JP2017097199A - ポリゴンミラーおよび光偏向器および光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凸部と凹部を交互に配してなる新規な形状のポリゴンミラーを提供する。【解決手段】中心軸ＣＴの回りに回転されて、複数の偏向反射面により光ビームを反射させて偏向させるポリゴンミラーであって、中心軸に直交する断面形状が、凸部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと凹部Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを交互に配してなる正凹８多角形であるポリゴンミラー。【選択図】図１

Description

この発明は、ポリゴンミラーおよび光偏向器および光走査装置および画像形成装置に関する。

光ビームを偏向する光偏向器は、従来から、光走査型の画像形成装置や、バーコードリーダ等に関連して種々のものが広く知られている。光偏向器において、光ビームを偏向する部材として、「回転単面鏡」や「回転２面鏡」が知られ（特許文献１等）、さらに３面以上の偏向反射面を持つ「正多角柱形状のポリゴンミラー」は広く知られている。

例えば、ｎ（≧３）面の偏向反射面を持つ「正ｎ角柱形状のポリゴンミラー」を用いれば、ポリゴンミラーの１回転ごとに、光ビームをｎ回偏向させることができる。

この発明は、新規なポリゴンミラーの実現を課題とする。

この発明のポリゴンミラーは、中心軸の回りに回転されて、複数の偏向反射面により光ビームを反射させて偏向させるポリゴンミラーであって、前記中心軸に直交する断面形状が、凸部と凹部を交互に配してなる正凹多角形である。

この発明によれば、新規なポリゴンミラーを実現できる。

ポリゴンミラーの中心軸に直交する断面形状の１例として、正凹８角形を説明する図である。 ポリゴンミラーの凸角と凹角とを説明するための図である。 ポリゴンミラーの凸角と凹角とを説明するための図である。 中心軸に直交する断面形状が正凹６角形であるポリゴンミラーの１例を説明する図である。 光偏向器・光偏向装置の実施の１形態を説明するための図である。 画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。 図６に示す画像形成装置のシステムの概要を示す図である。 正凹８角形の断面形状を持つポリゴンミラーを２例示す図である。 正凹１０角形の断面形状を持つポリゴンミラーを２例示す図である。 正凹１２角形の断面形状を持つポリゴンミラーの１例を示す図である。 正凹１６角形の断面形状を持つポリゴンミラーの２例を示す図である。 正凹６角形の断面形状を持つポリゴンミラーを２例示す図である。 正３角形の断面形状を持つポリゴンミラーを比較例として説明するための図である。 図６に示す画像形成装置の実施の形態例における光源の点滅のタイミングを説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
具体的な実施の形態を説明するのに先立ち、用語等の定義と説明を行う。
図１は、ポリゴンミラーの「中心軸に直交する断面形状」を、「正凹８角形」を例として説明するための図である。
周知の如く、「正多角形」は「全ての辺の長さが等しく、且つ、全ての内角が等しい形状」として定義される。
「凹多角形」は「内角の１以上が１８０度より大きい閉じた形状」として定義される。この明細書および特許請求の範囲において「正凹多角形」は、以下の如くに定義される。即ち、「正凹多角形」は、凸部と凹部を交互に配してなる「正形状」として定義される。

ここに「正形状」は、全ての辺の長さが等しく、全ての凸部の劣角が互いに等しく、全ての凹部の劣角が互いに等しい平面形状を表す造語である。
この正凹多角形を辺数が８である「正凹８角形」を例として示したのが図１である。
図の如く、正凹８角形は、８つの辺からなり、４つの凸部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、４つの凹部Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを有し、これら４つの凸部Ａ〜Ｄと、４つの凹部Ｅ〜Ｈが、交互に配置されている。

図１に示す角：２θＡは、辺ＡＥとＡＨとがなす角のうちで１８０度より小さい角、即ち「劣角」である。この角：２θＡは「凸部Ａの凸角」と定義される。同様に、角：２θＢ、２θＣ、２θＤはそれぞれ、凸部Ｂ、Ｃ、Ｄの凸角として定義される。
図１に示す角：２θＥは、辺ＡＥとＢＥとがなす角のうちで１８０度より小さい劣角であり、この角：２θＥは「凹部Ｅの凹角」として定義される。同様に、角：２θＦ、２θＧ_、２θＨはそれぞれ、凹部Ｆ、Ｇ、Ｈの凹角として定義される。
正凹８角形では、全ての凸角は等しく（２θＡ＝２θＢ＝２θＣ＝２θＤ）、また全ての凹角は等しい（２θＥ＝２θＦ＝２θＧ＝２θＨ）。
図１において符号ＣＴは、正凹８角形の中心を示している。

