JP3446448B2 - 光学走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学走査装置に係
り、特に、偏向手段による偏向方向に沿った偏向手段の
反射面の幅よりも前記偏向方向に沿った幅の広い光ビー
ムを偏向手段に入射する光学走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタやデジタル複写機
等の画像記録装置に適用される光学走査装置は、画像信
号に従って変調された光ビームを射出する光源、光ビー
ムを走査させるための回転多面鏡等の偏向手段、走査さ
れた光ビームを被走査面上に結像させる走査レンズ等か
ら構成されている。

【０００３】この種の光学走査装置では、光源から射出
された光ビームを、プレポリゴン光学系により、回転多
面鏡の反射面幅よりも幅の狭い（１／３程度の）平行光
として回転多面鏡に入射する構成、すなわちアンダフィ
ルド(UnderFilled) タイプが広く用いられている。アン
ダフィルドタイプの光学走査装置は、光源から射出され
た光ビームを有効に利用することができると共に、回転
多面鏡により走査された光ビームのビーム径及び光量が
回転多面鏡による光ビームの偏向角度に拘らず略一定と
なる。

【０００４】ところで、レーザビームプリンタやデジタ
ル複写機等の画像記録装置では処理速度の向上、記録画
像の高解像度化が常に要求されているが、この処理速度
の向上、記録画像の高解像度化には、光学走査装置の処
理速度（単位時間当りの光ビームの走査回数）の向上が
必須である。

【０００５】光学走査装置の単位時間当りの光ビームの
走査回数を向上させるには、まず回転多面鏡の回転速度
を高速化することが考えられる。しかし、回転多面鏡を
駆動するモータの回転速度は、高コストであるので使用
しないことが望ましい空気軸受をモータの軸受として用
いたとしても限度があり、回転多面鏡の回転速度の高速
化による処理速度の向上には限界がある。また、回転多
面鏡の反射面の数を多くすることも考えられるが、反射
面の面幅を変えることなく反射面の数のみ増やしたとす
ると、回転多面鏡の大型化、重量の増大を招き、通常の
モータでは駆動が困難となる。

【０００６】これに対し、光源から射出された光ビーム
を、プレポリゴン光学系により、回転多面鏡の反射面幅
よりも幅の広い（例えば４／３程度）平行光として回転
多面鏡に入射する構成、すなわちオーバフィルド(OverF
illed)タイプの光学走査装置では、アンダフィルドタイ
プの光学走査装置と比較して、回転多面鏡の大型化、重
量の増大を招くことなく回転多面鏡の反射面数を多くす
ることができるので、単位時間当りの光ビームの走査回
数の向上が容易であり、単位時間当りの走査回数を同じ
とした場合には回転多面鏡を駆動するモータのコストを
低減することができる。

【０００７】しかしながら、オーバフィルドタイプの光
学走査装置では、回転多面鏡に対し複数の反射面に跨が
るように光ビームが入射されるので、入射された光ビー
ムを走査レンズ側に反射する主反射面以外の反射面（例
えば主反射面に隣接する反射面）で反射された光束が、
光源側へ戻った後に光源で反射されて主反射面に入射さ
れることにより、前記主反射面以外の反射面で反射され
た光束が迷光として被走査面上に照射されるという問題
があった。

【０００８】このため特開平6-214182号公報には、Ｘ個
の反射面が形成されている回転多面鏡に入射される光ビ
ームの光軸（第１光軸）と、光ビームが回転多面鏡によ
り光ビームの偏向範囲の中央に向けて偏向されるときの
光ビームの光軸（第２光軸）との成す角度φを、 φ＝２（Ω±（１／２）θ） …（１） とすることが記載されている。但し、Ω＝３６０／Ｘ、
θは第２光軸を基準（θ＝０）としたときの回転多面鏡
による光ビームの最大偏向角度である。上記によれば、
主反射面で反射されて偏向・走査された光ビームが被走
査面上に照射されていない非画像記録期間にのみ、主反
射面に隣接する反射面で反射された光束が迷光として被
走査面上に照射されることになるので、非画像記録期間
には光源からの光ビームの射出を停止させる等により、
迷光が非照射面上に照射されることを防止することがで
きる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記で
は第１光軸と第２光軸との成す角度φを、（１）式を満
足するように定めているので、光学走査装置を構成する
各光学素子の配置に制約があり、被走査面上を走査され
る光ビームのビーム径が、走査方向に沿った一端から他
端に亘って略一定となるように光学走査装置の各光学素
子を配置することが困難であった。

【００１０】例えば、１８個の反射面が形成されている
回転多面鏡を備え、回転多面鏡による光ビームの最大偏
向角度θ＝17.5°とし、回転多面鏡によって偏向された
光ビームによって形成される偏向平面内における偏向範
囲の側方から回転多面鏡に光ビームを入射すると共に、
被走査面上を走査される光ビームの被走査面上における
軌跡が12.5インチの長さのラインとなるように光ビーム
を結像させる光学走査装置において、上記数値を（１）
式に代入して第１光軸と第２光軸との成す角度φを求め
ると、 φ＝２｛(360/18)±(17.5/2)｝＝57.5°又は22.5° となる。

