上の強度分布を中央部分よりも周辺の４角が高くなるように変換する強度分布変換素子を付加する、あるいは、深度拡大素子３０１として、光源ユニット１０７と振動ミラー１０６の間の光路中に、射出瞳上の光束の位相分布を任意に変換する位相分布変換素子を付加する、あるいは、深度拡大素子３０１として、光源ユニット１０７と振動ミラー１０６の間の光路中に、射出瞳上の位相分布を変換させる位相分布変換素子と強度分布を変換する強度分布変換素子を付加する、あるいは、深度拡大素子３０１として、位相分布変換素子と強度分布変換素子とを一体化した光学素子を付加する等の構成としたものが挙げられる。

強度分布を返還する強度分布変換素子の具体例としては、図１９のような階段状でバイナリ型の格子構造を有する回折光学素子３０１Ａ、または図２０のようなリング状の構造の回折パターンを有する回折光学素子３０１Ｂ、図２１のような四角錐プリズム３０１Ｃを用いて対角方向のみの透過率を上げた濃度フィルター、または、図２２のような四角錐プリズム３０１Ｃを主・副走査方向に対して約４５°傾けて用いる方式でも良い。

上記のような種々の深度拡大素子３０１を、本発明の光走査装置に用いることにより、ビームウェスト径の深度を拡大することが可能となり、前述した走査結像光学系がない場合の像面湾曲を補い、感光体表面上のビームスポット径を各像高によって均一に保つことができる。ひいては、高画質の画像形成を行うことが可能となる。

［実施例５］
次に第５の実施例として、光源駆動部が光量調整手段を備えており、該光量調整手段により、被走査面のそれぞれの走査位置において、単位時間当たりの光ビームのエネルギーを均一にする実施例を説明する。
本実施例では、光量調整手段として、光学素子にシェーディング効果を備えるのではなく、光源駆動部にオートパワーコントロール（以下、ＡＰＣと言う）を用いている。
ＡＰＣとは半導体レーザの光出力を受光素子によりモニタし、半導体レーザの光出力に比例する受光電流の検出信号により、半導体レーザの順方向電流を所望の値に制御する方式のことである。

半導体レーザが端面発光型半導体レーザの場合、上記受光素子はカップリングレンズに向かって出射する方向と逆方向に出射した光をモニタするフォトダイオードを用いることが多いが、ＡＰＣを行なう際に、余計なゴースト光が入射すると、上記受光素子で検出する光量が増加してしまう。
例えば、振動ミラー１０６へのビームの入射角が０のとき、その振動ミラー１０６の反射面が光源方向に正対しているので、この位置でＡＰＣを行なうと、反射ビームが光源に戻り、受光素子で検出する光量が増加してしまう。そのため、書込みを実施している振動ミラーからのレーザ出力が狙いより少ない発光出力となってしまい、画像濃度が薄くなってしまったり、濃度むらが発生するという問題を生ずる。
そこで、振動ミラー１０６の上記入射角が０であるときはＡＰＣを行なわないように設定しておく。この構成をとることにより、適切な濃度で、濃度むらの少ない画像出力が可能となる。

［実施例６］
次に第６の実施例として、本発明の光走査装置を搭載した画像形成装置の一例を図１５に示す。
この画像形成装置は、４つの画像形成ステーションを備えた多色対応のタンデム型画像形成装置の例であり、一つの画像形成ステーションについて説明すると、感光体ドラム９０１の周囲には、該感光体ドラム９０１を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００からの光ビーム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が配置されている。感光体ドラム９０１へは、光走査装置９００の前述した振動ミラーの往復走査により１周期で２ライン毎の画像記録が行われる。

上記した画像形成ステーションは中間転写ベルト９０６の移動方向に沿って４つ並列されており、この４つの画像形成ステーションによりイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像が感光体ドラム９０１上に形成された後、図示しない一次転写手段（各感光体ドラムと対向する位置のベルト裏面側に配設される転写ローラ、転写ブラシ、転写チャージャ等）により中間転写ベルト９０６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。

一方、記録紙Ｓ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、図示しない二次転写手段（二次転写ローラ、転写ブラシ、転写チャージャ等）により中間転写ベルト９０６から記録紙Ｓにトナー画像が転写される。記録紙Ｓに転写された未定着トナー画像は、定着装置９１０のローラ対９１０で定着され、排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。

図２５は、上記の図１５に示す画像形成装置に用いられる光走査装置９００の構成例を示す概略斜視図である。図２５において、符号１０１〜１０４が、図１５に示す画像形成装置の感光体ドラム９０１に相当し、符号１０５が中間転写ベルト９０６に相当する。
図２５に示す光走査装置は、光源とカップリングレンズの組を２つづつ有し、２本の光ビームを発する光源ユニットを２つ備えており、それぞれ２本の光ビームを発する光源ユニット１０７，１０８から出射された各画像形成ステーション用の光ビーム２０１〜２０４は、入射ミラー１１１とシリンドリカルレンズ１１３を介して一つの振動ミラー１０６上に主走査方向に長い線像として照射される。