この発明のポリゴンミラーは、例えば、図１に示すような断面形状（正凹８角形）を中心軸に直交する断面形状として有する。「中心軸」は、中心ＣＴを通り、図１の図面に直交する直線である。以下においては、符号「ＣＴ」を「中心軸や回転軸」を表す符号としても用いる。
この発明のポリゴンミラーは、正凹８角形形状の断面形状を持つものに限らず、ｎを３以上の自然数として「正凹２ｎ角形の断面形状」をもつものとして特定できる。
「正凹２ｎ角形の断面形状」は中心軸に直交する断面形状であるので、ポリゴンミラーの立体的な形状としては「角柱形状もしくは角錐形状」であることができる。

この発明のポリゴンミラーを「中心軸の回りに回転させる回転駆動装置」に組み込むことにより「光偏向器」を構成することができる。
このように構成される光偏向器と、該光偏向器に「偏向させるべき光ビーム」を照射する１以上の光源装置とを組み合わせることにより「光偏向装置」を構成できる。
このような光偏向装置で、１本の光ビームを光偏向器のポリゴンミラーの偏向反射面に入射させ、ポリゴンミラーを中心軸の回りに回転させれば、ポリゴンミラーの１回転ごとに、光ビームを「２ｎ回」偏向させることができる。
ポリゴンミラーにより偏向された光ビームを「偏向光ビーム」と称する。

ポリゴンミラーに照射する光ビームの入射形態には、種々の形態が可能であるが、ポリゴンミラーの中心軸（即ち、回転軸）を含む平面内で入射させる形態は、好適な入射形態の１つであり、以下、便宜上「軸面内入射」と呼ぶ。

以下には、軸面内入射の場合における前記「凸角と凹角」の好ましい範囲を説明する。

図２（ａ）は、ポリゴンミラーＰＭの「回転軸ＣＴに直交する断面形状の一部」を示している。回転軸ＣＴは「中心軸」と合致する。図２（ａ）は、ポリゴンミラーＰＭの１つの凸部ａと、これに隣接する凹部ｂ、ｃの部分を示している。符号ｄは「凹部ｂの図で左側に隣接する凸部」を示す。
凸部ａは、凸角：２θａを有し、凹部ｂは、凹角：２θｂを有する。凸角：２θａは、凸部ａのみならず、全ての凸部で同一である。凹角：２θｂも、全ての凹部で同一である。

図における角：２θＣＴは、回転軸ＣＴから「１つの凸部ａを見込む角」であり、以下、便宜上「中心角」と称する。ポリゴンミラーＰＭの断面形状を「正凹２ｎ角形」とすれば、中心角：２θＣＴは「３６０度／ｎ」、即ち、角：θＣＴ＝１８０度／ｎである。

図２（ａ）に示す角：ξは「凹部ｂを構成する２辺を斜辺とする２等辺三角形の底角」であり、以下、便宜上「底角：ξ」と呼ぶ。

上記角：θＣＴ、θａ、θｂ、ξは、以下の関係にある。
θＣＴ＋θａ＝θｂ （１）
ξ＝９０度−θｂ （２） 。

図２（ｂ）は、ポリゴンミラーＰＭへの光ビームＬＢＩの入射状態を示している。以下、光ビームＬＢＩを「入射光ビームＬＢＩ」と呼ぶ。

即ち、図の如く、入射光ビームＬＢＩは、回転軸ＣＴを含み、図面に直交する平面内で偏向反射面に入射する。即ち「軸面内入射」である。図２（ｂ）は、入射光ビームＬＢＩが入射する面内に、凸部ａが位置している状態を示している。

図２（ｂ）において、入射光ビームＬＢＩは、凸部ａと凹部ｂとの間の偏向反射面の凸部ａの部分で反射され、反射光ビームＬＢＲとなる。

ポリゴンミラーＰＭが回転軸ＣＴの回りに、角速度：ωで反時計回りに回転するものとすると、反射光ビームＬＢＲは、角速度：２ωで反時計回りに偏向する。

図２（ｂ）に示す角：θａは、偏向反射面の辺ａｂの延長線Ｌａと入射光ビームＬＢＩとがなす角であり、これは、凸部ａの凸角：２θａの１／２（＝θａ）である。辺ａｂに対して「凸部ａの位置で立てた法線」を法線Ｌｎとすると、法線Ｌｎと入射光ビームＬＢＩのなす角は、入射光ビームＬＢＩの辺ａｂへの入射角で「９０度−θａ」に等しい。

ここで、凸部ａにおける凸角：２θａが小さくなる場合を考えると、凸角：２θａが小さくなるに従い、凹角２θｂも小さくなり、底角：ξは大きくなる。

このようになると、図２（ｂ）において、入射光ビームＬＢＩの辺ａｂへの入射角が増大し、反射光ビームＬＢＲの反射角（９０度−θａ）が増大して、反射光ビームＬＢＲの方向が、凸部ａと凸部ｄを結ぶ線（破線で示す）に近づいていく。

即ち、凸角：２θａが小さくなると、底角：ξが大きくなり、反射光ビームＬＢＲの反射角（９０度−θａ）が増大する。
そして、角：θａが、角：ξに等しくなると、反射光ビームＬＢＲは、凸部ｄに向かって進むことになり「θａ＜ξ」では、反射光ビームＬＢＲは「凹部ｂと凸部ｄとの間の偏向反射面」に入射してしまい「偏向光ビームとして使用」できなくなる。

