JP4051573B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザービームプリンタ等の画像形成装置の画像書き込み露光用に用いられる光走査装置に係り、特に、回転多面鏡等の偏向反射面に光ビームを順に２度入射させる光走査装置に関するものである。

従来、回転軸を中心に回転又は振動する偏向反射面に面して２枚の固定平面鏡を配置し、偏向反射面で反射された偏向光ビームを２枚の固定平面鏡で順に反射させ、再びその偏向反射面に入射させて光偏向を行うことで、偏向反射面の回転軸の倒れや偏向反射面そのものの面毎の倒れによる偏向光ビームの射出方向の変化を補正するものが特許文献１で提案されている。

また、回転軸を中心に回転又は振動する偏向反射面に面して２枚の固定平面鏡を配置し、その２枚の固定平面鏡の稜線が偏向反射面の回転軸に直交する平面内に位置させるようにして、偏向反射面と２枚の固定平面鏡の間から偏向反射面へ向けて光ビームを入射させ、反射された偏向光ビームをその２枚の固定平面鏡を順に反射させて再びその偏向反射面に入射させて反射させ、その反射された偏向光ビームを偏向反射面と２枚の固定平面鏡の間あるいは２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して射出するようにて、走査線の歪みを補正する光偏向光学系が特許文献２で提案されている。

しかしながら、特許文献２のものにおいては、解析的な検討はなされておらず、また、入射角度２０°以下について言及されていないため、適切に走査線の歪みを補正することができない。

特許文献２のもののように、同一偏光反射面で２回偏向される光学系では、光ビームの入射角度によって２回偏向反射後の光ビームの偏向軌跡に湾曲が生じる。このため、偏向後の走査光学系のレンズ等の光学部品の光軸方向の位置によっては、副走査方向（走査と垂直方向）に広い有効範囲が必要になる場合がある。しかしながら、走査光学系のアナモルフィックなレンズを製造する際に、主走査方向、副走査方向共に広い有効範囲を持つレンズを製造することは容易ではない。このため、複数のレンズ配置の自由度が小さくなるといった問題がある。

また、レンズ等の光学部品に要求される有効範囲が狭ければ、高精度に光学面が作りやすくなる。

何れにしても、光軸方向の任意の位置で走査線軌跡の湾曲を非常に小さく抑えることが可能であれば、大変有用なことである。

ところで、特許文献１で提案されている光走査装置のように偶数枚の固定平面鏡で順に反射させ、同一偏向反射面に２度入射させて光偏向を行う光走査装置においては、偏向反射面の面倒れに起因する走査線変位補正の観点からは、面倒れ補正光学系を盛り込む必要がない。

しかしながら、特許文献１のように偏向反射面に副走査方向直角に光線が入射・射出する場合、固定平面鏡に光線が干渉するため、走査角を大きくとることができないので、偏向反射面に直角ではない角度で入射・射出させる必要がある。そうすると、走査線軌跡の湾曲の原因となる射出角度差が発生してしまう。

また、面倒れによって生じる２回目偏向点の変位に走査光学系の副走査横倍率βを掛けた量だけ被走査面での走査線変位が発生してしまう。

さらに、偏向反射面に捩じれあるいは湾曲があって、偏向反射面の回転に伴いビーム入射位置での面倒れの値が変化する場合には、偏向反射面が正しく平面からなる場合と比較して射出角度に差が発生し、さらなる走査線軌跡の湾曲が生じる。また、偏向反射面の捩じれあるいは湾曲の度合いが偏向反射面毎に異なる場合には、偏向反射面毎に射出角度の変化が生じ、被走査面での走査線変位が発生する。
特開昭５１−６５６３号公報 特開昭６１−７８１８号公報（米国特許第４，７９６，９６５号明細書）

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、偏向反射面に光ビームを２度入射させる光走査装置において、走査線軌跡の湾曲量を小さくし、あるいは、走査線軌跡の湾曲量を任意の位置で略ゼロとして、光軸方向の走査光学系のレンズ配置の制限を緩和することである。

本発明の第２の目的は、偶数枚の固定平面鏡で順に反射させ、同一偏向反射面に２度入射させて光偏向を行う光走査装置において、射出角度差によって生じる走査線軌跡の湾曲に基づく走査線湾曲がなく、面倒れや射出角度の変化によって生じる走線変位が補正された光走査装置を提供することである。