振動ミラー１０６によって偏向走査されたそれぞれの光ビーム２０１〜２０４は、折り返しミラー１２６〜１３２を介して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのそれぞれの色の画像を形成するための感光体ドラム１０１〜１０４に導光され、露光によって各感光体ドラム１０１〜１０４に各色に対応した静電潜像が形成される。
各感光体ドラム１０１〜１０４上に形成された静電潜像は、各画像形成ステーションの現像手段（現像ローラ等）により各色のトナーで現像され、感光体ドラム１０１〜１０４上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー画像が形成される。

各感光体ドラム１０１〜１０４上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像は、中間転写ベルト１０５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。中間転写ベルト１０５上に転写されたカラー画像は、前述したように記録紙に転写され、定着されてカラー画像が得られる。

なお、図２５において、符号１４１はトナー画像の転写位置や色ずれを検出するために中間転写ベルト状に定期的に形成されるレジストマークであり、このレジストマークは、ＬＥＤ等の発光素子１５４と集光レンズ１５６、受光素子１５５等からなるレジストマーク検知手段によって検出され、その検知信号が図６の書込制御部６０７に送られ、各光源ユニット１０７，１０８の光源の駆動が制御され、位置ずれや色ずれの補正が行われる。

なお、上記の実施例では、中間転写ベルトを用いた構成で説明したが、中間転写ベルトに代えて記録紙搬送ベルトを用い、各感光体ドラム１０１〜１０４から記録紙に直接トナー画像を転写する構成としてもよい。
また、光源ユニット１０７，１０８に設けられる光源として、複数の発光部を有する半導体レーザアレイや、あるいは複数の半導体レーザを組合わせた光源等の、マルチビーム光源を用いても良く、この場合には、一度の走査で複数のラインを同時に書き込むことが可能となり、画像形成の更なる高速化が達成できる。

以上、本発明に係る光走査装置と、その光走査装置を用いた画像形成装置の実施例を説明したが、本発明は提示した実施例の構成のみに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、タンデム型の画像形成装置に対応する光走査装置の例として、片側走査方式の例を図２５に示したが、振動ミラー１０６を挟んでその両側の対向位置に２系統づつの光学系を配置して、振動ミラー１０６の両面を偏向反射面として用いる構成とすれば、対向走査方式の光走査装置を容易に実現することができる。
また、本発明に係る光走査装置は、画像形成装置への適用のみならず、光走査型のバーコード読み取り装置、車載用のレーザレーダ装置などへも応用が可能である。

本発明の一実施例を説明するための光走査装置の概略構成図である。 図１の光走査装置に用いる振動ミラーモジュールの一例を示す分解斜視図である。 図２の振動ミラーモジュールを収納する光走査装置の光学ハウジングの一例を示す分解斜視図である。 図２の振動ミラーモジュールを構成する振動ミラー基板の分解斜視図である。 振動ミラーの質量の可変（トリミング）による共振周波数の調整の様子を示す図である。 実施例１の光走査装置における駆動制御系の一例を示すブロック図である。 振動ミラーの平面コイルに流す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。 振動ミラーの走査角の変化と、同期検知センサでの検出信号を示す図である。 像面湾曲の補正について説明するための光走査装置の概略図である。 発光点とカップリングレンズの位置の違いによる光束の状態を示す図である。 光偏向器の画角と像面上リニアリティの関係を示す図である。 横軸を時間とし、光源駆動部で１ドットおきに光源のクロック周波数を変調駆動させたときの注入電流の信号をモデル的に示した図である。 横軸を時間とし、光源駆動部で１ドットおきに光源のクロック位相を変調駆動させたときの注入電流の信号をモデル的に示した図である。 本発明の別の実施例を説明するための光走査装置の概略構成図である。 本発明の光走査装置を搭載した画像形成装置の一例を示す図であって、多色対応のタンデム型画像形成装置の概略構成図である。 カップリングレンズの光軸方向駆動手段を備えた光源ユニットの構成説明図である。 被走査面（像面）上の像高と光量の関係を示す図である。 官能評価による段差濃度差の識別度を示す図である。 深度拡大手段として用いられる光学素子（深度拡大素子）の一例を示す図であって、回折光学素子の平面図である。 深度拡大手段として用いられる光学素子（深度拡大素子）の別の例を示す図であって、回折光学素子の平面図である。 深度拡大手段として用いられる光学素子（深度拡大素子）のさらに別の例を示す図であって、四角錐プリズムの斜視図である。 深度拡大手段として用いられる光学素子（深度拡大素子）のさらに別の例を示す図であって、四角錐プリズムの平面図である。 結像位置可変手段として用いられる可変焦点レンズの斜視断面図である。 可変焦点レンズをカップリングレンズに用いた光源ユニットの構成例を示す概略断面図である。 図１５に示す画像形成装置に用いられる光走査装置の構成例を示す概略斜視図である。 偏向器から像面までの距離と、像高の関係の説明図である。 振動ミラーが駆動周波数ｆで正弦振動しているときの偏向角（振れ角）θの変化を示す図である。