即ち、凸部ａの「ごく近傍」に入射する入射光ビームＬＢＩにより、有効な偏向光ビームを得るには、角：ξと角θａとの間に、以下の関係が成りたたねばならない。
ξ≦θａ （３） 。

上記式（２）の右辺により式（３）の左辺を置き換えると、
９０度−θｂ≦θａ （４）
となり、これから、角：θａと各θｂとの間に次の関係が得られる。
θａ＋θｂ≧９０度 （５） 。

（５）式は、凸部の頂角部分に入射する入射光ビームＬＢＩによる反射光ビームＬＢＲが「偏向光ビームとして用いられる」ための条件である。
上述の如く、θＣＴは「１８０／ｎ」である。
また、角：ξについては、
θａ＋ξ＝９０−θＣＴ＝９０―１８０／ｎ
である。
そうすると「ξ＝θａ」となるとき、
２θａ＝９０−１８０／ｎ
である。例えば、図１に例示した正凹８角形（ｎ＝４）の場合であれば、
２θａ＝９０−４５＝４５
となる。從って、ｎ＝４の場合に、凸部の頂角部分に入射する入射光ビームＬＢＩによる反射光ビームＬＢＲが、有効な偏向光ビームとして用いられるためには「凸角」は４５度以上でければならない。
同様に、ｎ＝３の場合（正凹６角形）の場合であれば、
２θａ＝９０−６０＝３０
であるから、この場合の凸角は３０度以上である必要がある。ｎの値が他の自然数の場合も同様である。

次に、図３を参照する。
図３は、ポリゴンミラーＰＭが、図２（ｂ）の状態から、回転軸ＣＴの回りに反時計回りに角：θＣＴだけ回転した状態を示している。
この状態で、入射光ビームＬＢＩは丁度、凹部ｂの位置に入射している。図において、直線Ｌｂは「辺ａｂの延長線」であり、線Ｌｎは「凹部ｂの位置で辺ａｂに立てた法線」である。
図において、延長線Ｌｂと辺ｂｄとがなす角は、底角：ξの２倍（＝２ξ）である。
また、入射光ビームＬＢＩと辺ａｂとのなす角は、凹角：２θｂの１／２、即ち、θｂである。辺ａｂによる偏向反射面による反射光ビームＬＢＲと延長線Ｌｂとのなす角は、入射角と反射角が等しいところから「θｂ」となる。

この場合、反射光ビームＬＢＲが、辺ｂｄによる偏向反射面に入射せずに「偏向光ビーム」として使用できる条件は、上に説明した場合と同様にして、
２ξ≦θｂ （６）
である。
上記（２）式によって、角：ξは「９０度―θｂ」であるから、（６）式は、
２ξ＝２（９０度―θｂ）≦θｂ （７）
となる。
これから、
１８０度≦３θｂ （８）
が得られ、θｂの範囲として、
θｂ≧６０度 （９）
が得られる。
式（５）と式（９）は、軸面内入射する入射光ビームに対し、偏向反射面の全域を「光ビームの偏向」に利用できる条件である。偏向反射面の全域を光ビームの偏向に利用するという条件において、式（５）と式（９）は一般的なものである。
即ち、ｎを自然数として「正凹２ｎ角形」のポリゴンミラーの凹角を一般に２θＱ、凸角を一般に２θＰとすると、凹角：２θＱは、
２θＱ≧１２０度
でなければならない。これに対し、凸角：２θＰは１２０度以上の凹角：２θＱに対して、
θＰ＋θＱ≧９０度
を満足するという条件で、適宜に設定できる。
１例として、図１に示した正凹８角形の場合に、凹部Ｅの凹角：２θＥを１２０度とすれば、凸部Ａの凸角：２θＡは３０度となるが、凸部近傍で反射された反射光ビームを有効な偏向光ビームとして用い得るためには凸角２θＡは４５度以上でなければならない。

從って、この場合の凹角：２θＥは１３５度以上である必要がある。
別の例として、図４に示す正凹６角形の断面形状を持つポリゴンミラーＰＭ３の場合、図のように、凸部Ｘの凸角：２θＸ、凹部ｘの凹角：２θｘについて当てはめると、凹角：２θｘ＝１５０度とすれば、凸角：２θＸ＝３０度となる。

