JP2001166250A

JP2001166250A - 光ビーム走査装置

Info

Publication number: JP2001166250A
Application number: JP2000294821A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Nagasaka; 泰志長坂; Jun Kosaka; 純向坂; Kenji Takeshita; 健司竹下
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】正面入射光学系の構成を有する光ビーム走査
装置において、光ビームのポリゴンウインドウ表面での
反射による画像劣化を防止すること。【解決手段】ポリゴンミラー３１０を囲繞する気密キ
ャップ３２０に設けられたポリゴンウインドウ３２１表
面の法線を、ポリゴンミラー３１０に入射する光ビーム
の主光線に対して主走査方向に所定角度傾けることによ
り、入射する光ビームのポリゴンウインドウ３２１表面
での反射光が、感光体ドラム５００の画像形成領域に到
達しない他の進路を進むように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザなど
を光源とする光ビーム走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電子写真式のプリンタやデジタ
ル複写機では、光ビーム走査装置により感光体ドラム周
面を露光走査して静電潜像を形成し、この静電潜像をト
ナーで顕像化し、当該トナー像をさらに記録シートに転
写することにより画像形成するようになっている。

【０００３】この光ビーム走査装置は、半導体レーザか
ら射出されたレーザビームをコリメータレンズなどの入
射光学系（第１光学系）を介して回転するポリゴンミラ
ーの偏向面に入射させて一定の走査角の範囲で偏向さ
せ、当該偏向された後のレーザビームを走査レンズを含
む走査光学系（第２光学系）を介して感光体ドラム周面
に照射して、主走査方向に等速で露光走査するようにな
っている。なお、以下の説明では、ポリゴンミラーに入
射するレーザビームを、「入射ビーム」と表現し、ポリ
ゴンミラーにより偏向された後のレーザビームを、「偏
向ビーム」と表現する。

【０００４】光ビーム走査装置は、ポリゴンミラーの各
ミラー面（偏向面）の主走査方向の幅（以下、「ミラー
幅」という。）と、入射ビームの主走査方向の光束幅
（以下、「入射ビーム幅」という。）との関係で、アン
ダーフィルド光学系とオーバーフィルド光学系の２種類
に分けることができる。アンダーフィルド光学系は、入
射ビーム幅がミラー幅よりも小さくなるように構成さ
れ、反対にオーバーフィルド光学系は、入射ビーム幅が
ミラー幅よりも大きくなるように構成される点に特徴が
ある。

【０００５】特に、オーバーフィルド光学系は、ミラー
一面全体を照射する構成上、偏向ビームの光束幅をミラ
ー幅と同じにできる為、ポリゴンミラーの径を大きくす
ることなく、ミラー面の面数を増やすことが可能であ
る。これにより、装置の大型化や駆動用のポリゴンモー
タの駆動力の増大などを必要とすることなく、走査速度
を容易に増加することができるので、最近の高密度化、
高速化の要請に伴って注目されつつある。

【０００６】しかしながら、オーバーフィルド光学系で
は、上述のような利点がある一方で、入射ビームとミラ
ー面のなす角度によって一つのミラー面で切り取られる
入射ビームの幅および位置が大きく異なってしまうた
め、主走査方向における１走査ライン上で露光量やビー
ム径に変動が生じるという不都合があった。その結果、
一走査ライン内において光量むらが発生し、画質が劣化
してしまう。

【０００７】そこで、従来からオーバーフィルド光学系
では、入射ビームの主光線と走査中心軸（走査開始時の
偏向ビームと走査終了時の偏向ビームがなす角を走査角
としたとき、当該走査角を２等分する直線と平行となる
偏向ビームの主光線）とが、ポリゴンミラーの回転軸を
含む同一の平面内に含まれるように構成し、入射ビーム
の主光線と走査中心軸とが主走査方向になす角度を略０
°（以下、このような光学系の構成を「正面入射光学
系」という。）となるように構成している。

【０００８】この正面入射光学系では、偏向ビームが走
査中心軸に対し主走査方向にほぼ対称に振られるため、
入射ビームとミラー面のなす角度をあまり大きく変化さ
せることなしに必要な走査角を得ることができ、偏向ビ
ームの光束幅および光量が比較的安定するという利点が
ある。なお、アンダーフィルド光学系においては、入射
ビーム全てが同一のミラー面で反射されて被走査面に至
るため、入射ビームとミラー面の角度による光量変化と
いう問題は生じないが、偏向ビームの光束幅とミラー幅
の関係は入射角に依存するので、ミラー幅を小さくする
という意味では、アンダーフィルド光学系においても正
面入射光学系の構成をとる方が望ましい。