【００１１】前述の公報ではφ＝57.5°を採用している
が、この場合に被走査面上を走査される光ビームの前記
ラインの両端部におけるＦナンバー（Ｆナンバー＝光学
系の焦点距離ｆ÷回転多面鏡から射出される光ビームの
ビーム幅Ｄ、但し、Ｄ＝Ｐφ×ｔａｎ(180°÷Ｘ) ×ｃ
ｏｓ｛（φ±θ）÷２｝、Ｐφ：回転多面鏡に内接する
円の直径、Ｘ：回転多面鏡の反射面数）の比は、回転多
面鏡による光ビームの偏向範囲のうち回転多面鏡に入射
される光ビームの光路に近い側の端部へ偏向された光ビ
ームが結像される側の前記ラインの端部におけるＦナン
バーをＦ₁ 、前記偏向範囲のうち回転多面鏡に入射され
る光ビームの光路に近い側と反対側の端部へ偏向された
光ビームが結像される側の前記ラインの端部におけるＦ
ナンバーをＦ₂ とすると、Ｆ₁ ：Ｆ₂ ＝１：1.18とな
る。

【００１２】また、上記において回転多面鏡の反射面数
が１２個であった場合には、第１光軸と第２光軸との成
す角度φは、 φ＝２｛(360/12)±(17.5/2)｝＝77.5° となり、この場合に被走査面上の前記ラインの両端にお
けるＦナンバーの比は、Ｆ₁ ：Ｆ₂ ＝１：1.28となる。

【００１３】このように、前述の公報に記載の技術によ
れば、回転多面鏡の反射面の数が少なくなるに従って、
第１光軸と第２光軸との成す角度φが大きくなり、被走
査面上に照射される光ビームの走査方向両端におけるＦ
ナンバーの比が大きくなるという問題があった。被走査
面上を走査される光ビームのビーム径は、光ビームの波
長λとＦナンバーとの積に略正比例するので、上記のよ
うにＦナンバーの比が大きいと、被走査面上を走査され
る光ビームの走査方向両端におけるビーム径の比も大き
く（ビーム径の変動幅が大きく）なり、記録画像の画質
に悪影響を及ぼすことになる。

【００１４】前述した、最大偏向角度θ＝17.5°、被走
査面上における光ビームの軌跡が12.5インチの長さのラ
インとなるように光ビームを結像させる光学走査装置に
おいて、仮に第１光軸と第２光軸との成す角度φ＝30°
とした場合には、Ｆナンバーの比がＦ₁ ：Ｆ₂ ＝１：1.
09と小さくなることからも明らかなように、Ｆナンバー
の比を小さくするには角度φを小さくすることが有効で
あるが、前述の公報に記載の技術では角度φに制限があ
るので、Ｆナンバーの比が小さくなりビーム径の変動幅
が小さくなるように各光学素子を配置することは困難で
あった。

【００１５】また、前述の公報に記載の技術では、主反
射面に隣接する反射面で反射された光束の少なくとも一
部が光源に入射されることになるが、この光源に入射さ
れる光束が光源に対して悪影響を及ぼし、光源に対する
信頼性が低下する恐れもあった。

【００１６】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、偏向手段の反射面で光源側へ反射された光束が被走
査面上に結像されることを防止でき、かつ光学性能の低
下を回避するように設計することが容易な光学走査装置
を得ることが目的である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、光源と、入射された光束を反
射面で反射して偏向すると共に、前記反射面の向きを所
定方向に沿って変化させることにより、入射された光束
の偏向方向を前記所定方向に沿って変化させる偏向手段
と、前記光源から入射された光束を、前記所定方向に沿
った幅が前記偏向手段の反射面よりも広い光束として、
前記偏向手段に結像させる第１の光学系と、前記偏向手
段によって偏向された光束を被走査面上に結像させる第
２の光学系と、前記第１の光学系に備えられると共に、
前記光源と前記偏向手段との間に配置され前記所定方向
に相当する第１の方向と直交する第２の方向に沿った寸
法がＷの開口が形成されたアパーチャと、前記アパーチ
ャと前記偏向手段との間に配置され、前記所定方向に相
当する方向と直交する方向に沿って反射面が傾斜され、
前記偏向手段の反射面に対し前記所定方向と直交する方
向に沿って傾斜した角度で光束を入射するミラーと、を
備え、前記偏向手段への光の入射は、前記偏向手段によ
る光の偏向範囲の側方からの入射であり、前記第１の光
学系は、前記偏向手段の反射面で反射されて前記アパー
チャ側へ戻ってくる光束の前記第２の方向に沿った幅を
Ｓとすると、前記第２の方向に沿ったアパーチャの開口
の中心に対し、アパーチャ側へ戻ってくる光束のアパー
チャ配設位置における光軸の位置が、前記第２の方向に
沿って（Ｗ＋Ｓ）÷２以上偏倚するように、偏向手段の
反射面に対し前記所定方向と直交する方向に沿って傾斜
した角度で光束を入射することを特徴とする。

【００１８】請求項１記載の発明では、例として図１
（Ａ）にも示すように、光源１０と偏向手段（図１では
偏向手段の反射面に符号１２を付して示す）との間に、
所定方向（偏向手段による偏向方向）に相当する第１の
方向と直交する第２の方向（図１における上下方向）に
沿った寸法がＷの開口が形成されたアパーチャ１４が配
置されており、前記第２の方向に沿ったアパーチャ１４
の開口の中心に対し、アパーチャ１４側へ戻ってくる光
束のアパーチャ１４配設位置における光軸の位置が、前
記第２の方向に沿って（Ｗ＋Ｓ）÷２（但し、Ｓ：偏向
手段の反射面１２で反射されてアパーチャ１４側へ戻っ
てくる光束の前記第２の方向に沿った幅）以上偏倚する
ように、偏向手段の反射面１２に対し所定方向と直交す
る方向に沿って傾斜した角度で光束を入射している。