上記第１の目的を達成する本発明の第１の光走査装置は、回転軸に平行でその回転軸を中心に回転又は振動する偏向反射面に面して２枚の固定平面鏡が配置され、前記偏向反射面に入射して反射された光ビームが前記２枚の固定平面鏡で順に反射され、その反射された光ビームが再び前記偏向反射面に入射して反射される光偏向光学系を備えた光走査装置において、
前記偏向反射面に最初に入射する光ビームを含み前記回転軸に平行な面を入射平面とするとき、前記２枚の固定平面鏡は前記入射平面に対して垂直に配置され、
前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが前記入射平面内にあるときの射出光ビームの中心光線と、前記偏向反射面が最大の回転角度を取るときの射出光ビームの中心光線を前記入射平面に投影した直線とが略平行になるように設定されていることを特徴とするものである。

この場合に、偏向反射面に最初に入射する光ビームが２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して入射され、偏向反射面で２回目に反射された偏向光ビームが２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して射出するように構成されているものであっても、２枚の固定平面鏡の中の１つの固定平面鏡が、偏向反射面に最初に入射する光ビームと偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームとによって挟まれるように構成されているものであってもよい。

また、偏向反射面が前記入射平面に対して垂直な位置における偏向反射面に最初に入射する光ビームの中心光線の入射角をθ１、偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームの中心光線の射出角をθ２とするとき、次の関係を満たすように構成されていることが望ましい。

０．３３・θ１≦θ２≦０．３７・θ１ ・・・（２１）
本発明の第２の光走査装置は、回転軸に平行でその回転軸を中心に回転又は振動する偏向反射面に面して２枚の固定平面鏡が配置され、前記偏向反射面に入射して反射された光ビームが前記２枚の固定平面鏡で順に反射され、その反射された光ビームが再び前記偏向反射面に入射して反射される光偏向光学系を備えた光走査装置において、
前記偏向反射面に最初に入射する光ビームを含み前記回転軸に平行な面を入射平面とするとき、前記２枚の固定平面鏡は前記入射平面に対して垂直に配置され、
前記偏向反射面が前記入射平面に対して垂直な位置における前記偏向反射面に最初に入射する光ビームの中心光線の入射角をθ１、前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームの中心光線の射出角をθ２とするとき、次の関係を満たすように構成されていることを特徴とするものである。

０．３３・θ１−１．２７≦θ２≦０．３５・θ１−１．５０
・・・（２２）
この場合にも、偏向反射面に最初に入射する光ビームが２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して入射され、偏向反射面で２回目に反射された偏向光ビームが２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して射出するように構成されているものであっても、２枚の固定平面鏡の中の１つの固定平面鏡が、偏向反射面に最初に入射する光ビームと偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームとによって挟まれるように構成されているものであってもよい。

本発明の第３の光走査装置は、回転軸に平行でその回転軸を中心に回転又は振動する偏向反射面に面して２枚の固定平面鏡が配置され、前記偏向反射面に入射して反射された光ビームが前記２枚の固定平面鏡で順に反射され、その反射された光ビームが再び前記偏向反射面に入射して反射される光偏向光学系を備えた光走査装置において、
前記偏向反射面に最初に入射する光ビームを含み前記回転軸に平行な面を入射平面とするとき、前記２枚の固定平面鏡は前記入射平面に対して垂直に配置され、
前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが前記入射平面内にあるときの射出光ビームの中心光線と、前記偏向反射面が最大の回転角度を取るときの射出光ビームの中心光線を前記入射平面に投影した直線とが、前記偏向反射面から被走査面の間の走査光学系の光軸方向に配置された光学面の中の少なくとも１つ光学面の近傍で交差するように設定されていることを特徴とするものである。

この場合にも、偏向反射面に最初に入射する光ビームが２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して入射され、偏向反射面で２回目に反射された偏向光ビームが２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して射出するように構成されているものであっても、２枚の固定平面鏡の中の１つの固定平面鏡が、偏向反射面に最初に入射する光ビームと偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームとによって挟まれるように構成されているものであってもよい。

