JP3079770B2 - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、感光体上に光ビーム
による潜像を形成する光ビーム走査装置に係り、特に、
光源からの光ビームを回転多面鏡で偏向して感光体上に
導くようにしたタイプの光ビーム走査装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の光ビーム走査装置として
は、例えば半導体レーザ等の光源からの光束を回転多面
鏡にて偏向し、偏向された光束を結像レンズを介して感
光体上の走査ラインに沿って結像させるようにしたもの
が既に知られている。

【０００３】このようなタイプにおいては、通常回転多
面鏡の一つの反射面で偏向される光束が有効画角（回転
多面鏡から偏向出射される光束の実質画像形成領域の１
／２の角度に相当）の範囲内で隣接する反射面にかから
ないように、回転多面鏡の各反射面の大きさを十分大き
く設定し、有効画角端を超える光束が生成されないよう
に光源を消灯するという制御を行うようにしたものがあ
る。ところが、このタイプにあっては、各反射面を大き
く設定せざるを得ない分、回転多面鏡が大型化してコス
トが嵩むという根本的な技術的課題が生ずる。

【０００４】このような技術的課題を解決するために、
本願発明者は、有効画角端、すなわち、感光体上の実質
走査領域（実質画像形成領域）端において光束の光量が
若干低下しても、画像品質にほとんど影響しないことを
見い出し、回転多面鏡の各反射面を最大限偏向面として
利用すべく、有効画角端においては、光源からの光束の
一部が偏向面として機能している反射面に隣接する反射
面部分に跨って照射されるようにし、もって、各反射面
の大きさが小さく設定されるような光ビーム走査装置を
既に案出した。

【０００５】ところが、このようなタイプにおいては、
偏向面として機能している反射面に隣接する反射面に跨
って照射された光束が光源方向に戻ってしまう現象が見
られ、例えば光源として照射光量をモニタするタイプが
使用されているような状況下では、回転多面鏡からの戻
り光が照射光量のモニタ光量に加算された形になるた
め、光源からの光量出力レベルが大きく変動し、画像品
質を低下させる原因になってしまうという新たな技術的
課題が見い出された。

【０００６】このような技術的課題を解決する手段とし
て、例えばＮ面の回転多面鏡の最大走査角度２π／Ｎよ
りも有効画角の中心線に対する光源からの光束の入射角
度を小さく設定することにより、偏向面として機能して
いる反射面に隣接する反射面からの反射光が光源方向に
戻らないようにすることは可能である。しかしながら、
このタイプにあっては、光源から回転多面鏡に向かう入
射光が結像レンズ等の結像光学系と干渉する位置関係に
なってしまうため、光源からの光を案内するための光学
部品が増加したり、結像光学系との位置関係を考慮した
レイアウトが必要になる分、光源のレイアウトの自由度
が損なわれるばかりか、有効画角を十分に大きくできな
い分、実質画像形成領域を確保する上で、回転多面鏡と
感光体との間の距離を大きくしなければならず、装置自
体の大型化を回避することが難しいという新たな技術的
課題が生じてしまう。

【０００７】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ためになされたものであって、回転多面鏡から光源への
戻り光の発生を回避しながら、回転多面鏡の小型化を実
現でき、しかも、光源の結像光学系とのレイアウト上の
干渉を回避しながら、有効画角を十分大きいものに確保
できるようにした光ビーム走査装置を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１に示すように、画像情報に応じた光ビームＢｍを照
射する光源１と、この光源１から出射された光ビームＢ
ｍを有効画角βの範囲で偏向するＮ個の鏡面からなる回
転多面鏡２と、この回転多面鏡２で偏向された光ビーム
Ｂｍを感光体３上の走査ラインに沿って結像させる結像
光学系４とを備えた光ビーム走査装置において、上記回
転多面鏡２の光ビームＢｍの偏向面として実際に機能し
ている鏡面２ａに隣接する鏡面２ｂに光源１からの有効
画角βの範囲内における光ビームＢｍの一部を跨って照
射させ、感光体３に対する光ビームＢｍの走査面と平行
な面にて、前記光源１から回転多面鏡２に入射する光ビ
ームＢｍの有効画角βの中心線に対する角度αをα＜
（４π／Ｎ）−βとなるように設定すると共に、前記有
効画角βを超える光ビームＢｍの不要走査に対し前記回
転多面鏡２への光ビームＢｍの入射が禁止される入射禁
止手段５を設けたことを特徴とするものである。