【０００９】一方、最近の高速処理化の要請から走査速
度をより早くする必要があり、そのためにポリゴンミラ
ーを高速で回転させると、ポリゴンミラーのミラー面と
周囲の空気との摩擦が大きくなり、これによる消費電力
の増加と各ミラー面による風切り音が無視できないもの
となってきている。そのため、従来からポリゴンミラー
をハウジング内に収納することにより、外気の乱入など
を阻止して空気抵抗を低減させると共に防音効果を得る
ようにしている。

【００１０】当該ハウジングの入射ビームの通過部分に
は、ガラスなどの光透過性の材料で形成されたウインド
ウ（以下、「ポリゴンウインドウ」という。）が設けら
れており、上記の正面入射光学系においては、同一のポ
リゴンウインドウを入射ビームと偏向ビームの双方が通
過する構成となるため、単に偏向ビームの、走査中心軸
に対する主走査方向の対称性を維持するという理由か
ら、当該ポリゴンウインドウ表面が主走査方向と副走査
方向に平行な２つの直線を含む面と平行となるように配
設している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなポリゴンウインドウを設けることにより、入射ビー
ムの一部が当該ポリゴンウインドウの表面で反射し、そ
の反射光（以下、「ゴースト光」という。）が、感光体
ドラム上に到達し、これにより不要な個所が露光されて
画像劣化を引き起こしてしまうおそれがある。

【００１２】特に、上述の正面入射光学系においては、
どうしても入射ビームの光路と偏向ビームの光路が副走
査方向に接近してしまうと共に、ポリゴンウインドウの
表面が主走査方向と副走査方向に平行する構成のため、
上記ゴースト光が、走査中心軸と近接した位置を進行す
ることになってしまい、ゴースト光が感光体ドラムに入
射するおそれが大きく、これによる画像劣化が深刻な問
題となっている。

【００１３】このような不都合を避けるため、ポリゴン
ウインドウ表面をマルチコートすることによりゴースト
光の発生を極力押さえる方法が考えられるが、ゴースト
光を完全になくすことが難しい上、当該特殊なコーティ
ングのためのコストアップは避けられない。また、ポリ
ゴンウインドウの表面を湾曲させて、反射光を発散させ
るような方法も考えられるが、この方法でもゴースト光
をなくすことは困難な上、ポリゴンウインドウに湾曲を
持たせることでポリゴンウインドウ自体に不要な光学的
パワーが付加されることになり、それを通過した偏向ビ
ームによる描画精度が悪くなってしまう。

【００１４】本発明は、上記課題に鑑み、正面入射光学
系の構成をとりながらも、ポリゴンウインドウ表面での
反射光による画像劣化が生じにくい光ビーム走査装置を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る光ビーム走査装置は、光源と、光源か
らの光ビームを回転する偏向面で偏向し、被走査面を主
走査方向に走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラー
を収容するハウジングと、ハウジングの一部として設け
られると共に光透過性を有し、光源からの光ビームをポ
リゴンミラーの偏向面に入射させるためのウインドウ
と、を有し、光源からの光ビームの主光線と、ポリゴン
ミラーにより偏向された、被走査面に対する走査開始時
の偏向ビームと走査終了時の偏向ビームとのなす角を２
等分する直線と平行となる偏向ビームの主光線を示す走
査中心軸とが、ポリゴンミラーの回転軸を含む一平面内
にほぼ含まれると共に、光源からの光ビームの主光線と
走査中心軸とがほぼ平行になるように構成された光ビー
ム走査装置であって、前記ウインドウの表面は、前記一
平面と直交し、副走査方向に平行な直線と平行となる平
面に対して傾けられていることを特徴とする。

【００１６】また、本発明に係る光ビーム走査装置は、
光源から出射された光ビームを、回転するポリゴンミラ
ーの偏向面で偏向し、被走査面を主走査方向に走査する
光ビーム走査装置であって、前記ポリゴンミラーはハウ
ジングに収納され、当該ハウジングは光源からの光ビー
ムをポリゴンミラーの偏向面に入射させるための光透過
性の平板で構成されたウインドウを有し、光源からの光
ビームの主光線と、ポリゴンミラーにより偏向された、
被走査面に対する走査開始時の偏向ビームと走査終了時
の偏向ビームとのなす角を２等分する直線と平行となる
偏向ビームの主光線を示す走査中心軸とが、ポリゴンミ
ラーの回転軸を含む一平面内にほぼ含まれるように配さ
れ、前記ウインドウ表面の法線は、光源からの光ビーム
の主光線に対して主走査方向に傾けられていることを特
徴とする。

【００１７】また、前記ウインドウ表面の法線の傾き角
は、光源からの光ビームの当該ウインドウによる反射光
が、被走査面を外れて進行するのに必要な大きさに設定
されることを特徴とする。また、前記ウインドウ表面の
法線の傾き角は、当該傾きによる結像位置の、前記走査
中心軸に平行な方向における被走査面からのずれ量が２
ｍｍ以下となる大きさに設定されることを特徴とする。