図５は、この発明の光偏向装置の実施の１形態を示す図である。
図５において、符号ＰＧは「ポリゴンミラー」、符号ＲＴは「回転駆動装置」、符号ＬＳは「光源装置」を示し、符号ＲＴＡは「回転駆動軸」を示している。
図５（ａ）は光偏向装置を、回転駆動軸ＲＴＡの方向から見た状態であり、同図（ｂ）は、（ａ）に示す状態を（ａ）の左方から見た状態を示している。
ポリゴンミラーＰＧとしては「中心軸の回りに回転されて、複数の偏向反射面により光ビームを反射させて偏向させるポリゴンミラーであって、中心軸に直交する断面形状が、凸部と凹部を交互に配してなる正凹多角形であるポリゴンミラー」が用いられる。
図５に示す例では、図４に即して説明した「正凹６角形の断面形状を持つポリゴンミラーＰＭ３」がポリゴンミラーＰＧとして用いられている。
ポリゴンミラーＰＧは回転駆動装置ＲＴの回転駆動軸ＲＴＡにより、ポリゴンミラーＰＧの中心軸の回りに回転させられる。

回転駆動装置ＲＴとしては、公知の適宜のもの、例えば、機械駆動式や電磁駆動式などの各種の回転モータを用いることができる。回転駆動軸ＲＴＡによるポリゴンミラーＰＧの支持は、固定式でもよいし、空気軸受け等の「流体軸受け」でもよい。
光源装置ＬＳは光ビームＬＢを放射させる。
光源装置ＬＳは、光源と、光源から放射される光を、所望の光束形態の光ビームＬＢにするための光学系（レンズ系等）を有する。光源としては、例えば、ＬＤ（半導体レーザ光源）やＬＥＤ（発光ダイオード光源）を用いることができる。以下ではＬＤを用いる場合を想定する。
光ビームＬＢは、ポリゴンミラーＰＧの中心軸を含む平面内で、ポリゴンミラーＰＧの偏向反射面に入射するように放射される。即ち、光ビームＬＢは、ポリゴンミラーＰＧに軸面内入射方式で入射する。
なお、光ビームＬＢの光束形態としては「平行光束」や、弱い発散性の光束、弱い収束性の光束等、前記光学系の機能により適宜に設定できる。
光ビームＬＢを入射させつつポリゴンミラーＰＧを回転（この例では反時計回りであるが、時計回りでも良い。）させることにより、反射光ビームを、図５（ａ）で、ポリゴンミラーＰＧの左方向と右方向に「交互に偏向」させることができる。
このような光偏向装置は、例えば、バーコードリーダや、後述する画像形成装置に光書き込み用として用いることができる。
なお、図５に示す光偏向装置から、光源装置ＬＳを除いた部分は、この発明の「光偏向器」の実施の１形態となる。

図６に、この発明の画像形成装置の実施の１形態を略示する。
この実施の形態は、従来から知られた所謂「タンデム方式のカラー画像形成装置」である。図６の（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
駆動ローラ４０１と從動ローラ４０２に掛け回された中間転写ベルト４００の図における上部に４つの作像ステーションＳＴＹ、ＳＴＭ、ＳＴＣ、ＳＴＫが、配置されている。

作像ステーションＳＴＹ、ＳＴＭ、ＳＴＣ、ＳＴＫは、それぞれ、カラー画像を構成するイエロー画像成分、マゼンタ画像成分、シアン画像成分、黒画像成分を作像するもので構成的には同一であり、ドラム状の感光体１００、現像装置２００、帯電ローラ３００等を有して構成されている。感光体１００は「感光性媒体」である。
作像ステーションＳＴＹによる「イエロー画像成分の形成」を例にとって説明すると、感光体１００が時計回りに等速回転し、帯電ローラ３００により均一帯電される。
均一帯電された感光体１００は、光走査装置による光走査を受けて、イエロー画像成分に対応する静電潜像を形成される。形成された静電潜像は現像装置２００によりイエロートナーを用いて可視像化され、感光体１００上にイエロートナー画像が形成される。
同様にして、作像ステーションＳＴＭ、ＳＴＣ、ＳＴＫでは、それぞれの感光体１００上にマゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像成分が形成される。
このように形成された４色のトナー画像は、中間転写ベルト４００上に、周知の静電転写方式で相互に重ね合せられて転写され、各色トナー画像の重畳により、カラートナー画像が形成される。
このカラートナー画像を最終的に担持する転写紙等のシート状記録媒体Ｓは、収納されているカセットＣＳＴからから送られて、転写ローラ４５０と駆動ローラ４０１とが押し合う部分で、中間転写ベルト４００上のカラートナー画像を一括転写される。
カラートナー画像は、シート状記録媒体Ｓが定着装置５００を通過する際に、熱と圧力を受けてシート状記録媒体Ｓに定着される。
カラートナー画像を定着されたシート状記録媒体Ｓは画像形成装置外に排出される。

各作像ステーションの感光体１００に光走査を行う「光走査装置」は、光源装置１０、光偏向器、走査光学系、を有している。
「光偏向器」は、ポリゴンミラーＰＧと回転駆動装置ＲＴとを有し、回転駆動装置ＲＴによりポリゴンミラーＰＧを中心軸の回りに回転させるように構成されている。ポリゴンミラーＰＧとしては「中心軸の回りに回転されて、複数の偏向反射面により光ビームを反射させて偏向させるポリゴンミラーで、中心軸に直交する断面形状が、凸部と凹部を交互に配してなる正凹多角形であるポリゴンミラー」が用いられる。図６の例では、図１に即して説明した「正凹８角形の断面形状をもつタイプ」のものが用いられている。