【０００９】このような技術的手段において、上記光源
１から回転多面鏡２に出射される光ビームＢｍの照射幅
寸法については、回転多面鏡２の各鏡面の左右方向寸法
よりも小さいものでもよいし、あるいは、回転多面鏡２
の複数の鏡面に常時跨って照射されるものでもよい。ま
た、偏向面として機能している鏡面２ａに隣接する鏡面
２ｂに跨って光源１からの光ビームＢｍが照射される場
合においては、少なくとも有効画角βの範囲内で感光体
３に照射される光ビームＢｍの光量が潜像形成に支障を
きたさないようにすることが必要である。更に、入射禁
止手段５としては、有効画角βを超える光ビーム走査が
行われないように、光源１の照射動作を制御するコント
ローラの消灯タイミングを予め設定したり、あるいは、
有効画角βを超えた光ビーム走査をセンサ等で検出し、
このセンサ出力に応じて光源１から回転多面鏡２に入射
される光ビームＢｍをシャッタ部材等で遮断するように
したものが挙げられる。

【００１０】

【作用】上述したような技術的手段によれば、回転多面
鏡２の光ビームＢｍの偏向面として実際に機能している
鏡面２ａに隣接する鏡面２ｂには、光源１から有効画角
βの範囲内における光ビームＢｍの一部が跨って照射さ
れる。ところが、この発明にあっては、感光体３に対す
る光ビームＢｍの走査面と平行な面にて、上記光源１か
ら回転多面鏡２に入射する光ビームＢｍの有効画角βの
中心線に対する角度αがα＜（４π／Ｎ）−β…とな
るように設定されているため、回転多面鏡２の上記鏡面
２ｂで反射される光ビームＢｍは常時光源１方向から外
れた方向へ導かれる。すなわち、偏向面として実際に機
能している鏡面２ａに隣接する鏡面２ｂからの反射光と
有効画角βの中心線とのなす角度をγとすれば、鏡面２
ａと鏡面２ｂとのなす角度は常に一定で２π／Ｎと表現
できるから、β＋γ＝（２π／Ｎ）×２…の関係が常
に成立する。ここで、上記鏡面２ｂからの反射光が光源
１方向に戻らない条件はγ＞α…であり、この式に
式を代入すれば式が得られるのである。また、この
発明にあっては、入射禁止手段５が有効画角βを超える
光ビームＢｍの不要走査に対し上記回転多面鏡２への光
ビームＢｍの入射を禁止するため、有効画角βを超えた
光ビームＢｍが感光体３上に到達して有効画像になり得
ない不要潜像を形成することはない。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。図２はこの発明が適用されるレ
ーザ走査装置の一実施例の全体構成を示す説明図であ
る。同図において、符号１１はレーザコントローラ１０
（図４，５参照）から送出される画像情報に応じて点滅
する光源としての半導体レーザであり、この実施例で
は、図３に示すように、画像情報に応じてオンオフする
レーザダイオード１１１の後方近傍にモニタ用のフォト
ダイオード１１２を配設し、レーザダイオード１１１の
後方に発散する光束をフォトダイオード１１２にてモニ
タし、その出力に応じてレーザダイオード１１１の駆動
電流を制御することにより、レーザダイオード１１１の
出力光量レベルを調整するものである。

【００１２】また、上記半導体レーザ１１から出射され
た発散性光束Ｂ１はコリメータレンズ１２によって平行
光束とされた後、反射ミラー１４を介して回転多面鏡１
５（この実施例では６個の鏡面からなるものを使用）の
偏向面として機能する鏡面１５ａに対し入射されるよう
になっており、この実施例では、鏡面１５ａへの入射光
は鏡面１５ａの左右方向幅よりも狭い寸法で左右方向に
線状に収斂されたものとして与えられている。そして、
この回転多面鏡１５は、入射された光束Ｂ２を有効画角
β（図４，図５参照）の範囲で偏向し、感光ドラム２０
側へ向けて照射するようになっている。更に、この実施
例において、符号１６は回転多面鏡１５の偏向面である
鏡面１５ａにて偏向される光束Ｂ２を感光ドラム２０の
走査ラインに沿って結像させる結像レンズ、符号１３は
シリンドリカルレンズ、及び１７，１８は結像レンズ１
６を通過した光束を感光ドラム２０側へ導くシリンドリ
カルミラー、１９は防塵用のウインドウガラスである。

【００１３】また、この実施例では、レーザコントロー
ラ１０は、半導体レーザ１１による有効画角β内の実質
走査領域Ｓ（図４，図５参照）の前段階において半導体
レーザ１１を一時的に点灯させ、回転多面鏡１５の鏡面
１５ａにて偏向された光束Ｂ２を感光ドラム２０の実質
走査領域Ｓの手前側に位置する前走査領域Ｓｆ（図４，
図５参照）に導く所謂前走査を行うようになっている。
そして、上記前走査領域Ｓｆに対応した箇所にはピック
アップミラー２１を介して走査開始タイミング検出セン
サ２２が配設され、ピックアップミラー２１からの反射
光が走査開始タイミング検出センサ２２に入射されるよ
うになっており、レーザコントローラ１０は、上記走査
開始タイミング検出センサ２２の反射光検出タイミング
を基準として、実質走査領域Ｓの画像書き込みタイミン
グを決定し、半導体レーザ１１による実質走査を行うよ
うになっている。