【００１９】これにより、偏向手段に入射された光束の
一部が反射面１２で反射されてアパーチャ１４側（光源
１０側）へ戻ってきたとしても、図１（Ａ）からも明ら
かなように、アパーチャ１４側へ戻ってきた光束は全て
アパーチャ１４の開口が設けられていない部分に照射さ
れるので、アパーチャ１４側へ戻ってきた光束がアパー
チャ１４の開口を透過して光源１０側へ達することが阻
止される。従って、偏向手段の反射面で光源側へ反射さ
れた光束が光源で反射されて被走査面上に結像されるこ
とを防止できる。

【００２０】また請求項１の発明では、偏向手段へ入射
される光束の光軸と、偏向手段から射出されて第２の光
学系へ向かう光束の光軸との成す角度を制限することな
く、偏向手段で光源側へ反射された光束が被走査面上に
結像されることを防止できるので、光学性能の低下を回
避できるように前記角度の大きさを定めることも可能で
あり、光学性能の低下を回避するように光学系を設計す
ることも容易である。更に、請求項１の発明では、偏向
手段で光源側へ反射された光束が光源に入射されないの
で、光源に対する信頼性も向上する。

【００２１】請求項２記載の発明は、光源と、入射され
た光束を反射面で反射して偏向すると共に、前記反射面
の向きを所定方向に沿って変化させることにより、入射
された光束の偏向方向を前記所定方向に沿って変化させ
る偏向手段と、前記光源から入射された光束を、前記所
定方向に沿った幅が前記偏向手段の反射面よりも広い光
束として、前記偏向手段に結像させる第１の光学系と、
前記偏向手段によって偏向された光束を被走査面上に結
像させる第２の光学系と、前記第１の光学系を構成する
と共に、前記光源と前記偏向手段との間に配置され、前
記所定方向に相当する第１の方向と直交する第２の方向
に沿った外形寸法がＷである光学素子と、 前記光学素
子と前記偏向手段との間に配置され、前記所定方向に相
当する方向と直交する方向に沿って反射面が傾斜され、
前記偏向手段の反射面に対し前記所定方向と直交する方
向に沿って傾斜した角度で光束を入射するミラーと、を
備え、 前記偏向手段への光の入射は、前記偏向手段に
よる光の偏向範囲の側方からの入射であり、前記第１の
光学系は、前記偏向手段の反射面で反射されて前記光学
素子側へ戻ってくる光束の前記第２の方向に沿った幅を
Ｓとすると、前記第２の方向に沿った前記所定の光学素
子の中心に対し、前記所定の光学素子側へ戻ってくる光
束の前記所定の光学素子配設位置における光軸の位置
が、前記所定方向に相当する方向と直交する方向に沿っ
て（Ｗ＋Ｓ）÷２以上偏倚するように、偏向手段の反射
面に対し前記所定方向と直交する方向に沿って傾斜した
角度で光束を入射することを特徴とする。

【００２２】請求項２記載の発明では、所定方向に相当
する第１の方向と直交する第２の方向に沿った所定の光
学素子の中心に対し、所定の光学素子側へ戻ってくる光
束の所定の光学素子配設位置における光軸の位置が、前
記第２の方向に沿って（Ｗ＋Ｓ）÷２以上偏倚するよう
に、偏向手段の反射面に対し所定方向と直交する方向に
沿って傾斜した角度で光束を入射するようにしているの
で、偏向手段に入射された光束の一部が反射面で反射さ
れて所定の光学素子側へ戻ってきたとしても、前記光束
が所定の光学素子に入射されることはなく、前記光束が
光源に達することが阻止される。

【００２３】従って、請求項１と同様に、偏向手段の反
射面で光源側へ反射された光束が光源で反射されて被走
査面上に結像されることを防止できると共に、光学性能
の低下を回避するように光学系を設計することも容易で
あり、更に光源に対する信頼性も向上する。なお、請求
項２の発明における所定の光学素子としては、光源と偏
向手段との間に配置された任意の光学素子を適用可能で
あるが、所定の光学素子としてなるべく光源に近い側に
配置された光学素子を適用した方が、偏向手段に入射す
る光束の所定方向と直交する方向に沿った入射角度を小
さくできるので好ましい。

【００２４】ところで、偏向手段の反射面に対し所定方
向と直交する方向に沿って傾斜した角度で光束を入射す
ることは、例えば図１にも示しているように、光源から
射出される光束の光軸が所定方向と直交する方向に沿っ
て傾斜するように、光源を傾けて配置することにより実
現できるが、この場合、光源及び第１の光学系を構成す
る各光学素子を取付ける基準面を、光束の光軸に合わせ
て傾斜させる必要がある。このため、光学走査装置の筐
体を高精度に製造することが困難になると共に、傾斜し
た基準面に各光学素子を取付けるので光学素子の組付位
置の誤差が生じ易いという問題も生ずる。

【００２５】また、請求項１、請求項２に記載の発明
は、前記アパーチャと前記偏向手段との間、または、前
記光学素子と前記偏向手段との間に配置され、前記所定
方向に相当する方向と直交する方向に沿って反射面が傾
斜されたミラーを備えており、前記ミラーにより、偏向
手段の反射面に対し、前記所定方向と直交する方向に沿
って傾斜した角度で光束を入射することを特徴としてい
る。

【００２６】上記構成によれば、偏向手段に入射される
光束の光軸をミラーにより傾斜させているので、少なく
とも光源（光源とミラーとの間に光学素子が配置されて
いる場合にはこの光学素子も）を取付ける基準面を水平
とすることができ、本発明に係る光学走査装置を容易か
つ精度良く製造することができると共に、光学素子の組
付位置の誤差も生じにくくなる。