上記第２の目的を達成する本発明の第４の光走査装置は、回転軸に平行でその回転軸を中心に回転又は振動する偏向反射面に面して２枚の固定平面鏡が配置され、前記偏向反射面に入射して反射された光ビームが前記２枚の固定平面鏡で順に反射され、その反射された光ビームが再び前記偏向反射面に入射して反射される光偏向光学系と、前記偏向反射面に向けて光ビームを入射させる照明光学系と、前記光偏向光学系で偏向された光ビームを被走査面に入射させて走査線を形成する走査光学系とを備えた光走査装置において、
前記偏向反射面に前記照明光学系から最初に入射する光ビームを含み前記回転軸に平行な面を入射平面とするとき、前記２枚の固定平面鏡は前記入射平面に対して垂直に配置され、
前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが前記入射平面内にあるときのその２回目の反射点と前記被走査面が前記入射平面内で略共役となっていることを特徴とするものである。

この場合、偏向反射面に最初に入射する光ビームが２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して入射され、偏向反射面で２回目に反射された偏向光ビームが２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して射出するように構成されていることが望ましい。

また、偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが入射平面内にあるとき、照明光学系から入射する光ビームが入射平面内で２回目の反射点近傍に集光することが望ましい。

また、偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが入射平面内にあるときの１回目偏向点から２回目偏向点までの伝達距離をＬｄ、偏向反射面の面倒れ角度をε、走査光学系の入射平面の方向の横倍率をβ、被走査面での走査線ピッチをＬＰとするとき、
｜β・Ｌｄ・ｔａｎ（２ε）／ｃｏｓ（２ε）｜≦０．２５・ＬＰ
・・・（３０）
の関係を満足するように構成されているか、あるいは、
｜β・Ｌｄ・ｔａｎ（２ε）／ｃｏｓ（２ε）｜≦０．１２５・ＬＰ
・・・（３１）
の関係を満足するように構成されていることが望ましい。

以上のこれら本発明の光走査装置は、例えば画像形成装置の画像書き込み露光用に用いられる。

本発明の第１〜第３の光走査装置においては、偏向反射面と２枚の固定平面鏡を備えた２度入射光偏向光学系を用いた光走査装置において、偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが入射平面内にあるときの射出光ビームの中心光線と、偏向反射面が最大の回転角度を取るときの射出光ビームの中心光線を入射平面に投影した直線とが略平行になるように設定されるか、あるいは、式（２２）を満たすか、あるいは、走査光学系の光軸方向に配置された光学面の中の少なくとも１つ光学面の近傍で交差するように設定されているので、走査光学系の光学面での走査線軌跡の湾曲量が小さくなるかあるいは略ゼロとなるので、走査光学系の配置位置の自由度が高まると共に、走査光学系の副走査方向の寸法が小さくてすみ、小型で高精度の走査光学装置を低コストで提供することができる。

また、本発明の第４の光走査装置においては、偏向反射面と２枚の固定平面鏡を備えた２度入射光偏向光学系を用いた光走査装置において、偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが入射平面内にあるときのその２回目の反射点と被走査面が入射平面内で略共役となっているので、被走査面に集光する射出光ビームの副走査方向の位置は偏向反射面の回転角の変化によっても移動することがなくなり、射出角度差に基づく走査線軌跡の湾曲があっても走査線湾曲は生じず、被走査面上での走査線を略直線とすることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の第１〜第３の光走査装置によれば、偏向反射面と２枚の固定平面鏡を備えた２度入射光偏向光学系を用いた光走査装置において、偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが入射平面内にあるときの射出光ビームの中心光線と、偏向反射面が最大の回転角度を取るときの射出光ビームの中心光線を入射平面に投影した直線とが略平行になるように設定されるか、あるいは、式（２２）を満たすか、あるいは、走査光学系の光軸方向に配置された光学面の中の少なくとも１つ光学面の近傍で交差するように設定されているので、走査光学系の光学面での走査線軌跡の湾曲量が小さくなるかあるいは略ゼロとなるので、走査光学系の配置位置の自由度が高まると共に、走査光学系の副走査方向の寸法が小さくてすみ、小型で高精度の走査光学装置を低コストで提供することができる。

また、本発明の第４の光走査装置によれば、偏向反射面と２枚の固定平面鏡を備えた２度入射光偏向光学系を用いた光走査装置において、偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが入射平面内にあるときのその２回目の反射点と被走査面が入射平面内で略共役となっているので、被走査面に集光する射出光ビームの副走査方向の位置は偏向反射面の回転角の変化によっても移動することがなくなり、射出角度差に基づく走査線軌跡の湾曲があっても走査線湾曲は生じず、被走査面上での走査線を略直線とすることができると共に、偏向反射面の捩じれや湾曲に基づく射出角度差や射出角度の変化があっても被走査面上での走査線を略直線とし、走査線変位の発生を防ぐことができる。また、偏向反射面の面倒れに起因する走査線変位を小さな値に抑えることができる。さらに、低価格で高精度の固定平面鏡を使用しながら、偏向反射面の回転軸方向の寸法をより小さくすることができ、光走査装置をより小型、低コストに構成することができる。