【００１４】特に、この実施例においては、半導体レー
ザ１１からの入射光束と回転多面鏡１５との相対位置関
係が極めて重要であり、図４及び図５（この実施例にお
けるレーザ走査装置を平面的に示した模式図）に基づい
て説明する。同図において、αは半導体レーザ１１から
回転多面鏡１５への入射光束Ｂ１と有効画角βの中心線
ｍ（結像レンズ１６の光軸に相当）とのなす角度、βは
有効画角であり、この実施例では、βを４５゜とし、α
＜｛４π／６（回転多面鏡１５の鏡面数）｝−β＝７５
゜の関係を満足するようにαが選定されている。また、
有効画角β端、すなわち、感光ドラム２０の実質走査領
域Ｓ端を走査する場合には、半導体レーザ１１からの入
射光束Ｂ１が回転多面鏡１５の偏向面として機能する鏡
面１５ａに隣接する鏡面１５ｂあるいは１５ｃに跨って
照射されるようになっており、レーザコントローラ１０
は実質走査領域Ｓの後方側に対する走査が行われないよ
うに実質走査領域Ｓの走査が終了した段階で、半導体レ
ーザ１１を消灯するようになっている。

【００１５】次に、この実施例に係るレーザ走査装置の
作動について説明する。先ず、レーザコントローラ１０
は、実質走査を行う前に前走査を行い、半導体レーザ１
１を点灯する。このとき、半導体レーザ１１からの光束
Ｂ０は、図４に二点鎖線で示すように、回転多面鏡１５
の偏向面として機能する鏡面１５ａ及びこれに隣接する
鏡面１５ｃに跨って照射され、図６に示すように、鏡面
１５ａにて光束Ｂ０のｘ１％＝約７０％程度の光量をも
って有効画角βより大きい画角で反射され、結像レンズ
１６を介して走査開始タイミング検出センサ１９に入射
される。尚、鏡面１５ｃにて反射された光束は感光ドラ
ム２０及び半導体レーザ１１の方向と異なる方向へ照射
されるため、鏡面１５ｃからの反射光束が半導体レーザ
１１の光量制御や感光ドラム２０上での潜像形成動作に
支障をきたす懸念は全くない。

【００１６】次いで、レーザコントローラ１０は、走査
開始タイミング検出センサ２２からの信号を受けて実質
走査領域Ｓの書き込み開始タイミングを決定し、半導体
レーザ１１による潜像形成動作を開始する。今、実質走
査開始時点においては、半導体レーザ１１からの光束Ｂ
１の大部分は、図４に示すように、実質的に偏向面とし
て機能する鏡面１５ａに照射されるが、上記光束Ｂ１の
一部は鏡面１５ａに隣接する鏡面１５ｃに照射される。
このとき、鏡面１５ａからの反射光束Ｂ２が有効画角β
端の角度をもって偏向され、感光ドラム２０の実質走査
領域Ｓ端に導かれるが、図６に示すように、反射光束Ｂ
２の光量は十分に確保される（この実施例では光束Ｂ１
のｘ２％＝約９５％程度）ため、実質走査領域Ｓ端の潜
像形成に支障をきたすことはない。一方、上記鏡面１５
ｃからの反射光束Ｂ３は半導体レーザ１１及び感光ドラ
ム２０以外の方向に向かって偏向され、遮光ないし光吸
収の処置を行い、装置内の光散乱を防止することが望ま
しい。しかしながら、この鏡面１５ｃからの反射光量は
極めて少ない（この実施例では光束Ｂ１の光量の５％程
度）ため、反射光束Ｂ３が半導体レーザ１１の光量制御
や感光ドラム２０上での潜像形成動作に支障をきたすこ
とはない。