【００１８】また、本発明に係る光ビーム走査装置は、
光源から出射された光ビームを、回転するポリゴンミラ
ーの偏向面で偏向し、被走査面を主走査方向に走査する
光ビーム走査装置であって、前記ポリゴンミラーはハウ
ジングに収納され、当該ハウジングは前記光源からの光
ビームを当該ポリゴンミラーの偏向面に入射させるため
の光透過性の平板で構成されたウインドウを有し、光源
からの光ビームの主光線と、ポリゴンミラーにより偏向
された、被走査面に対する走査開始時の偏向ビームと走
査終了時の偏向ビームとのなす角を２等分する直線と平
行となる偏向ビームの主光線を示す走査中心軸とが、ポ
リゴンミラーの回転軸を含む一平面内にほぼ含まれるよ
うに配され、前記ウインドウ表面は、ポリゴンミラーに
より偏向された偏向ビームの主光線が走査中心軸の位置
にきたときのポリゴンミラーの偏向面に対して、副走査
方向に傾けられていることを特徴とする。

【００１９】また、前記ウインドウ表面の傾き角は、光
源からの光ビームの当該ウインドウによる反射光が、被
走査面を外れて進行するのに必要な大きさに設定される
ことを特徴とする。また、前記ウインドウ表面の傾き角
は、当該傾きによる結像位置の、前記走査中心軸に平行
な方向における被走査面からのずれ量が２ｍｍ以下とな
る大きさに設定されることを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施の形態
を、図面を参照しながら説明する。（全体構成）図１は、本発明の実施の形態の光ビーム走
査装置１０の構成の概略を示す平面断面図であり、ま
た、図２は、本発明の実施の形態の光ビーム走査装置１
０の全体の構成の概略を示す斜視図である。なお、図２
では、簡略化のため収納ケース等は図示を省略してい
る。

【００２１】図１に示すように、この光ビーム走査装置
１０は、収納ケース１００内に、光源となるレーザダイ
オード１５０と、このレーザダイオード１５０から射出
されたレーザビームを偏向部３００へ導く入射光学系
（第１光学系）２００と、ポリゴンミラーを含み、入射
されたレーザビーム（入射ビーム）を偏向する偏向部３
００と、偏向部３００で偏向されたレーザビーム（偏向
ビーム）を、感光体ドラム５００上に集光させた状態
で、主走査方向に等速で移動するように屈折させる走査
光学系（第２光学系）４００等を収納してなり、正面入
射光学系の構成を有する。なお、本実施の形態では、ア
ンダーフィルド光学系の構成としているが、オーバーフ
ィルド光学系であってもよいのはいうまでもない。

【００２２】入射光学系２００は、コリメータレンズ２
０１と、シリンドリカルレンズ２０２と、第１折り返し
ミラー２０３とからなる。光源のレーザダイオード１５
０から拡散状態で射出されたレーザビームは、コリメー
タレンズ２０１によって略平行光にされ、面倒れ補正の
ためのシリンドリカルレンズ２０２を介して、第１折り
返しミラー２０３で光路変更されて、更に走査レンズ４
０２、４０１およびポリゴンウインドウ３２１を透過
（通過）してポリゴンミラー３１０のミラー面に入射す
る（正面入射光学系）。

【００２３】ポリゴンミラー３１０のミラー面に入射し
たレーザビームは、ポリゴンミラー３１０の連続的な回
転に従って方向を変えられながら反射される。すなわ
ち、入射ビームは、ポリゴンミラー３１０の回転によっ
て主走査方向に走査される。ここで、偏向ビームの軌跡
により形成される平面を本明細書において「主走査面」
と定義する。また、被走査面に対して走査を開始する時
の偏向ビームと走査を終了するときの偏向ビームとがな
す角を走査角としたとき、当該走査角を２等分する直線
と平行となる偏向ビームの主光線を「走査中心軸」と定
義する。

【００２４】後述するように、ダブルパスの構成におい
ては、主走査面と入射ビームとは略平行であり、したが
って走査中心軸と入射ビームの主光線とのなす角度につ
いて考える場合には、入射ビームが主走査面に含まれる
とみなして問題ない。図３は、図１を主走査方向（矢印
Ａ方向）から見たときの光路を示す概略図である。説明
の都合上、収納ケース１００や、第１，第２折り返しミ
ラー２０３，４０３、気密キャップ３２０等は図示を省
略している。

【００２５】同図に示すように、レーザダイオード１５
０から射出されたレーザビーム（入射ビーム）は、コリ
メータレンズ２０１、シリンドリカルレンズ２０２を介
して、第１折り返しミラー２０３で反射された後、走査
レンズ４０２、４０１およびポリゴンウインドウ３２１
を経て、ポリゴンミラー３１０に入射する。ポリゴンミ
ラー３１０で偏向されたレーザビーム（偏向ビーム）
は、再びポリゴンウインドウ３２１および走査レンズ４
０１，４０２を通過して第２折り返しミラー４０３に向
かう（このように同一の走査レンズを入射ビームおよび
偏向ビームのいずれもが通過する構成を「ダブルパス」
という。）。