光源装置１０は、２個の光源を有し、各光源からの光を光ビームとして放射する。放射された２本の光ビームは、光偏向器のポリゴンミラーＰＧに軸面内入射し、ポリゴンミラーＰＧの回転に伴い、ポリゴンミラーＰＧの回転軸ＣＴの両側（図６（ｂ）において左右方向）に交互に反射されて偏向する。
「走査光学系」は、結像レンズ系と、該結像レンズ系による結像ビームの光路を屈曲させるミラーとにより構成される結像系が、作像ステーションごとに設けられている。

即ち、作像ステーションＳＴＹに対しては、結像レンズ系ＬＮＹとミラーＭＹが設けられ、作像ステーションＳＴＭに対しては、結像レンズ系ＬＮＭとミラーＭＭが設けられている。同様に、作像ステーションＳＴＣに対しては、結像レンズ系ＬＮＣとミラーＭＣが設けられ、作像ステーションＳＴＫに対しては、結像レンズ系ＬＮＫとミラーＭＫが設けられている。
作像ステーションＳＴＹを例として説明すれば、ポリゴンミラーＰＧにより偏向された１本の光ビームのうち、イエロー画像成分を書き込む光ビームは、結像レンズ系ＬＮＹを透過し、ミラーＭＹにより光路を折り曲げられて、作像ステーションＳＴＹの感光体１００に入射する。
そして、結像レンズ系ＬＮＹの作用により感光体１００の感光面上に光スポットとして形成され、感光体１００を主走査してイエロー画像成分を書き込む。結像レンズ系ＬＮＹは所謂「ｆθレンズ」であって、主走査における光スポットの走査速度を等速化する。
他の作像ステーションにおける光走査も同様である。

図７は、図６に即して説明した画像形成装置のシステムの概要を示す図である。
「ネットワークＩ/Ｆ」は、外部装置との間で情報の出入力を行う。
「入力部」は、装置操作者による動作情報の入力を受ける。

「ＣＰＵ」は、入力された印刷データを処理して画像データの生成・管理を行ない、また、画像形成プロセスに從って装置各部を制御・管理する。
「光ビーム制御部」は、上記画像データに従い、光源装置のＬＤの発光タイミングを制御する。
「ポリゴンミラー制御部」は、ＣＰＵの制御を受けてポリゴンモータ（回転駆動装置）の回転や回転タイミングを制御してポリゴンミラーに所望の回転動作を実現する。
「ＡＳＩＣ」は、画像処理や画像形成機構の制御などの各種処理を行う。
「記憶部」は、印刷データや画像処理データ、プリンタの設定値などを記憶する。
「出力部」は、画像形成装置の設定状態等を表示する。

図６には、ポリゴンミラーＰＧとして、中心軸（回転軸）に直交する面内の断面形状が正凹８角形のものを例示した。
ポリゴンミラーの上記断面形状は、種々のものが可能である。以下、上記断面形状である「正凹２ｎ角形」のｎの値が、４の場合、５の場合、６の場合、及び３の場合の例を説明する。
図８は、ポリゴンミラーとして、正凹８角形の場合の２種を示す。正凹２ｎ角形の形状は、凸角と凹角を与えることにより定まる。凸角と凹角の組み合わせにより、反射光ビームＬＢＲの偏向の態様が異なる。
図８（ａ）に示すポリゴンミラーＰＭ４１は、正凹８角形の凸角（＝θ凸）が６０度、凹角（＝θ凹）が１５０度のものである。
θ凸＋θ凹＝２１０度であり、θ凹＝１５０度であるから、前述の条件（５）、（９）は満足され、各偏向反射面の全域を偏向に利用できる。

図８（ａ）の上段は、ポリゴンミラーＰＭ４１が回転するときに、反射光ビームＬＢＲが偏向する状況を示しており、図８（ａ）の下段に示す如く、中心軸（回転軸）ＣＴの左右両側において「９０度の偏向範囲」で偏向する。このとき図の左右方向の破線の上側の偏向角範囲は３０度、下側の偏向角範囲は６０度である。

この場合、偏向される反射光ビームＬＢＲの光路上に設けられる結像レンズ系（ｆθレンズ）としては、反射光ビームＬＢＲの走査幅に長さを合わせた「主走査方向に不均等」な結像レンズ系ＬＮＩや、主走査方向の長さが大きい主走査方向に均等な結像レンズ系ＬＮＩＩ、±３０度の偏向角範囲に応じた主走査方向に均等で短い結像レンズ系ＬＮＩＩＩを適宜に用いることができる。