【００２７】なお、請求項１の発明において、アパーチ
ャと偏向手段との間に、ミラーが設けられていない場合
（例えば図１（Ａ）に示すように光源１０から射出され
る光束の光軸が傾斜するように光源１０を傾けて配置し
た場合、或いは図１（Ｂ）に示すようにミラー１６を光
源１０とアパーチャ１４との間に配置した場合等）に
は、偏向手段とアパーチャとの間の距離（偏向手段とア
パーチャとの間の光束の光路を、偏向手段の反射面に対
して垂直かつ偏向手段の偏向方向に平行な仮想平面Ｍに
線として投影したときの該線の長さ）をＬとし、光源１
０から偏向手段へ向かう光束の光軸が、前記第２の方向
に沿ったアパーチャ１４の開口の中心を通るとすると、
偏向手段の反射面１２に入射する光束の光軸の所定方向
と直交する方向に沿った傾斜角度θを θ≧ｔａｎ^-1｛（Ｗ＋Ｓ）÷４Ｌ｝ …（２） とすれば、アパーチャ１４側へ戻ってくる光束のアパー
チャ１４配設位置における光軸の位置が、アパーチャ１
４の開口の中心に対し前記第２の方向に沿って（Ｗ＋
Ｓ）÷２以上偏倚することになる。

【００２８】なお請求項２の発明において、所定の光学
素子と偏向手段との間に、ミラーが設けられていない場
合にも、所定の光学素子の前記第２の方向に沿った外形
寸法をＷ、所定の光学素子と偏向手段との間の距離（所
定の光学素子と偏向手段との間の光束の光路を前記仮想
平面Ｍに線として投影したときの該線の長さ）をＬと
し、光源から偏向手段へ向かう光束の光軸が前記第２の
方向に沿った所定の光学素子の中心を通るとすれば、先
の（２）式により傾斜角度θを求めることができる。

【００２９】また請求項１の発明において、アパーチャ
と偏向手段との間に、ミラーが設けられている場合（例
として図１（Ｃ）参照）には、ミラーと偏向手段との距
離（ミラーと偏向手段との間の光束の光路を前記仮想平
面Ｍに線として投影したときの該線の長さ）をＬ₁ 、ミ
ラーとアパーチャとの間の距離（ミラーとアパーチャと
の間の光束の光路を前記仮想平面Ｍに線として投影した
ときの該線の長さ）をＬ₂ とし、光源１０から偏向手段
へ向かう光束の光軸が、アパーチャ１４配設位置におい
て前記第２の方向に沿ったアパーチャ１４の開口の中心
を通るとすると、 ２Ｌ₁ ｔａｎθ₀ ＋Ｌ₂ ｔａｎ２θ₀ ＝（Ｗ＋Ｓ）÷２ …（３） を満足する傾斜角度θ₀ を求め、偏向手段の反射面１２
に入射する光束の光軸の前記所定方向と直交する方向に
沿った傾斜角度θを、上記で求めた傾斜角度θ₀以上と
すれば、アパーチャ１４側へ戻ってくる光束のアパーチ
ャ１４配設位置における光軸の位置が、アパーチャ１４
の開口の中心に対し前記第２の方向に沿って（Ｗ＋Ｓ）
÷２以上偏倚することになる。

【００３０】また請求項２の発明において、所定の光学
素子と偏向手段との間に、ミラーが設けられている場合
にも、ミラーと偏向手段との距離（ミラーと偏向手段と
の間の光束の光路を前記仮想平面Ｍに線として投影した
ときの該線の長さ）をＬ₁ 、所定の光学素子とミラーと
の間の距離（所定の光学素子とミラーとの間の光束の光
路を前記仮想平面Ｍに線として投影したときの該線の長
さ）をＬ₂ とし、光源から偏向手段へ向かう光束の光軸
が、所定の光学素子配設位置において前記第２の方向に
沿った所定の光学素子の中心を通るとすれば、先の
（３）式を用いて傾斜角度θを求めることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態の一例を詳細に説明する。なお、以下では本発明
に支障の無い数値を用いて説明するが、本発明は以下に
記載した数値に限定されるものではない。

【００３２】〔第１実施形態〕図２には、本第１実施形
態に係る光学走査装置２０が示されている。光学走査装
置２０の筐体２０Ａの略中央には、本発明の偏向手段と
しての回転多面鏡２２が配置されている。

【００３３】回転多面鏡２２は正多角柱状とされ、その
側面には複数の反射面が形成されており、各反射面が鉛
直方向に沿うように配置されている。回転多面鏡２２
は、回転軸Ｏを中心として図示しないモータ等の駆動手
段により所定の角速度で回転される。この回転多面鏡２
２の回転に伴い、回転多面鏡２２の反射面に入射された
光ビームは、反射面で反射されると共に等角速度で偏向
・走査される。また回転多面鏡２２の光ビーム射出側に
は、２個のレンズ２４Ａ、２４Ｂから成る焦点距離286.
5mm のｆθレンズ２４が配置されており、回転多面鏡２
２で偏向された光ビームはｆθレンズ２４を透過する。

【００３４】なお、以下では回転多面鏡２２による光ビ
ームの偏向方向を主走査方向、主走査方向に直交する方
向を副走査方向と称する。

【００３５】筐体２０Ａの側部には、光源としてのレー
ザダイオード（以下、ＬＤという）２６を備えたレーザ
ダイオードアッセンブリが取付けられている。ＬＤ２６
は図示しないドライバに接続されており、前記ドライバ
により画像信号に応じてオンオフ制御される。ＬＤ２６
からは、水平方向及び鉛直方向に沿って各々異なる拡が
り角で発散する光ビームが射出される。ＬＤ２６の光ビ
ーム射出側には、焦点距離が12.5mmのコリメータレンズ
２８（図２ではコリメータレンズがレンズホルダに保持
されている状態の外観を示す）が配置されている。