以下、図面に基づき本発明の光走査装置の原理と実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の形態の光走査装置の全体構成を示す斜視図であり、図２は、その主要部の光偏向光学系を示す斜視図である。

この構成では、光偏向部は多面柱の側面に複数（図の場合は６面）の偏向反射面１１を有するポリゴンミラー１０で構成され、その回転軸１２の周りで偏向反射面１１が回転する構成になっている。そして、光偏向に関与する偏向反射面１１に面して２枚の固定平面鏡１３、１４が相互に角度をなして、かつ、間に間隙１５を開けて配置されている。

そして、光源２１からの光がレンズ２２により平行光ビームａ０に変換され、その光ビームａ０は固定平面鏡１３と１４の間隙１５を通って回転軸１２に沿った図の場合は斜め下方から偏向反射面１１に入射する。その偏向反射面１１で１回目の反射を行った光ビームａ１は斜め上方へ進み、一方の固定平面鏡１３に入射し、そこで反射された光ビームａ２は下方へ進み、今度は他方の固定平面鏡１４に入射し、そこで反射された光ビームａ３は再度偏向反射面１１に入射し、その偏向反射面１１で２回目の反射を行った光ビームａ４は、固定平面鏡１３と１４の間隙１５を通って斜め上方へ進み、走査光学系２３を経て集束光ビームに変換され、被走査面２４に入射して集束する。偏向反射面１１は回転軸１２の周りで回転するので、その集束光ビームは偏向反射面１１の回転速度の略４倍の回転速度で回転して被走査面２４上に走査線ｂを描く。ポリゴンミラー１０の回転に伴って入射光ビームａ０の入射位置に隣接する偏向反射面１１が順次入っては出るので、ポリゴンミラー１０の回転に伴って被走査面２４上の同じ位置に走査線ｂが一端から他端へ順次描かれる。この方向の走査が主走査になる。被走査面２４上の被走査体を走査線ｂと直交する方向へ一定速度で副走査することにより、被走査体上には走査線ｂが一定ピッチで並ぶラスター走査が行われることになる。

ここで、入射光ビームａ０の中心光線を含み、回転軸１２に平行な平面を入射平面と定義すると、２枚の固定平面鏡１３、１４は入射平面に対して垂直に配置されている。

図３は、偏向反射面１１で１回目の反射を行った光ビームａ１の走査線軌跡ｂ’の湾曲を説明するための図である。入射光ビームａ０が偏向反射面１１の回転面（回転軸１２に垂直な面）に平行でない場合に、偏向反射面１１で反射された光ビームａ１の走査線軌跡ｂ’は、図３に示すように湾曲する。図３において、走査線軌跡ｂ’の湾曲量δは入射平面内にある光ビームａ１に垂直な面内での湾曲のない走査線軌跡ｂ”からのずれ量で定義される。なお、走査線ｂと走査線軌跡ｂ’、ｂ”の違いは、走査光学系２３を経て被走査面２４上に集光された走査線軌跡が走査線ｂとなるもので、偏向反射面１１から被走査面２４に至る任意の位置での射出光ビームａ４の軌跡が走査線軌跡である。

図１、図２に示す２度入射光偏向光学系においても、入射光ビームａ０及び射出光ビームａ４の角度θ１、θ２（図４）によって、走査線ｂに湾曲が生じないように走査光学系２３が構成されていても、走査線軌跡の湾曲が生じる。角度θ１、θ２の定義は後記する。

また、このような２度入射光偏向光学系では、図３から明らかなように、１回目偏向反射から２回目偏向反射の間でも走査線軌跡の湾曲が生じる。しかし、現実的には、１回目偏向から２回目偏向の間の光路長は、走査光学装置全体の光路長（偏向反射面１１で１回目の反射点から被走査面２４までの光路長）に比べてかなり短く、ここで生じる湾曲量は小さい。むしろ、光偏向光学系での偏向に伴って生じる射出光ビームａ４の射出角度差のために、偏向反射面１１からの距離に応じて発生する走査線軌跡の湾曲が支配的である。