【００２６】同図は、偏向ビームが丁度走査範囲の中央
の位置に来たときの図を示したものであり、当該偏向ビ
ームの主光線２１１は走査中心軸と一致する。入射ビー
ムの主光線２１０と、走査中心軸（同図の主光線２１
１）とは、ポリゴンミラー３１０の回転軸３１１を通過
する略一平面（この平面を「副走査面」という。）内に
含まれており、かつ当該副走査面内において略平行とな
る。

【００２７】このようなダブルパスの構成によれば、次
のような２つのメリットが得られる。第１に、通常コリ
メータレンズは、収差を少なくするため、複数のレンズ
を組み合わせて形成されるが、ダブルパスの構成によれ
ば、走査レンズ４０１，４０２の主走査方向の集光力を
利用することによりコリメータレンズ２０１だけで、主
走査方向にコリメートできる。これにより、コリメータ
レンズの数を減らすことができ、コストダウンと共に入
射光学系の省スペース化を図ることができる。

【００２８】第２に、入射ビームと偏向ビームのなす角
度を小さくできるので、装置の取付位置において副走査
方向の幅がそれほど余裕のない場合でも容易に設置でき
る。図１に戻って、偏向部３００は、ポリゴンモータ
（不図示）の回転軸３１１にポリゴンミラー３１０の軸
部を取着すると共に、当該ポリゴンミラー３１０の周囲
を覆うように気密キャップ３２０が取り付けられてい
る。気密キャップ３２０の、入射ビームと偏向ビームが
通過する位置には、ガラスなどの光透過性の材料からな
る平板状のポリゴンウインドウ３２１が取着されてい
る。このようにポリゴンミラー３１０を気密キャップ３
２０内に収納することにより、外気の乱入を排してポリ
ゴンミラー３１０の回転を円滑にすると共に、風切り音
が外に漏れないようにして防音効果を得ることができ
る。

【００２９】なお、高速回転を実現するため空気軸受け
構造を有するポリゴンモータを用い、当該モータの軸受
け部と回転軸との間に流入する空気が、ポリゴンミラー
３１０側から、その反対側に流れるように回転軸周面に
設けられる溝（ヘリングボーン）の形状を設定すれば、
気密キャップ３２０内をポリゴンモータの回転と共に減
圧させることができ、ポリゴンミラー３１０のミラー面
と周囲の空気との空気抵抗を低減して円滑に回転させる
ことができると共に風切り音の発生を押えることができ
る。

【００３０】また、このポリゴンウインドウ３２１は、
その表面の法線が入射ビームの入射方向に対して主走査
方向に所定の角度だけ傾くように設置されており、ゴー
スト光による悪影響を排除するように配慮されている。
この点については後述する。図２に示すように、ポリゴ
ンミラー３１０で偏向されたレーザビーム（偏向ビー
ム）は、走査光学系４００に入射する。

【００３１】走査光学系４００は、走査レンズ４０１，
４０２，４０４と、走査レンズ４０１，４０２を経由し
た偏向ビームを感光体ドラム５００方向へ反射させる第
２折り返しミラー４０３とからなる。偏向ビームは、ポ
リゴンウインドウ３２１を通過し、感光体ドラム５００
表面の主走査ラインのドットピッチが一定となるよう
に、走査レンズ４０１，４０２で屈折され、第２折り返
しミラー４０３にて光路変更されて、収納ケース１００
に設けられた長穴１０１を通過しその下方に配された走
査レンズ４０４へ入射される。ここで偏向ビームは、副
走査方向に集束され、走査レンズ４０４のさらに下方に
配設された感光体ドラム５００上を露光走査し、静電潜
像を形成させる。

【００３２】図４は、ポリゴンウインドウ３２１の主走
査方向における傾斜の様子を示した図である。なお、説
明の都合上、筐体、コリメータレンズ２０１、シリンド
リカルレンズ２０２，第１，第２折り返しミラー２０
３，４０３、気密キャップ３２０等は図示を省略してい
る。上述したように入射ビームの主光線および走査中心
軸は、回転軸３１１を通過する略一平面内に含まれてお
り、かつ副走査面内において互いに平行である。