【００３６】ＬＤ２６及びコリメータレンズ２８は、コ
リメータレンズ２８から射出される光ビームを緩やかな
発散光とするため、コリメータレンズ２８の焦点位置よ
りも0.8mm 内側にＬＤ２６が位置するように互いの距離
が調整されている。

【００３７】コリメータレンズ２８の光ビーム射出側に
は、請求項１に記載のアパーチャに相当する、ビーム整
形用のアパーチャ３０が配置されている。アパーチャ３
０には、副走査方向に相当する方向（第２の方向）に沿
った寸法Ｗ＝1.7mm の開口（図３参照）が形成されてい
る。アパーチャ３０は、コリメータレンズ２８から射出
された光ビームの光軸が、開口の副走査方向に相当する
方向に沿った中央を通過するように位置が調整されてお
り、コリメータレンズ２８から発散光として射出された
光ビームのうち、光軸を中心とする中央部分の光のみが
アパーチャ３０を通過する。

【００３８】アパーチャ３０の光ビーム射出側には、副
走査方向に相当する方向にのみパワーを有するシリンド
リカルレンズ３２が配置されている。アパーチャ３０を
通過した光ビームはシリンドリカルレンズ３２により、
副走査方向に相当する方向に沿ったビーム幅が、回転多
面鏡２２の反射面近傍で最小となるように収束される。

【００３９】また、シリンドリカルレンズ３２の光ビー
ム射出側には、筐体２０Ａのレーザダイオードアッセン
ブリが取付けられている側部と反対側の側部近傍に、折
返ミラー３４が配置されており、シリンドリカルレンズ
３２から射出された光ビームは折返ミラー３４によって
回転多面鏡２２側へ反射される。また、折返ミラー３４
と回転多面鏡２２との間には凸レンズ３６が配置されて
いる。ＬＤ２６から射出された光ビームは、コリメータ
レンズ２８及び凸レンズ３６により、主走査方向に沿っ
たビーム幅が回転多面鏡２２の反射面の面幅よりも広い
略平行な光ビームとされて回転多面鏡２２に入射される
（オーバフィルドタイプ）。

【００４０】なお、本第１実施形態では、凸レンズ３６
から回転多面鏡２２に入射される光ビームの光軸（第１
光軸）と、回転多面鏡２２に入射された光ビームが回転
多面鏡２２により光ビームの偏向範囲の中央に向けて偏
向されるときの光ビームの光軸（第２光軸）と、の成す
角度φが45°とされており、アパーチャ３０から折返ミ
ラー３４を介して回転多面鏡２２へ至る距離（水平方向
に沿った距離）Ｌは257.3mm とされている。

【００４１】また本第１実施形態では、図３に示すよう
に、回転多面鏡の反射面（符号２２Ａを付して示す）に
対し光軸が副走査方向に沿って角度θだけ傾斜した角度
で光ビームが入射されるように、ＬＤ２６及びコリメー
タレンズ２８が傾けて配置されている。なお、図２では
折返ミラー３４（及び凸レンズ３６）の図示を省略して
いるが、本第１実施形態では、折返ミラー３４は反射面
が鉛直方向に沿うように配置されており、折返ミラー３
４に入射された光ビームは、副走査方向に相当する方向
に沿った光軸の角度が変化することなく折返ミラー３４
から射出される。

【００４２】また、ｆθレンズ２４の光ビーム射出側に
は平面ミラー３８が配置されており、平面ミラー３８の
光ビーム射出側には、副走査方向に相当する方向にのみ
パワーを有し回転多面鏡２２の面倒れ補正を行うための
シリンドリカルミラー４０が配置されている。シリンド
リカルミラー４０の光ビーム射出側には、筐体２０Ａに
設けられた光ビームが通過するための開口が位置してお
り、この開口には筐体２０Ａ内への塵埃の侵入を防止す
るためのウインドウ４２が取付けられている。ｆθレン
ズ２４を透過した光ビームは、平面ミラー３８、シリン
ドリカルミラー４０で順に反射され、ウインドウ４２を
透過して筐体の外部へ射出される。

【００４３】また、光学走査装置２０の下方側には感光
体ドラム４４が配置されており、ウインドウ４２を透過
した光ビームは、前述したｆθレンズ２４の作用によ
り、感光体ドラム４４の周面（被走査面）に光スポット
として結像されると共に、感光体ドラム４４の周面上を
一定速度で走査される。感光体ドラム４４は図示しない
モータの駆動力が伝達されて回転される。この感光体ド
ラム４４の回転により副走査が行われ、感光体ドラム４
４の周面上に画像（潜像）が形成される。

【００４４】なお、本第１実施形態では回転多面鏡２２
による光ビームの最大偏向角度が±23°とされており、
感光体ドラム４４の周面上を走査される光ビームの感光
体ドラム４４の周面上における軌跡は230mm の長さのラ
インとなる。

【００４５】次に本第１実施形態の作用を説明する。前
述したように、回転多面鏡２２に入射される光ビーム
は、主走査方向に沿ったビーム幅が回転多面鏡２２の反
射面の面幅よりも広い略平行な光ビームであるので、回
転多面鏡２２に設けられている複数の反射面のうち入射
光ビームをｆθレンズ２４へ向けて反射する状態となっ
ている反射面（以下、この反射面を「主反射面」と称す
る）に隣り合う反射面にも光ビームが入射される。この
ため、回転多面鏡２２の回転に伴い、回転多面鏡２２の
向きが入射された光ビームを所定の偏向角度で偏向する
向きになる毎に、主反射面に隣り合う反射面で反射され
た光ビームが凸レンズ３６側へ射出され、該光ビームが
凸レンズ３６を透過し折返ミラー３４で反射されること
によりＬＤ２６側に戻ってくることになる。