ここで、図１、図２のような構成で、射出光ビームａ４の偏向により生じる射出角度差について検討する。

図４に示すように、偏向反射面１１が入射平面に垂直で正面を向いているときには、光ビームａ０〜ａ４は全て紙面の入射平面内にあり、このときの入射光ビームａ０の偏向反射面１１に対する入射角をθ１、射出光ビームａ４の射出角をθ２とする。

図５は、光ビームａ０〜ａ４を入射平面に投影した図であり、実線は偏向反射面１１が正面を向き光ビームａ０〜ａ４が入射平面内にあるときであり、破線は偏向反射面１１を正面を向いているときより回転角ωだけ回転したときの光ビームａ０〜ａ４を入射平面に投影した図である。また、図６は、偏向反射面１１が正面を向いているときより回転角ωだけ回転したときの光ビームａ０〜ａ４を偏向反射面１１の回転軸１２に垂直な平面（回転面）に投影した図である。

また、図７は、光ビームａ０とａ１の偏向反射面１１が正面を向いているとき（ａ）と回転角ωだけ回転したとき（ｂ）の角度関係を示す図であり、図８は、光ビームａ３とａ４の偏向反射面１１が回転角ωだけ回転したときの角度関係を示す図である。ここで、φ１は、図５に図示のように、光ビームａ１を入射平面に投影したときの、偏向反射面１１が正面を向いているときと回転角ωだけ回転したときとの射出角の差であり、φ２は、図５に図示のように、光ビームａ４を入射平面に投影したときの、偏向反射面１１が正面を向いているときと回転角ωだけ回転したときとの射出角の差（射出角度差）である。また、２ω’は、図６に図示のように、偏向反射面１１が回転角ωだけ回転したときの、偏向反射面１１の回転軸１２に垂直な平面に投影した光ビームａ３の入射平面に対する角度である。

以上のように、射出光ビームａ４の偏向により生じる射出角度差とは、入射平面への投影図である図５において、射出光ビームａ４が入射平面内にあるときの射出光ビームａ４と、偏向反射面１１が最大の回転角度ωを取るときの射出光ビームａ４を入射平面に投影した直線のなす角度φ２である。

光走査装置の走査光学系２３としては、図１に示すように、一般的に光ビームａ４の走査方向に細長いプラスチック等で成型された光学部品を用いることが多い。プラスチック成型された光学部品では、短手方向の有効範囲を５ｍｍ程度より広くすることが難しいため、走査光学系２３の位置での走査線軌跡の湾曲量δも５ｍｍ程度以下に抑えることが望まれる。

したがって、射出光ビームａ４が入射平面内にあるときの射出光ビームａ４の中心光線と、偏向反射面１１が最大の回転角度ωを取るときの射出光ビームａ４の中心光線を入射平面に投影した直線（図５の実線と破線の射出光ビームａ４）を略平行にすることにより、走査線軌跡の湾曲量を走査光学系２３を構成するレンズ有効範囲の制限内にすることができる。ここで言う略平行の意味は、上記のように、走査光学系２３を構成するレンズ面上で走査線軌跡の湾曲量が、上記のプラスチック成型による光学部品の短手方向の有効範囲の制限から決まる５ｍｍ以下となる範囲である。なお、中心光線とは、照明光学系を構成するレンズ２２の光軸を経た光線を言うもので、以下の光ビームａ０〜ａ４はその光線を意味する。

ここで、上記の射出角度差φ２について検討する。

まず、１回目の偏向に注目する。図７（ｂ）から明らかなように、φ１は次のように表わされる。

Ｌ・ｔａｎ（θ１＋φ１）＝Ｌ・ｔａｎθ１／ｃｏｓ２ω ・・・（１）
∴ φ１＝ｔａｎ^-1（ｔａｎθ１／ｃｏｓ２ω）−θ１ ・・・（２）
次に、偏向反射面１１へ２回目に入射する光ビームａ３の状態を考える。

図９示すように、入射平面をＳ−Ｕ面、偏向反射面１１の回転軸１２と垂直な面をＴ−Ｕ面とするような座標系を考え、偏向反射面１１で１回目の反射を行った光ビームａ１の方向ベクトル（単位ベクトル）の各座標方向への成分を（ｓ，ｔ，ｕ）とすると、
√（ｓ² ＋ｔ² ＋ｕ² ）＝１ ・・・（３）
である。この光ビームａ１の方向ベクトルをＳ−Ｕ面へ投影した大きさｄは次のように表される。