符号の説明

１０１、１０２，１０３，１０４，９０１：感光体ドラム（被走査面）
１０６：振動ミラー（光偏向器）
１０７，１０８：光源ユニット
１１３：シリンドリカルレンズ
１２６〜１３２：折り返しミラー
１３８：同期検知センサ
１３９：同期検知用結像レンズ
２０１〜２０４：光ビーム
２５０：光学ハウジング
２５３：振動ミラーモジュール
３０１：深度拡大素子（深度拡大手段）
４４０：振動ミラー基板
４４１：可動ミラー
４４２：ねじり梁
４４７：支持部材（フレーム）
４４８：実装基板
４４９：回路基板
６０１：振動ミラーの駆動制御部
６０２：ゲイン調整部
６０３：可動ミラー駆動部
６０４：同期検知センサ
６０５：モータ駆動部
６０６：光源駆動部
６０７：書込制御部
６０８：画素クロック生成部
６１０：光量可変データ
７００：光源ユニット
９００：光走査装置
９０２：帯電チャージャ
９０３：現像ローラ
９０４：トナーカートリッジ
９０５：クリーニングケース
９０６：中間転写ベルト
９０７：給紙トレイ
９１０：定着装置

Claims (16)

1. 光源と、該光源を変調する変調クロックを制御する光源駆動手段と、前記光源からの光ビームを所定の状態にする光学素子と、ねじり梁に支持された振動ミラーからなり前記光源からの光ビームを偏向して被走査面を走査する少なくとも一つの光偏向器と、を有し、前記被走査面内の有効走査領域内において、該有効走査領域内の略中央における走査速度に対する各走査位置での走査速度が、所定の条件の範囲内となるようにする構成または制御手段を有することを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   前記有効走査領域内の略中央における走査速度に対する各走査位置での走査速度が、下記の式１の条件を満足する範囲であることを特徴とする光走査装置。
   

   
3. 請求項２記載の光走査装置において、
   前記最大偏向角θ_maxが２２deg近傍であることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記光源駆動手段によって前記光源の変調クロックを制御することを特徴とする光走査装置。
5. 請求項４記載の光走査装置において、
   前記光源駆動手段は、前記光偏向器の走査に同期させて、前記変調クロックの周波数を可変することを特徴とする光走査装置。
6. 請求項４記載の光走査装置において、
   前記光源駆動手段は、前記光偏向器の走査に同期させて、前記変調クロックの位相を制御することを特徴とする光走査装置。
7. 請求項４記載の光走査装置において、
   前記光源駆動手段は、前記光偏向器の走査に同期させて、前記変調クロックの位相を制御し、かつ、前記変調クロックの周波数を可変することを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記光学素子の結像位置を一走査期間内で変化させる結像位置可変手段を有することを特徴とする光走査装置。
9. 請求項８記載の光走査装置において、
   前記結像位置可変手段は、前記光偏向器の走査に同期させて前記光学素子を光軸方向に移動させることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置において、
    前記光偏向器により前記被走査面に走査される光ビームは、それぞれ被走査面近傍で結像点を有し、該結像点の深度を拡大させる深度拡大手段を有することを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光走査装置において、
    該光走査装置を構成する少なくともいずれか一つの光学素子は、シェーディング効果を備えており、前記被走査面のそれぞれの走査位置において、単位時間当たりの光ビームのエネルギーを均一にすることを特徴とする光走査装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光走査装置において、
    前記光源駆動手段は、光量調整手段を備えており、該光量調整手段により、前記被走査面のそれぞれの走査位置において、単位時間当たりの光ビームのエネルギーを均一にすることを特徴とする光走査装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光走査装置において、
    前記光源を複数備え、該複数の光源からの光ビームを共通の光偏向器で偏向して複数の被走査面を走査することを特徴とする光走査装置。
14. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光走査装置を備え、該光走査装置で前記被走査面を走査して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１３記載の光走査装置を備え、該光走査装置で複数の被走査面を走査して画像形成を行うことを特徴とする多色対応の画像形成装置。
16. 請求項１４または１５記載の画像形成装置において、
    前記被走査面は、光導電性の感光体であることを特徴とする画像形成装置。

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