【００３３】入射ビームが入射する位置におけるポリゴ
ンウインドウ３２１表面の法線３２１１は、入射ビーム
の主光線２１０に対して主走査方向に傾斜されている。
その傾き量を、ポリゴンウインドウ３２１表面の法線３
２１１と入射ビームの主光線２１０とのなす角度θとし
て表わす。θ＝０°の場合（従来の場合）には、図５
（ａ）に示すように光源からの入射ビームは、主走査
方向において、ポリゴンウインドウ３２１表面に対して
直交して入射する。入射ビームの大部分は、ポリゴン
ウインドウ３２１を透過するが、一部は、ポリゴンウイ
ンドウ３２１表面にて反射され、その反射光が、偏向
ビームと副走査方向に平行な進路を進んでそのままゴー
スト光として第２折り返しミラー４０３に入射し、感
光体ドラム５００上の予期しない場所が露光されてしま
い画像劣化が生じる。

【００３４】ところが、本実施の形態のようにポリゴン
ウインドウ３２１表面の法線を入射ビームの主光線に対
して主走査方向にθ（＞０°）の傾きを有するようにす
ると（図５（ｂ））、反射ビームが、入射ビームに
対して主走査方向に２θの角度をなして反射される。し
たがって、このθが大きいほど、反射光は、第２折り
返しミラー４０３へ進入しにくくなり、感光体ドラム５
００（図２参照）に入り込むゴースト光の影響は小さ
くなる。ここで、上記ゴースト光が感光体ドラム５０
０における静電潜像形成に影響を与えないときのポリゴ
ンウインドウ３２１表面の法線の、入射ビームの主光線
に対する主走査方向の最小角度をθ１とすれば、θ１の
大きさは、ポリゴンウインドウ３２１の表面から、第２
折り返しミラー４０３あるいは感光体ドラム５００まで
の距離、第２折り返しミラー４０３の主走査方向の幅お
よび感光体ドラム５００の画像形成領域の主走査方向に
おける幅などを考慮して、最終的にゴースト光が感光体
ドラム５００の画像形成領域に入射しない値に設定され
るものであり、具体的な装置の設計段階で容易に決定さ
れ得る。

【００３５】しかしながら、ポリゴンウインドウ３２１
を主走査方向に傾け過ぎると、ポリゴンウインドウ３２
１通過後の偏向ビームの、走査中心軸に対する対称性が
微妙に崩れるばかりか、ポリゴンウインドウ３２１を通
過するときの屈折の作用により偏向ビームの主光線の位
置がずれて、感光体ドラム５００の走査面までの光路長
が変化するため、いわゆる像面湾曲が生じ、これによる
画像劣化が許容できないほどになってしまい望ましくな
い。したがって、その傾き角θにも上限がある。

【００３６】図６は、ポリゴンウインドウ３２１を傾け
すぎたことによる偏向ビームの主光線のずれにより、像
面湾曲が生じる様子を示す模式図である。なお、同図に
おいては、理解しやすいように主光線のずれ量などをか
なり誇張して示している。ポリゴンミラー３１０（図
２）のミラー面で所定の角度θｍだけ偏向された偏向ビ
ームの主光線は、通常図６ので示す様に、走査レンズ
４０２の点Ｂ１に入射し、感光体ドラム５００上の結像
点Ｐ１に結像されるように走査レンズ４０１、４０２が
設計されているとする。しかし、で示すように主光線
がΔＹだけずれて、走査レンズ４０２の点Ｂ２に入射す
ると、この点では、本来異なる偏向角θｎで偏向された
偏向ビームに対して、感光体ドラム５００上に結像され
るように設計されているので、当該角度θｍでの入射に
対して、感光体ドラム５００の走査面からずれた位置Ｐ
２で結像してしまう。このような結像位置を連続的に結
ぶと直線上にならず湾曲してしまい、走査面での結像状
態（露光状態）が悪くなる。これにより走査面上でのビ
ーム径が場所によって異なり、画像の劣化を引き起こし
てしまう。

【００３７】ここで、点Ｐ１と点Ｐ２の感光体ドラム５
００の走査面と垂直な方向（走査中心軸方向）における
距離をＺとして、これを像面湾曲量と定義する。近年の
画像形成における高密度化の要請の下でビーム径の小径
化が進んでおり、こうした中で、上記像面湾曲量Ｚを最
大でも２ｍｍ以下に押さえる必要があるとされている。

【００３８】この像面湾曲量Ｚは、一般的な走査レンズ
の特性によれば、入射するレーザビームのずれ量ΔＹに
対して最大で３倍程度の割合で増加する。よって、上記
像面湾曲量Ｚを２ｍｍ以下に押さえるためには走査レン
ズに入射するレーザビームのずれ量をそのほぼ３分の１
の０．６５ｍｍ以下に押さえるのが望ましい。図７は、
ポリゴンウインドウ３２１をその表面の法線が主走査方
向に傾き角θだけ傾くようにして取り付けた場合におけ
るレーザビームのずれ量ΔＹを求めるための説明図であ
る。