ｄ＝√（ｓ² ＋ｕ² ） ・・・（４）
また、偏向反射面１１の回転角はωであるので、
ｕ・ｔａｎ２ω＝ｔ ・・・（５）
ｕ・ｔａｎ（θ１＋φ１）＝ｓ ・・・（６）
となる。

式（３）、式（５）、式（６）から、
ｕ² ＝１／｛ｔａｎ² （θ１＋φ１）＋ｔａｎ² ２ω＋１｝・・・（７）
となり、式（４）、式（６）、式（７）から、
ｄ² ＝ｕ² ・｛ｔａｎ² （θ１＋φ１）＋１｝
＝｛ｔａｎ² （θ１＋φ１）＋１｝
／｛ｔａｎ² （θ１＋φ１）＋ｔａｎ² ２ω＋１｝ ・・・（８）
となる。

図９の場合と同様の座標系を図１０にとり、偏向反射面１１へ２回目に入射する光ビームａ３の方向ベクトル（単位ベクトル）の各座標方向への成分を（ｓ’，ｔ’，ｕ’）とすると、
√（ｓ’² ＋ｔ’² ＋ｕ’² ）＝１ ・・・（９）
である。１回目の偏向から２回目の偏向の間は、Ｓ−Ｕ面（入射平面）に垂直な固定平面鏡１３と１４で折り返されるので、（ｓ’，ｔ’，ｕ’）をＳ−Ｕ面に投影したときの大きさ（光ビームａ３の方向ベクトルをＳ−Ｕ面へ投影したときの大きさ）ｄ’は、ｄ’＝ｄである。したがって、
ｄ’＝ｄ＝√（ｓ’² ＋ｕ’² ）＝√（ｓ² ＋ｕ² ） ・・・（１０）
また、
ｕ’・ｔａｎ２ω’＝ｔ’ ・・・（１１）
ｕ’・ｔａｎ（θ２−φ１）＝ｓ’ ・・・（１２）
となる。

式（９）、式（１０）から、
ｔ’² ＝１−ｄ² ・・・（１３）
であり、式（９）、式（１２）、式（１３）から、
ｕ’² ・｛ｔａｎ² （θ２−φ１）＋１｝＋（１−ｄ² ）＝１
・・・（１４）
∴ ｕ’² ＝ｄ² ／｛ｔａｎ² （θ２−φ１）＋１｝ ・・・（１５）
となる。

式（１１）、式（１５）から、
｜２ω’｜＝｜ｔａｎ^-1（ｔ’／ｕ’）｜
＝ｔａｎ^-1［√〔（１−ｄ² ）｛ｔａｎ² （θ２−φ１）＋１｝／ｄ² 〕］
・・・（１６）
となる。式（１６）中のｄ² は式（８）で表される。

次に、光ビームａ３から光ビームａ４への２回目の偏向について考える。図８のＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面（入射平面に平行な断面）に注目して、
ｔａｎγ＝ｔａｎ（θ２−φ１）・ｃｏｓ２ω’ ・・・（１７）
さらに、Ｃ−Ｃ断面のγ’はγ’＝γなので、
ｔａｎγ’＝ｔａｎγ＝ｔａｎ（θ２−φ１）・ｃｏｓ２ω’
・・・（１８）
となる。

Ｃ−Ｃ断面を入射平面に投影すると、
ｔａｎ（θ２＋φ２）＝ｔａｎγ’／ｃｏｓ（２ω＋２ω’）
＝ｃｏｓ２ω’・ｔａｎ（θ２−φ１）／ｃｏｓ（２ω＋２ω’）
・・・（１９）
となる。この式（１９）をφ２について展開すると、
φ２＝ｔａｎ^-1｛ｃｏｓ２ω’・ｔａｎ（θ２−φ１）
／ｃｏｓ（２ω＋２ω’）｝−θ２
・・・（２０）
となる。

以上の式（２０）、式（１６）、式（８）により、射出光ビームａ４が入射平面内にあるときの射出光ビームａ４と、偏向反射面１１が最大の回転角度ωを取るときの射出光ビームａ４を入射平面に投影した直線のなす射出角度差φ２は、既知の値をもって表すことができる。