【００４６】これに対し、本第１実施形態では、図３に
も示したように、副走査方向に沿って角度θだけ光軸が
傾いた光ビームが回転多面鏡２２に入射されるように、
ＬＤ２６を傾けている。この角度θは以下のようにして
求められている。すなわち、回転多面鏡２２配設位置に
おける光ビームの副走査方向に沿ったビームウエスト位
置が回転多面鏡２２の反射面上に位置しているならば、
回転多面鏡２２からＬＤ２６側に戻ってくる光ビームの
アパーチャ３０配設位置における副走査方向に相当する
方向に沿ったビーム径Ｓは、アパーチャ３０の開口の副
走査方向に相当する方向に沿った寸法Ｗと略等しいと考
えられるので、Ｗ＝Ｓ＝1.7mm 、Ｌ＝257.3mm を（２）
式に代入し、 θ≧ｔａｎ^-1(1.7÷257.3)≒0.38° 角度θを0.38°以上としている。

【００４７】これにより、図３からも明らかなように、
回転多面鏡２２の主反射面に隣り合う反射面で反射され
てＬＤ２６側に戻ってくる光ビームは、アパーチャ３０
配設位置における光軸の位置が、副走査方向に相当する
方向に沿ったアパーチャ３０の開口の中心（アパーチャ
３０を通過して回転多面鏡２２へ向かう光ビームの光軸
の位置）に対し、副走査方向に相当する方向に沿って
（Ｗ＋Ｓ）÷２＝1.7mm以上偏倚することになり、ＬＤ
２６側へ戻ってきた光ビームは全てアパーチャ３０の開
口が設けられていない部分に照射される。

【００４８】従って、アパーチャ３０側へ戻ってきた光
ビームがアパーチャ１４の開口を通過してＬＤ２６へ達
することが阻止されるので、回転多面鏡２２の主反射面
と隣り合う反射面によってＬＤ２６側へ反射された光ビ
ームが、ＬＤ２６で反射されて再び回転多面鏡２２に入
射され、感光体ドラム４４の周面上に照射されることを
防止できる。また、ＬＤ２６に光ビームが入射されるこ
とでＬＤ２６の劣化等が生ずることもない。

【００４９】また、本第１実施形態では第１光軸と第２
光軸との成す角度φを45°としていたが、この角度は単
なる一例であり、本発明では角度φとして任意の値を設
定できるので、各種の光学性能を満足するように角度φ
として最適な値を選択するできることは言うまでもな
い。参考までに、特開平6-214182号公報に記載の（１）
式に、最大偏向角度＝±23°、回転多面鏡２２の反射面
数Ｘ＝１５を代入するとφ＝71°となり、特開平6-2141
82号公報に記載の技術では、第１光軸と第２光軸との成
す角度φは71°に制限されることになる。

【００５０】また、一般に回転多面鏡に対し副走査方向
に沿って傾斜した角度で光ビームを入射する場合、種々
の光学性能を満足させるためには、角度θを 0.3°〜
0.6°の範囲とすることが望ましいが、先に一例として
挙げたθの数値は上記範囲内に収まっており、本第１実
施形態に係る光学走査装置２０は、その他の光学性能も
充分満足させることができる。

【００５１】〔第２実施形態〕次に本発明の第２実施形
態について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分
には同一の符号を付して説明を省略し、以下では第１実
施形態と異なっている部分についてのみ説明する。

【００５２】図４に示すように、本第２実施形態ではＬ
Ｄ２６及びコリメータレンズ２８が傾けられておらず、
ＬＤ２６からは光軸が水平方向に沿うように光ビームが
射出される。また本第２実施形態では、折返ミラー３４
が副走査方向に沿ってθ÷２だけ傾けられており（請求
項３に記載のミラーに相当）、折返ミラー３４入射側で
は光軸が水平方向に沿っていた光ビームは、折返ミラー
３４で反射されることにより、光軸が副走査方向に沿っ
てθだけ傾斜されて回転多面鏡２２に入射される。

【００５３】本第２実施形態においても、回転多面鏡２
２の向きが入射された光ビームを所定の偏向角度で偏向
する向きになる毎に、主反射面に隣り合う反射面で反射
された光ビームが凸レンズ３６側へ射出されるが、該光
ビームが凸レンズ３６を透過し折返ミラー３４で反射さ
れると、光軸が副走査方向に相当する方向に沿って更に
角度θだけ傾斜されてＬＤ２６側に戻ってくることにな
る。

【００５４】このため、本第２実施形態では折返ミラー
３４から回転多面鏡２２へ至る距離（水平方向に沿った
距離）をＬ₁ 、アパーチャ３０から折返ミラー３４へ至
る距離（水平方向に沿った距離）をＬ₂ として（３）式
を満足する角度θ₀ を求め、回転多面鏡２２へ入射され
る光ビームの光軸の傾斜角度θとして角度θ₀ 以上の値
を設定し、折返ミラー３４を副走査方向に沿ってθ÷２
だけ傾けている。

【００５５】これにより、図４からも明らかなように、
回転多面鏡２２の主反射面に隣り合う反射面で反射され
てＬＤ２６側に戻ってくる光ビームは、アパーチャ３０
配設位置における光軸の位置が、副走査方向に相当する
方向に沿ったアパーチャ３０の開口の中心（アパーチャ
３０を通過して回転多面鏡２２へ向かう光ビームの光軸
の位置）に対し、副走査方向に相当する方向に沿って
（Ｗ＋Ｓ）÷２以上偏倚することになり、ＬＤ２６側へ
戻ってきた光ビームは全てアパーチャ３０の開口が設け
られていない部分に照射される。