【００３９】ポリゴンウインドウ３２１は、一般的に使
用される厚さ２ｍｍの平板状のガラス板であって、屈折
率ｎ＝１．５１１１７を有する。まず、入射ビームが、
ポリゴンウインドウ３２１を通過するとその主光線の位
置がΔＹ１だけ図面右方向に平行にずれる。入射ビーム
は、ポリゴンミラー３１０のミラー面で反射されて偏向
ビームとなる。偏向ビームがポリゴンウインドウ３２１
を通過すると、その主光線の位置が、図面左方向にΔＹ
２だけ平行にずれる。

【００４０】一方、図の一点鎖線は、ポリゴンウインド
ウ３２１が介在しない場合の光路を示しており、同図か
ら容易に分かるようにビーム軸のずれ量ΔＹは、（ΔＹ
２−ΔＹ１）で求められる。ΔＹ１、ΔＹ２は次のよう
にして求められる。 ΔＹ１＝ｔ（ｔａｎθ−ｔａｎθａ）×ｃｏｓθ ・・（１） ΔＹ２＝ｔ（ｔａｎθｂ−ｔａｎθｃ）×ｃｏｓθｂ・・（２）ここで、θは、ポリゴンウインドウ３２１表面の法線が
入射ビームの主光線となす角であって、点Ｄ１での入射
角と等しくなる。また、θａは、点Ｄ１での屈折角を示
し、θｂ、θｃはそれぞれ、点Ｄ２での入射角、屈折角
を示す。ｔは、ポリゴンウインドウ３２１の厚さであ
り、本実施の形態においては上述の通り２ｍｍとしてい
る。

【００４１】一方、スネルの法則より、ｓｉｎθ ＝ｎ・ｓｉｎθａ・・（３）ｓｉｎθｂ＝ｎ・ｓｉｎθｃ・・（４）の関係式が成立する。また、レーザビームのポリゴンウ
インドウ３２１を介在しない場合のポリゴンミラー３１
０のミラー面への入射点をＤ３、同じくポリゴンウイン
ドウ３２１を介在しないでポリゴンミラー３１０で反射
したときの光路と点Ｄ１での法線との交点をＤ４とし、
また、レーザビームの偏向角をθｘ、∠Ｄ１Ｄ４Ｄ３の
外角をθｅとすれば、△Ｄ１Ｄ３Ｄ４において、∠Ｄ１
Ｄ３Ｄ４＝θｘ、∠Ｄ３Ｄ１Ｄ４＝θ、したがって外角
の法則により、θｅ＝θ＋θｘ・・（５）となる。

【００４２】主光線は、ポリゴンウインドウ３２１の透
過により全て平行方向にずれるから、θｅ＝θｂ・・
（６）となり、式（５）と式（６）から結局θｂ＝θ＋
θｘ・・（７）の関係が成立する。また、上述のように
画質を維持するため、ΔＹ＝ΔＹ２−ΔＹ１≦０．６
５・・（８）の関係が成立しなければならない。この特
定のθに対してΔＹが最大になるのは、偏向角θｘが最
大のときであるが、正面入射光学系光学系においては、
この最大偏向角は３０°程度に設定されるので、θｘ＝
３０°とし、上記式（１）〜（４）、および式（７）、
（８）により、θについて解くと、およそθ≦３０°と
なる。

【００４３】したがって、一般的な走査レンズやポリゴ
ンウインドウを使用する限り、ポリゴンウインドウ３２
１表面の法線の主走査方向における走査中心軸に対して
なす角θを３０°以内に設定しておけば、ゴースト光の
影響を排除するために当該ポリゴンウインドウ３２１を
傾けたとしても画質を許容範囲以上に維持しておくこと
ができる。

【００４４】（変形例）以上、本発明に係る光ビーム走
査装置の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明
の内容が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であ
り、例えば、以下のような変形例が考えられる。（１）上記実施の形態では、ポリゴンウインドウ３２１
表面の法線を入射ビームに対して主走査方向に傾けた
が、主走査方向ではなく、ポリゴンミラー３１０のミラ
ー面に対して、主走査方向と直交する方向（副走査方
向）に傾ける構成にすることもできる。

【００４５】図８（ａ）、（ｂ）は、この変形例におけ
るポリゴンウインドウ３２１の設置状態を主走査方向か
ら見たときの図である。説明の都合上、走査レンズや気
密キャップなどは図示を省略して、ポリゴンミラー３１
０とポリゴンウインドウ３２１の位置関係のみを示して
いる。両図に示す一点鎖線３１０１は、偏向ビームの主
光線２１１が走査中心軸の位置に来たときの、ポリゴン
ミラー３１０のミラー面３１０２の法線を示しており、
ポリゴンウインドウ３２１は、その表面３２１２の法線
３２１１が当該法線３１０１に対して副走査方向に傾く
ように設置される。別言すれば、ミラー面３１０２に対
し、ポリゴンウインドウ３２１の表面３２１２が副走査
方向に傾いている（平行にならない）状態になってい
る。図８（ａ）では、ポリゴンウインドウ３２１の表面
３２１２がミラー面３１０２に対して副走査方向に下方
に傾くように構成され、図８（ｂ）では、ポリゴンウイ
ンドウ３２１の表面３２１２がミラー面３１０２に対し
て副走査方向に上方に傾くように構成される。