さて、図１１は、φ２＝０となるθ１、θ２の関係を、ω＝７．５°、１０°、１２．５°、１７．５°に対してプロットしたものである。ここで、ωの上下限を７．５°〜１７．５°としたのは、偏向光ビームａ４の偏向角は略±４ωであり、この最小値と最大値としては、±３０°〜±７０°程度とするのが現実的であるからである。図１１の結果から、以下の式（２１）で表される範囲で走査線軌跡の湾曲量の光軸方向位置による変化を非常に小さく抑えることができることが分かる。

０．３３・θ１≦θ２≦０．３７・θ１ ・・・（２１）
また、近年の電子写真プロセスの走査光学装置においては、コスト削減等のために、走査光学系２３にトーリック面等の非球面のプラスチック成型光学部品を利用してレンズ枚数を削減することが多い。しかしながら、球面でない光学面は、球面に比べて精度良く製造することが難しく、確保できる副走査方向の有効範囲がより一層狭くなるため、このような光学面での走査線軌跡の湾曲量はより狭く３ｍｍ程度以下に抑えることが必要である。この条件を満足するためには、射出角度差φ２を、φ２≦０．６°とすることが望ましい。

すなわち、例えば、偏向光ビームａ４の偏向角（全角）を６５°とすると、被走査面２４の主走査方向の長さとして、Ａ３版の短辺の長さに走査の同期信号を検出するための距離を加えた３１０ｍｍとする場合に、およそ２７７ｍｍの焦点距離が必要になる。偏向反射面１１から非球面の光学面を持つ部品（走査光学系２３）までの距離を長くて焦点距離の２７７ｍｍ程度として、φ２＝０．６°とすると、２７７×ｔａｎ（０．６°）＝２．9 ｍｍとなり、走査線軌跡の湾曲を３ｍｍ以下にすることができる。上記の例では偏向反射面１１から走査光学系２３の光学面までの距離を２７７ｍｍとして計算しているが、この数値に限定されたものではなく、φ２≦０．６°とすることで、単純な球面ではなく比較的加工が困難な面を持つ光学部品を走査光学系２３として偏向反射面１１からの距離が２８６ｍｍ以下になるよう配置すれば、その光学面上での走査線軌跡の湾曲量は３ｍｍ程度に抑えられる。

図１２は、光ビーム偏向角度（半角）５０°以下に対して、φ２≦０．６°となる範囲の境界を示している。この図１２より、
０．３３・θ１−１．２７≦θ２≦０．３５・θ１−１．５０
・・・（２２）
となり、この関係を満たすように、θ１、θ２を設定することにより、現実的な走査光学系２３の位置で走査線軌跡の湾曲を３ｍｍ以下にすることができる。

さらに、高い結像特性を得るために走査光学系２３中の光学面で高い面精度が要求される場合において、図５の交差点Ｐ（偏向反射面１１が正面を向いていて射出光ビームａ４が入射平面内にあるときの射出光ビームａ４（実線）と、偏向反射面１１が最大の回転角度ωを取るときの射出光ビームａ４を入射平面に投影したときの射出光ビームａ４（破線）との交点）の近傍にそのような光学面を配置すれば、交差点Ｐ近傍のレンズ面での走査線軌跡の湾曲量が略ゼロとなり、要求される副走査方向の有効範囲を非常に小さく抑えた走査光学系２３を構成することが可能となる。

例えば、偏向反射面１１として回転多面鏡（ポリゴンミラー）１０を想定して、射出光ビームａ４が入射平面内にあるときの、１回目偏向反射点から２回目偏向反射点の間の光路長ＤＬ、２回目偏向反射点から走査光学系２３の交差点Ｐ近傍のレンズ面までの距離をＳ、偏向反射面１１からその回転軸１２までの距離をＲとすると、次のように湾曲量δをゼロにする入射角度θ１と射出角度θ２の関係を計算で求めることができる。

図１３（ａ）は偏向反射面１１の回転による１回目偏向反射点のサグ量Δ１、及び、２回目偏向反射点のサグ量Δ２の説明図、図１３（ｂ）は１回目偏向反射点近傍の拡大図である。ここで、Δ' ＝Δ１＋Δ２とおく。なお、図１３（ａ）、（ｂ）において、実線は回転多面鏡１０の偏向反射面１１が最大の回転角度ωを取るときの位置を示し、破線は正面を向いているときの位置を示す。

図１３（ｂ）より、Δ１は、偏向反射面１１に回転多面鏡１０を仮定し、回転多面鏡１０の内接円半径をＲとして、
Δ１＝Ｒ（１−ｃｏｓω）／ｃｏｓω ・・・（２３）
となる。