【００５６】従って、アパーチャ３０側へ戻ってきた光
ビームがアパーチャ１４の開口を通過してＬＤ２６へ達
することが阻止されるので、回転多面鏡２２の主反射面
と隣り合う反射面によってＬＤ２６側へ反射された光ビ
ームが、ＬＤ２６で反射されて再び回転多面鏡２２に入
射され、感光体ドラム４４の周面上に照射されることを
防止できる。また、ＬＤ２６に光ビームが入射されるこ
とでＬＤ２６の劣化等が生ずることもない。

【００５７】また、本第２実施形態では、回転多面鏡２
２に入射される光ビームの光軸を、折返ミラー３４によ
って副走査方向に相当する方向に沿って傾けており、Ｌ
Ｄ２６から折返ミラー３４に至る光ビームの光軸を水平
としているので、ＬＤ２６及びＬＤ２６と折返ミラー３
４との間に配置されている光学素子（コリメータレンズ
２８やシリンドリカルレンズ３２等）を水平な基準面上
に取付けることができ、光学走査装置２０の筐体２０Ａ
を高精度に製造することが容易になると共に、ＬＤ２６
及び前記光学素子の組付誤差も生じにくくなる。

【００５８】なお、本発明では回転多面鏡に対し、回転
多面鏡による光ビーム偏向範囲の側方から光ビームを入
射する構成であれば、第１光軸と第２光軸のなす角度φ
として、任意の値を設定できる。

【００５９】

【００６０】また、回転多面鏡２２の各反射面の間が面
取りされている場合には、この面取りされた部分でも光
ビームが反射され、面取りされた部分で反射された光ビ
ームがＬＤ２６側に戻ってくることがあるが、このよう
な場合、主反射面に隣り合う反射面で反射されてＬＤ２
６側に戻ってくる光ビームよりも、面取りされた部分で
反射されてＬＤ２６側に戻ってくる光ビームの方が、ア
パーチャ３０配設位置における副走査方向に相当する方
向に沿ったビーム径Ｓが大きければ、面取りされた部分
で反射されてＬＤ２６側に戻ってくる光ビームのビーム
径を基準にして角度θを演算すればよい。

【００６１】更に、上記では回転多面鏡２２からＬＤ２
６側に戻ってくる光ビームが、アパーチャ３０の開口が
設けられていない部分に照射されるようにした例を説明
したが、ビーム整形用のアパーチャを設ける必要がない
等の場合には、回転多面鏡２２からＬＤ２６側に戻って
くる光ビームが、ＬＤ２６と回転多面鏡２２との間に設
けられた光学素子のうちの何れかに入射されないように
構成してもよい。一例として図６には、ＬＤ２６と回転
多面鏡２２との間に設けられた各光学素子のうち、ＬＤ
２６に最も近い側に配置されたコリメータレンズ２８に
光ビームが入射されないようにした例を示す。

【００６２】この例では、副走査方向に相当する方向に
沿ったコリメータレンズ２８の外形寸法をＷ、コリメー
タレンズ２８から回転多面鏡２２に至る距離（水平方向
に沿った距離）をＬ、回転多面鏡２２で反射されてＬＤ
２６側に戻ってくる光ビームのコリメータレンズ２８配
設位置における副走査方向に相当する方向に沿ったビー
ム径をＳとし、（２）式に値を代入して回転多面鏡２２
に入射される光ビームの光軸の副走査方向に沿った傾斜
角度θを求め、この傾斜角度θに応じてＬＤ２６及びコ
リメータレンズ２８を傾けて配置している。

【００６３】これにより、図６からも明らかなように、
回転多面鏡２２からＬＤ２６側に戻ってくる光ビーム
は、コリメータレンズ２８配設位置における光軸の位置
が、コリメータレンズ２８の中心から副走査方向に相当
する方向に沿って（Ｓ＋Ｗ）÷２以上偏倚することによ
りコリメータレンズ２８に入射されないので、回転多面
鏡２２からＬＤ２６側へ戻ってきた光ビームが、ＬＤ２
６で反射されて再び回転多面鏡２２に入射され、感光体
ドラム４４の周面上に照射されることを防止できると共
に、ＬＤ２６に光ビームが入射されることでＬＤ２６の
劣化等が生ずることもなくなる。

【００６４】また、上記では光源としてＬＤ２６を用い
た例を説明したが、これに限定されるものではなく、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ等の気体レーザを適用してもよい。光源
として気体レーザを適用した場合には、ビーム拡張装置
を用いれば、光ビームを回転多面鏡の反射面幅よりも幅
広とすることができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、光源と偏向手段との間に、所定方向に相当する第１
の方向と直交する第２の方向に沿った寸法がＷの開口を
有するアパーチャを配置し、偏向手段の反射面で反射さ
れてアパーチャ側へ戻ってくる光束の第２の方向に沿っ
た幅をＳとすると、第２の方向に沿ったアパーチャの開
口の中心に対し、アパーチャ側へ戻ってくる光束のアパ
ーチャ配設位置における光軸の位置が、第２の方向に沿
って（Ｗ＋Ｓ）÷２以上ずれるように、偏向手段の反射
面に対し所定方向と直交する方向に沿って傾斜した角度
で光束を入射するようにしたので、偏向手段の反射面で
光源側へ反射された光束が被走査面上に結像されること
を防止でき、かつ光学性能の低下を回避するように設計
することが容易になる、という優れた効果を有する。