図８（ｂ）に示すポリゴンミラーＰＭ４２は、正凹８角形の凸角（＝θ凸）が４５度、凹角（＝θ凹）が１３５度のものである。
θ凸＋θ凹＝１８０度であり、θ凹＝１３５度であるから、前述の条件（５）、（９）は満足され、各偏向反射面の全域を偏向に利用できる。

図８（ｂ）の上段は、ポリゴンミラーＰＭ４２が回転するときに、反射光ビームＬＢＲが偏向する状況を示しており、図８（ｂ）の下段に示す如く、中心軸（回転軸）ＣＴの左右両側において「９０度の偏向範囲」で偏向する。このとき図の左右方向の破線の上側の偏向角範囲は４５度、下側の偏向角範囲も４５度であり、全偏向領域が対称偏向領域として使用でき、結像レンズ系ＬＮは、偏向角範囲に応じた主走査方向に均等で、短い結像レンズ系を用いることができる。

図９は、ポリゴンミラーとして、正凹１０角形の場合の２種を示す。
図９（ａ）に示すポリゴンミラーＰＭ５１は、正凹１０角形の凸角（＝θ凸）が６０度、凹角（＝θ凹）が１３２度のものである。
θ凸＋θ凹＝１９２度であり、θ凹＝１３２度であるから、前述の条件（５）、（９）は満足され、各偏向反射面の全域を偏向に利用できる。

図９（ａ）の上段は、ポリゴンミラーＰＭ５１が回転するときに、反射光ビームＬＢＲが偏向する状況を示しており、図９（ａ）の下段に示す如く、中心軸（回転軸）ＣＴの左右両側において「７２度の偏向範囲」で偏向する。このとき図の左右方向の破線の上側の偏向角範囲は３０度、下側の偏向角範囲は４２度である。
この場合、偏向される反射光ビームＬＢＲの光路上に設けられる結像レンズ系（ｆθレンズ）としては、反射光ビームＬＢＲの走査幅に長さを合わせた「主走査方向に不均等」な結像レンズ系ＬＮＩや、主走査方向の長さが大きい主走査方向に均等な結像レンズ系ＬＮＩＩ、±３０度の偏向角範囲に応じた主走査方向に均等で短い結像レンズ系ＬＮＩＩＩを適宜に用いることができる。

図９（ｂ）に示すポリゴンミラーＰＭ５２は、正凹１０角形の凸角（＝θ凸）が５４度、凹角（＝θ凹）が１２６度のものである。
θ凸＋θ凹＝１８０度であり、θ凹＝１２６度であるから、前述の条件（５）、（９）は満足され、各偏向反射面の全域を偏向に利用できる。

図９（ｂ）の上段は、ポリゴンミラーＰＭ５２が回転するときに、反射光ビームＬＢＲが偏向する状況を示しており、図９（ｂ）の下段に示す如く、中心軸（回転軸）ＣＴの左右両側において「７２度の偏向範囲」で偏向する。このとき図の左右方向の破線の上側の偏向角範囲は３６度、下側の偏向角範囲も３６度であり、全偏向領域が対称偏向領域として使用でき、結像レンズ系ＬＮは、偏向角範囲に応じた主走査方向に均等で、短い結像レンズ系を用いることができる。

図１０は、ポリゴンミラーとして、正凹１２角形の場合のものを示す。
図１０に示すポリゴンミラーＰＭ６１は、正凹１２角形の凸角（＝θ凸）が６０度、凹角（＝θ凹）が１２０度のものである。
θ凸＋θ凹＝１８０度であり、θ凹＝１２０度であるから、前述の条件（５）、（９）は満足され、各偏向反射面の全域を偏向に利用できる。

図１０の上段は、ポリゴンミラーＰＭ６１が回転するときに、反射光ビームＬＢＲが偏向する状況を示しており、図１０の下段に示す如く、中心軸（回転軸）ＣＴの左右両側において「６０度の偏向範囲」で偏向する。このとき図の左右方向の破線の上側の偏向角範囲は３０度、下側の偏向角範囲も３０度であり、全偏向領域が対称偏向領域として使用でき、結像レンズ系ＬＮは、偏向角範囲に応じた主走査方向に均等で短い結像レンズ系を用いることができる。

図１１は、ポリゴンミラーとして、正凹１６角形の場合のものを示す。
図１１に示すポリゴンミラーＰＭ８１は、正凹１６角形の凸角（＝θ凸）が７５度、凹角（＝θ凹）が１２０度のものである。
θ凸＋θ凹＝１９５度であり、θ凹＝１２０度であるから、前述の条件（５）、（９）は満足され、各偏向反射面の全域を偏向に利用できる。