【００４６】このように、ポリゴンウインドウ３２１の
表面３２１２をミラー面３１０２に対して副走査方向に
傾けることにより、入射ビームの主光線２１０の、ポリ
ゴンミラー３１０のミラー面３１０２に対する副走査方
向入射角度α（入射角を副走査面に投影した角度、時計
回りに正とする。）は、入射ビームの主光線２１０の、
ポリゴンウインドウ３２１の表面３２１２に対する副走
査方向入射角度β（入射角を副走査面に投影した角度、
時計回りに正とする。）は、異なることになる。したが
って、ポリゴンウインドウ３２１への入射ビームの一部
が反射されることにより生ずる反射光（ゴースト光）２
１２（ここでは、反射光の主光線のみを破線で示してい
る。）と、偏向ビームの主光線２１１とは平行でなくな
る。ここで、ゴースト光の主光線２１２と偏向ビームの
主光線２１１とが有する角度γは、γ＝２×｜α−β｜
で表わすことができる。

【００４７】この角度γが大きいほどゴースト光は、第
２折り返しミラー４０３に進入しにくくなり、感光体ド
ラム５００（図２参照）に入り込むゴースト光の影響は
小さくなる。ここで、ゴースト光が、感光体ドラム５０
０における静電潜像形成に影響を与えないときの角度γ
の最小値をγ１とすれば、γ１の大きさは、ポリゴンウ
インドウ３２１の表面３２１２から、第２折り返しミラ
ー４０３の反射面あるいは感光体ドラム５００の表面ま
での距離、第２折り返しミラー４０３の副走査方向の幅
およびコリメータレンズ２０１により略平行光とされた
入射ビームの副走査方向の幅などを考慮して、最終的に
ゴースト光が感光体ドラム５００の画像形成領域に入射
しない値に設定されるものであり、具体的な装置の設計
段階で容易に決定できる。

【００４８】なお、ポリゴンウインドウ３２１を副走査
方向に傾けすぎると、上記実施の形態で主走査方向に傾
けすぎた場合と同様の不具合が生じる。したがって、副
走査方向への傾きに関しても、主走査方向への傾きと同
様にしてその上限が定められる。このように、ポリゴン
ウインドウ３２１の表面３２１２をポリゴンミラー３１
０のミラー面３１０２に対して副走査方向に傾けること
によっても、ゴースト光の感光体ドラム５００への進入
を阻止して、画像劣化を防止することができる。

【００４９】なお、上記実施の形態の図４に示すよう
に、ポリゴンウインドウ３２１の表面３２１２の法線３
２１１を入射ビームの主光線２１０に対して主走査方向
に傾けた上で、さらに本変形例の図８（ａ）（ｂ）に示
すように、当該表面３２１２をポリゴンミラー３１０の
ミラー面３１０２に対して副走査方向に傾けるように、
ポリゴンウインドウ３２１を設置してもよい。

【００５０】要は、ポリゴンウインドウ３２１に入射す
るレーザビームの反射光（ゴースト光）が、最終的に感
光体ドラム５００などの被走査対象物に到達しないよう
にポリゴンウインドウ３２１が配置されていればよい。
このことから、本発明に係る光ビーム走査装置は、正面
入射光学系の構成に限定されず、これ以外の光学系につ
いて適用することも可能である。

【００５１】（２）上記実施の形態では、１個のレーザ
ダイオードを用いた単ビーム方式のものを説明したが、
複数の光源を用いたマルチビーム方式のものについても
適用可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光ビ
ーム走査装置によれば、光源からの光ビームの主光線と
走査中心軸とが、ポリゴンミラーの回転軸を含む一平面
内にほぼ含まれると共に、光源からの光ビームの主光線
と走査中心軸とがほぼ平行になるように構成され、ウイ
ンドウの表面が、前記一平面と直交し、副走査方向に平
行な直線と平行となる平面に対して傾けられているの
で、ウインドウに入射する際に反射した光ビームが入射
角の２倍の角度で反射され、感光体ドラムの画像形成領
域に当該反射光が到達しにくくなり、当該ウインドウ表
面の反射光による画質の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る光ビーム走査装置の
構成を示す概略断面図である。