【００６６】請求項２記載の発明は、第１の光学系を構
成する所定の光学素子の所定方向に相当する第１の方向
と直交する第２の方向に沿った外形寸法をＷ、偏向手段
の反射面で反射されて所定の光学素子側へ戻ってくる光
束の第２の方向に沿った幅をＳとすると、第２の方向に
沿った所定の光学素子の中心に対し、所定の光学素子側
へ戻ってくる光束の所定の光学素子配設位置における光
軸の位置が、第２の方向に沿って（Ｗ＋Ｓ）÷２以上ず
れるように、偏向手段の反射面に対し前記所定方向と直
交する方向に沿って傾斜した角度で光束を入射するよう
にしたので、偏向手段の反射面で光源側へ反射された光
束が被走査面上に結像されることを防止でき、かつ光学
性能の低下を回避するように設計することが容易にな
る、という優れた効果を有する。

【００６７】また、請求項１、２に記載の発明は、光源
と偏向手段との間に配置され所定方向に相当する方向と
直交する方向に沿って反射面が傾斜されたミラーによ
り、偏向手段の反射面に対し、所定方向と直交する方向
に沿って傾斜した角度で光束を入射するようにしたの
で、上記効果に加え、装置を容易かつ精度良く製造する
ことができると共に、光学素子の組付位置の誤差も生じ
にくい、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明するための、（Ａ）は光源
を傾けることにより光束の光軸を傾斜させた場合、
（Ｂ）は光源とアパーチャとの間に配置した折返ミラー
により光束の光軸を傾斜させた場合、（Ｃ）はアパーチ
ャと偏向手段との間に配置した折返ミラーにより光束の
光軸を傾斜させた場合を各々概念的に示す概略図であ
る。

【図２】第１実施形態に係る光学走査装置の概略構成を
示す斜視図である。

【図３】第１実施形態に係る、ＬＤから回転多面鏡に至
る光学系を概念的に示す側面図である。

【図４】第２実施形態に係る、ＬＤから回転多面鏡に至
る光学系を概念的に示す側面図である。

【図５】本発明を適用可能な他の光学走査装置の概略構
成を示す平面図である。

【図６】ＬＤから回転多面鏡に至る光学系の他の例を概
念的に示す側面図である。

【符号の説明】

１０ 光源 １２ 偏向手段の反射面 １４ アパーチャ １６ ミラー ２０ 光学走査装置 ２２ 回転多面鏡 ２６ ＬＤ ３０ スリット ３４ 折返ミラー ５０ 光学走査装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 入射された光束を反射面で反射して偏向すると共に、前
   記反射面の向きを所定方向に沿って変化させることによ
   り、入射された光束の偏向方向を前記所定方向に沿って
   変化させる偏向手段と、 前記光源から入射された光束を、前記所定方向に沿った
   幅が前記偏向手段の反射面よりも広い光束として、前記
   偏向手段に結像させる第１の光学系と、 前記偏向手段によって偏向された光束を被走査面上に結
   像させる第２の光学系と、 前記第１の光学系に備えられると共に、前記光源と前記
   偏向手段との間に配置され前記所定方向に相当する第１
   の方向と直交する第２の方向に沿った寸法がＷの開口が
   形成されたアパーチャと、前記アパーチャと前記偏向手段との間に配置され、前記
   所定方向に相当する方向と直交する方向に沿って反射面
   が傾斜され、前記偏向手段の反射面に対し前記所定方向
   と直交する方向に沿って傾斜した角度で光束を入射する
   ミラーと、 を備え、 前記偏向手段への光の入射は、前記偏向手段による光の
   偏向範囲の側方からの入射であり、 前記第１の光学系は、前記偏向手段の反射面で反射され
   て前記アパーチャ側へ戻ってくる光束の前記第２の方向
   に沿った幅をＳとすると、前記第２の方向に沿ったアパ
   ーチャの開口の中心に対し、アパーチャ側へ戻ってくる
   光束のアパーチャ配設位置における光軸の位置が、前記
   第２の方向に沿って（Ｗ＋Ｓ）÷２以上偏倚するよう
   に、偏向手段の反射面に対し前記所定方向と直交する方
   向に沿って傾斜した角度で光束を入射する、 ことを特徴とする光学走査装置。
2. 【請求項２】 光源と、 入射された光束を反射面で反射して偏向すると共に、前
   記反射面の向きを所定方向に沿って変化させることによ
   り、入射された光束の偏向方向を前記所定方向に沿って
   変化させる偏向手段と、 前記光源から入射された光束を、前記所定方向に沿った
   幅が前記偏向手段の反射面よりも広い光束として、前記
   偏向手段に結像させる第１の光学系と、 前記偏向手段によって偏向された光束を被走査面上に結
   像させる第２の光学系と、 前記第１の光学系を構成すると共に、前記光源と前記偏
   向手段との間に配置され、前記所定方向に相当する第１
   の方向と直交する第２の方向に沿った外形寸法がＷであ
   る光学素子と、前記光学素子と前記偏向手段との間に配置され、前記所
   定方向に相当する方向と直交する方向に沿って反射面が
   傾斜され、前記偏向手段の反射面に対し前記所定方向と
   直交する方向に沿って傾斜した角度で光束を入射するミ
   ラーと、 を備え、 前記偏向手段への光の入射は、前記偏向手段による光の
   偏向範囲の側方からの入射であり、 前記第１の光学系は、前記偏向手段の反射面で反射され
   て前記光学素子側へ戻ってくる光束の前記第２の方向に
   沿った幅をＳとすると、前記第２の方向に沿った前記所
   定の光学素子の中心に対し、前記所定の光学素子側へ戻
   ってくる光束の前記所定の光学素子配設位置における光
   軸の位置が、前記所定方向に相当する方向と直交する方
   向に沿って（Ｗ＋Ｓ）÷２以上偏倚するように、偏向手
   段の反射面に対し前記所定方向と直交する方向に沿って
   傾斜した角度で光束を入射することを特徴とする光学走
   査装置。