図１１の上段は、ポリゴンミラーＰＭ８１が回転するときに、反射光ビームＬＢＲが偏向する状況を示しており、図１１の下段に示す如く、中心軸（回転軸）ＣＴの左右両側において「４５度の偏向範囲」で偏向する。このとき図の左右方向の破線の上側の偏向角範囲は１５度、下側の偏向角範囲は３０度である。
この場合、偏向される反射光ビームＬＢＲの光路上に設けられる結像レンズ系としては、反射光ビームＬＢＲの走査幅に長さを合わせた「主走査方向に不均等」な結像レンズ系ＬＮＩや、主走査方向の長さが大きい主走査方向に均等な結像レンズ系ＬＮＩＩ、±１５度の偏向角範囲に応じた主走査方向に均等で短い結像レンズ系ＬＮＩＩＩを適宜に用いることができる。

図１２は、ポリゴンミラーとして、正凹６角形の場合のものを示す。
図１２に示すポリゴンミラーＰＭ３１は、正凹６角形の凸角（＝θ凸）が３０度、凹角（＝θ凹）が１５０度のものである。
θ凸＋θ凹＝１８０度であり、θ凹＝１５０度であるから、前述の条件（５）、（９）は満足され、各偏向反射面の全域を偏向に利用できる。

図１２の上段は、ポリゴンミラーＰＭ３１が回転するときに、反射光ビームＬＢＲが偏向する状況を示しており、図１２の下段に示す如く、中心軸（回転軸）ＣＴの左右両側において「１２０度の広い偏向範囲」で偏向する。このとき図の左右方向の破線の上側の偏向角範囲は６０度、下側の偏向角範囲も６０度であり、全偏向領域が対称偏向領域として使用でき、結像レンズ系ＬＮは、偏向角範囲に応じた主走査方向に均等で、短い結像レンズ系を用いることができる。

比較のために、図１３に「中心軸に直交する断面形状が正三角形」であるポリゴンミラーＰＭ３０による偏向の様子を、図１２に倣って示す。

この場合、軸面内入射した光ビームＬＢＩは、ポリゴンミラーＰＭ３０の回転に伴い、２４０度の範囲に亘って偏向する。
この場合も、偏向される反射光ビームＬＢＲの光路上に設けられる結像レンズ系としては、反射光ビームＬＢＲの走査幅に長さを合わせた「主走査方向に不均等」な結像レンズ系ＬＮＩや、主走査方向の長さが大きい主走査方向に均等な結像レンズ系ＬＮＩＩ、±３０度の偏向角範囲に応じた主走査方向に均等で短い結像レンズ系ＬＮＩＩＩを適宜に用いることができる。

このポリゴンミラーＰＭ３０と、図１２に示すポリゴンミラーＰＭ３１とを比較すれば明らかなように、回転軸ＣＴの両側の対称偏向領域を走査する場合、ポリゴンミラーＰＭ３１は、対称偏向範囲の角として、ポリゴンミラーＰＭ３０の場合の±３０度に比して、±６０度と広い領域を確保できる。

図６に即して説明した画像形成装置の実施の形態例における作像システムＳＴＹとＳＴＫにおける各感光体１００の光走査に関するタイミングを、図１４を参照して説明する。図１４の上図は、図６の上図における作像システムＳＴＹとＳＴＫに関する部分を説明図的に示している。
光源装置１０における１個のＬＤから放射され、ポリゴンミラーＰＧに向かって軸面内入射する光ビームは、図１４（ｂ）に示す如く点滅（発光と発行停止）を制御される。

即ち、ポリゴンミラーＰＧの時計回りの回転により、偏光反射面が切り替わるごとに、回転軸ＣＴの右側にある作像システムＳＴＹの感光体の光走査と、回転軸ＣＴの左側にある作像システムＳＴＫの感光体の光走査が交互に行われる。

偏向光ビームは、同期センサＰＤにより検出され、検出の時点が基準となり、ｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖ、ｖ、ｖｉの順序で点滅が繰り返される。
即ち、「ｉ」は、偏向光ビームが作像システムＳＴＹの感光体の書き込み開始位置まで偏向するまでの「発光停止タイミング」であり、「ｉｉ」は感光体に書き込み走査する発光可能タイミング」、「ｉｉｉ」は作像システムＳＴＫの感光体の書き込み開始までの発光停止タイミングである。

「ｉｖ」は、作像システムＳＴＫの感光体に書き込み走査する発光タイミングであり、
「ｖ」は、同期センサＰＤの直前までの発光停止タイミング、「ｉｖ」は、同期センサＰＤへの発光タイミングであり、「ｉ〜ｉｖ」をもって１周期とする。

なお、「ｉｉｉ」は、ＬＤの点滅のタイミングとしては連続している。

以上のように、この発明によれば、以下の如きポリゴンミラー・光偏向器・光走査装置および画像形成装置を実現できる。

［１］
中心軸（ＣＴ）の回りに回転されて、複数の偏向反射面により光ビームを反射させて偏向させるポリゴンミラーであって、中心軸（ＣＴ）に直交する断面形状が、凸部と凹部を交互に配してなる正凹多角形であるポリゴンミラー（図４、図８乃至図１２等）。

［２］
［１］記載のポリゴンミラーであって、断面形状における凸部の劣角である凸角：２θＰと、凹部の劣角である凹角：２θＱとが、
θＰ＋θＱ≧９０度、θＱ≧６０度
を満足するポリゴンミラー（図４、図８乃至図１２等）。