【図２】上記光ビーム走査装置の光学系の構成を示す斜
視図である。

【図３】図２における要部を主走査方向から見たときの
図である。

【図４】上記光ビーム走査装置のポリゴンウインドウ表
面の法線が主走査方向に傾いている様子を示す図であ
る。

【図５】上記ポリゴンウインドウ表面でのゴースト光の
発生の様子を示す図である。

【図６】上記ポリゴンウインドウでの光ビームの主光線
のずれによって生じる像面湾曲の現象を説明するための
図である。

【図７】主走査方向へθだけ傾いたポリゴンウインドウ
の介在により生じる光ビームのずれ量ΔＹを求めるため
の説明図である。

【図８】上記ポリゴンウインドウ表面がミラー面に対し
て副走査方向に傾いている様子を示す図である。

【符号の説明】

１０光ビーム走査装置１００収納ケース１５０レーザダイオード２００入射光学系２０１コリメータレンズ２０２シリンドリカルレンズ２０３第１折り返しミラー２１０、２１１主光線２１２ゴースト光３００偏向部３１０ポリゴンミラー３１１回転軸３２０気密キャップ３２１ポリゴンウインドウ４００走査光学系４０１，４０２，４０４走査レンズ４０３第２折り返しミラー５００感光体ドラム３１０１、３２１１法線３１０２ミラー面３２１２ポリゴンウインドウ表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹下健司大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、光源からの光ビームを回転する
偏向面で偏向し、被走査面を主走査方向に走査するポリ
ゴンミラーと、ポリゴンミラーを収容するハウジング
と、ハウジングの一部として設けられると共に光透過性
を有し、光源からの光ビームをポリゴンミラーの偏向面
に入射させるためのウインドウと、を有し、光源からの光ビームの主光線と、ポリゴンミラーにより
偏向された、被走査面に対する走査開始時の偏向ビーム
と走査終了時の偏向ビームとのなす角を２等分する直線
と平行となる偏向ビームの主光線を示す走査中心軸と
が、ポリゴンミラーの回転軸を含む一平面内にほぼ含ま
れると共に、光源からの光ビームの主光線と走査中心軸
とがほぼ平行になるように構成された光ビーム走査装置
であって、前記ウインドウの表面は、前記一平面と直交し、副走査
方向に平行な直線と平行となる平面に対して傾けられて
いることを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項２】光源から出射された光ビームを、回転す
るポリゴンミラーの偏向面で偏向し、被走査面を主走査
方向に走査する光ビーム走査装置であって、前記ポリゴンミラーはハウジングに収納され、当該ハウ
ジングは光源からの光ビームをポリゴンミラーの偏向面
に入射させるための光透過性の平板で構成されたウイン
ドウを有し、光源からの光ビームの主光線と、ポリゴンミラーにより
偏向された、被走査面に対する走査開始時の偏向ビーム
と走査終了時の偏向ビームとのなす角を２等分する直線
と平行となる偏向ビームの主光線を示す走査中心軸と
が、ポリゴンミラーの回転軸を含む一平面内にほぼ含ま
れるように配され、前記ウインドウ表面の法線は、光源からの光ビームの主
光線に対して主走査方向に傾けられていることを特徴と
する光ビーム走査装置。
【請求項３】前記ウインドウ表面の法線の傾き角は、
光源からの光ビームの当該ウインドウによる反射光が、
被走査面を外れて進行するのに必要な大きさに設定され
ることを特徴とする請求項２に記載の光ビーム走査装
置。
【請求項４】前記ウインドウ表面の法線の傾き角は、
当該傾きによる結像位置の、前記走査中心軸に平行な方
向における被走査面からのずれ量が２ｍｍ以下となる大
きさに設定されることを特徴とする請求項２に記載の光
ビーム走査装置。
【請求項５】光源から出射された光ビームを、回転す
るポリゴンミラーの偏向面で偏向し、被走査面を主走査
方向に走査する光ビーム走査装置であって、前記ポリゴンミラーはハウジングに収納され、当該ハウ
ジングは前記光源からの光ビームを当該ポリゴンミラー
の偏向面に入射させるための光透過性の平板で構成され
たウインドウを有し、光源からの光ビームの主光線と、ポリゴンミラーにより
偏向された、被走査面に対する走査開始時の偏向ビーム
と走査終了時の偏向ビームとのなす角を２等分する直線
と平行となる偏向ビームの主光線を示す走査中心軸と
が、ポリゴンミラーの回転軸を含む一平面内にほぼ含ま
れるように配され、前記ウインドウ表面は、ポリゴンミラーにより偏向され
た偏向ビームの主光線が走査中心軸の位置にきたときの
ポリゴンミラーの偏向面に対して、副走査方向に傾けら
れていることを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項６】前記ウインドウ表面の傾き角は、光源か
らの光ビームの当該ウインドウによる反射光が、被走査
面を外れて進行するのに必要な大きさに設定されること
を特徴とする請求項５に記載の光ビーム走査装置。
【請求項７】前記ウインドウ表面の傾き角は、当該傾
きによる結像位置の、前記走査中心軸に平行な方向にお
ける被走査面からのずれ量が２ｍｍ以下となる大きさに
設定されることを特徴とする請求項５に記載の光ビーム
走査装置。