【００１７】また、実質走査開始時点を過ぎると、半導
体レーザ１１からの光束Ｂ１は回転多面鏡１５の実質的
に偏向面として機能する鏡面１５ａのみに照射され、感
光ドラム２０上の実質走査領域Ｓに沿って順次導かれ
る。そして、実質走査終了時点になると、半導体レーザ
１１からの光束Ｂ１の大部分は、図５に示すように、実
質的に偏向面として機能する鏡面１５ａに照射される
が、上記光束Ｂ１の一部は鏡面１５ａに隣接する鏡面１
５ｂに照射される。このとき、鏡面１５ａからの反射光
束Ｂ２が有効画角β端の角度をもって偏向され、感光ド
ラム２０の実質走査領域Ｓ端に導かれるが、図６に示す
ように、反射光束Ｂ２の光量は十分に確保される（この
実施例では光束Ｂ１のｘ２％＝約９５％程度）ため、実
質走査領域Ｓ端の潜像形成に支障をきたすことはない。
一方、上記鏡面１５ｂからの反射光束Ｂ４は半導体レー
ザ１１及び感光ドラム２０以外の方向に向かって偏向さ
れ（反射光束Ｂ４の有効画角βの中心線に対する角度γ
＞αの関係にある）、しかも、この鏡面１５ｂからの反
射光量は極めて少ない（この実施例では光束Ｂ１の光量
の５％程度）ため、反射光束Ｂ４が半導体レーザ１１の
光量制御や感光ドラム２０上での潜像形成動作に支障を
きたすことはない。

【００１８】尚、上記実施例にあっては、半導体レーザ
１１からの光束Ｂ１が回転多面鏡１５の鏡面１５ａより
も小さい場合について説明しているが、これに限定され
るものではなく、例えば図７に示すように、半導体レー
ザ１１からの光束Ｂ１を回転多面鏡１５の鏡面１５ａの
複数倍に設定し、上記光束Ｂ１を常時偏向面としての鏡
面１５ａと隣接する鏡面１５ｂ等とに跨らせて照射させ
るようなタイプについても同様に設定することが可能で
ある。また、両側の隣接面に跨って照射するようにした
が、どちらか片側の隣接面のみ跨って照射するようにし
てもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、光源からの入射光と回転多面体との相対位置関係
を工夫し、回転多面体の実質的な偏向面として機能する
鏡面と隣接する鏡面に光源からの入射光を跨らせたとし
ても、実質的偏向面として機能する鏡面の隣接鏡面から
の反射光を光源方向及び感光体方向から外れた方向へ導
くようにしたので、回転多面鏡から光源への戻り光の発
生を回避して、光源の出力変動に伴う画像品質の低下を
有効に防止しながら、回転多面鏡の小型化を実現するこ
とができ、しかも、光源の結像光学系とのレイアウト上
の干渉を回避しながら、有効画角を十分大きいものに確
保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る光ビーム走査装置の構成を示
す説明図である。

【図２】 この発明が適用されるレーザ走査装置の一実
施例を示す説明図である。

【図３】 実施例で使用される半導体レーザの構成を示
す説明図である。

【図４】 実施例に係るレーザ走査装置の実質走査開始
時点の作動状態を示す説明図である。

【図５】 実施例に係るレーザ走査装置の実質走査終了
時点の作動状態を示す説明図である。

【図６】 実施例に係るレーザ走査装置の動作タイミン
グ及び感光ドラム上の光量変化状態を示す説明図であ
る。

【図７】 この発明が適用されるレーザ走査装置の他の
実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…光源，２…回転多面鏡，２ａ，２ｂ…鏡面，３…感
光体，４…結像光学系，５…入射禁止手段，α…光源か
らの入射光と有効画角βの中心線とのなす角度，β…有
効画角，γ…鏡面２ｂからの反射光と有効画角βの中心
線とのなす角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10 B41J 2/44 H04N 1/113

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報に応じた光ビーム（Ｂｍ）を照
   射する光源（１）と、この光源（１）から出射された光
   ビーム（Ｂｍ）を有効画角（β）の範囲で偏向するＮ個
   の鏡面からなる回転多面鏡（２）と、この回転多面鏡
   （２）で偏向された光ビーム（Ｂｍ）を感光体（３）上
   の走査ラインに沿って結像させる結像光学系（４）とを
   備えた光ビーム走査装置において、上記回転多面鏡
   （２）の光ビーム（Ｂｍ）の偏向面として実際に機能し
   ている鏡面（２ａ）に隣接する鏡面（２ｂ）に光源
   （１）からの有効画角（β）の範囲内における光ビーム
   （Ｂｍ）の一部を跨って照射させ、感光体（３）に対す
   る光ビーム（Ｂｍ）の走査面と平行な面にて、前記光源
   （１）から回転多面鏡（２）に入射する光ビーム（Ｂ
   ｍ）の有効画角（β）の中心線に対する角度αをα＜
   （４π／Ｎ）−βとなるように設定すると共に、前記有
   効画角（β）を超える光ビーム（Ｂｍ）の不要走査に対
   し前記回転多面鏡（２）への光ビーム（Ｂｍ）の入射が
   禁止される入射禁止手段（５）を設けたことを特徴とす
   る光ビーム走査装置。