［３］
［１］または［２］記載のポリゴンミラーであって、正凹多角形の辺数：ｎが、ｎ＝６以上の偶数であるポリゴンミラー（図４、図８乃至図１２等）。
［４］
ポリゴンミラー（ＰＧ）と、ポリゴンミラー（ＰＧ）を中心軸（ＲＴＡ）の回りに回転させる回転駆動装置（ＲＴ）と、を有し、ポリゴンミラーが［１］ないし［３］の何れか１に記載のポリゴンミラーである光偏向器（図５）。
［５］
光偏向器と、偏向させるべき光ビーム（ＬＢ）を光偏向器に照射する１以上の光源装置（ＬＳ）と、を有する光偏向装置であって、光偏向器は［４］記載の光偏向器であり、１以上の光源装置（ＬＳ）は、光ビーム（ＬＢ）を光偏向器のポリゴンミラー（ＰＧ）の中心軸を含む平面内で、ポリゴンミラーの偏向反射面に入射させる光偏向装置（図５等）。

［６］
光偏向装置により偏向された偏向光ビームにより、被走査面の光走査を行う光走査装置であって、光偏向装置は［５］記載の光偏向装置であり、該光偏向装置により偏向された偏向光ビームを、被走査面上に光スポットとして形成する走査光学系（ＬＮＹ、ＭＹ等）を有する光走査装置（図６）。

［７］
感光性媒体（１００）に光走査により画像データの書き込みを行う画像形成装置であって、感光性媒体（１００）に画像データの書き込みを行う光走査装置として、［６］記載の光走査装置を用いる画像形成装置（図６）。

［８］
［７］記載の画像形成装置であって、複数個の感光性媒体（１００）を有し、光走査装置の光偏向器（ＰＧ）の両側に１以上の前記感光性媒体（１００）が配置され、１以上の光源装置（１０）からの光ビームを、光偏向器（ＰＧ、ＲＴ）により偏向させて、光偏向器の両側に配置された複数の感光性媒体（１００）を光走査する画像形成装置（図６）。

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 正凹８角形の凸部
２θＡ 凸部Ａの凸角
Ｅ、Ｆ，Ｇ、Ｈ 正凹８角形の凹部
２θＥ 凹部Ｅの凹角
ＣＴ 中心・中心軸・回転軸
ＬＢＩ 入射光ビーム
ＬＢＲ 反射光ビーム・偏向光ビーム
ＲＴ 回転駆動装置
ＲＴＡ 回転駆動軸（回転軸・中心軸）

特開２００２−２３０８５号公報

Claims (8)

1. 中心軸の回りに回転されて、複数の偏向反射面により光ビームを反射させて偏向させるポリゴンミラーであって、
   前記中心軸に直交する断面形状が、凸部と凹部を交互に配してなる正凹多角形であるポリゴンミラー。
2. 請求項１記載のポリゴンミラーであって、
   前記断面形状における前記凸部の劣角である凸角：２θＰと、前記凹部の劣角である凹角：２θＱとが、
   θＰ＋θＱ≧９０度、θＱ≧６０度
   を満足するポリゴンミラー。
3. 請求項１または２記載のポリゴンミラーであって、
   前記正凹多角形の辺数：ｎが、ｎ＝６以上の偶数であるポリゴンミラー。
4. ポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを中心軸の回りに回転させる回転駆動装置と、を有し、前記ポリゴンミラーが、請求項１ないし３の何れか１項に記載のポリゴンミラーである光偏向器。
5. 光偏向器と、偏向させるべき光ビームを前記光偏向器に照射する１以上の光源装置と、を有する光偏向装置であって、
   前記光偏向器は、請求項４記載の光偏向器であり、
   前記１以上の光源装置は、前記光ビームを、前記光偏向器の前記ポリゴンミラーの中心軸を含む平面内で、前記ポリゴンミラーの前記偏向反射面に入射させる、光偏向装置。
6. 光偏向装置により偏向された偏向光ビームにより、被走査面の光走査を行う光走査装置であって、
   前記光偏向装置は請求項５記載の光偏向装置であり、
   該光偏向装置により偏向された前記偏向光ビームを、前記被走査面上に光スポットとして形成する走査光学系を有する光走査装置。
7. 感光性媒体に光走査により画像データの書き込みを行う画像形成装置であって、
   前記感光性媒体に前記画像データの書き込みを行う前記光走査装置として、請求項６記載の光走査装置を用いる画像形成装置。
8. 請求項７記載の画像形成装置であって、
   複数個の前記感光性媒体を有し、前記光走査装置の前記光偏向器の両側に１以上の前記感光性媒体が配置され、
   前記１以上の光源装置からの前記光ビームを、前記光偏向器により偏向させて、前記光偏向器の両側に配置された複数の前記感光性媒体を光走査する画像形成装置。

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