図１４（ａ）は偏向反射面１１の回転による１回目偏向反射点のサグ量Δ１と２回目偏向反射点のサグ量Δ２を足したΔ' の説明図、図１４（ｂ）は２回目偏向反射点近傍の拡大図である。Ｄ０を図１４（ａ）のように取ると、Δ' は、図１４より、
Δ' ＝Ｄ０・ｔａｎω
＋Ｄ０・ｔａｎω・ｔａｎ２ω・ｔａｎω
＋Ｄ０・ｔａｎω・（ｔａｎ２ω・ｔａｎω）²
＋・・・・ ・・・（２４）
となる。この式は、初項Ｄ０・ｔａｎω、公比ｔａｎ２ω・ｔａｎωの無限等比級数和なので、
Δ' ＝Ｄ０・ｔａｎω／（１−ｔａｎ２ω・ｔａｎω） ・・・（２５）
となる。よって、
Δ２＝Δ' −Δ１
＝Ｄ０・ｔａｎω／（１−ｔａｎ２ω・ｔａｎω）−Δ１
≒［｛ＤＬ（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）／２−２・Δ１｝・ｔａｎ２ω ×ｔａｎω／（１−ｔａｎ２ω・ｔａｎω）］−Δ１ ・・（２６）となる。このときの当該光学面での湾曲量δは、図１５（ａ）、（ｂ）を参考にして、次のように表される。ただし、図１５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ１回目偏向反射点のサグ量Δ１、２回目偏向反射点のサグ量Δ２の基づく反射光ビームａ１、ａ４のずれ量を示す図で、φ１、φ２をゼロとしている。

δ＝Ｓ・ｔａｎφ２−ＤＬ・ｔａｎφ１
＋Δ１・ｓｉｎ（２・θ１＋φ１）／ｃｏｓθ１
＋Δ２・ｓｉｎ（２・θ２＋φ２−φ１）／ｃｏｓ（θ２−φ１）
・・・（２７）
この式の第１項は２回目の反射の前後の射出角の差に基づくものであり、第２項は１回目の反射の前後の射出角の差に基づくものであり、これは、先にも述べた通り、値は大きくないものの、１回目偏向反射点から２回目偏向反射点の間に生じる走査線軌跡の湾曲を表す。第３項は１回目偏向反射点のサグ量Δ１に基づくもの、第４項は２回目偏向反射点のサグ量Δ２に基づくものである。このとき、φ１は（２）式、φ２は（２０）式で表されるものである。

（２７）式と（２３）式、（２６）式を用い、１回目偏向から２回目偏向の間の光路長ＤＬ＝２０ｍｍ、２回目偏向反射点から当該光学面までの距離Ｓ＝１００ｍｍ、偏向反射面１１からその回転軸１２までの距離Ｒ＝２０ｍｍ、偏向反射面１１の最大偏向角度ω＝１５°とすると、湾曲量δが略ゼロとなるθ１とθ２の関係が求まり、図１６のようになり、次式で表される関係を満たすならば、当該光学面での走査線軌跡の湾曲量δは略ゼロとなることが分かる。

θ２＝０．３９・θ１ ・・・（２８）
以上の実施例では、パラメータを実際のレーザービームプリンタ等の画像形成装置の値に設定して説明しているが、本発明は（２８）式や前記の各パラメータに設定された数値に限定されるものではない。

なお、以上の検討は、図４に示すように、２枚の固定平面鏡１３、１４の間隙１５から偏向反射面１１に光ビームａ０が入射し、その２枚の固定平面鏡１３、１４の間隙１５から偏向光ビームａ４が射出する場合であったが、図１７に示すように、偏向光ビームａ０は２枚の固定平面鏡１３、１４の上側あるいは下側から入射し、射出光ビームａ４はその２枚の固定平面鏡１３、１４の間隙１５から射出し、２枚の固定平面鏡１３、１４の中の１枚の固定平面鏡１４が入射光ビームａ０と射出光ビームａ４に挟まれるような配置あるいは逆の光路を取る光偏向光学系の場合も同様に当てはまる。

なお、図４の配置では、固定平面鏡１３、１４の大きさの制限がなくなり、低価格なミラーが使用できる利点があり、図１７の配置では、１回目と２回目の偏向反射点を相互に近づけることが可能となり、偏向反射面１１の回転軸方向の寸法を小さくできる利点がある。

次に、図１８を参照にして本発明の第２の形態の光走査装置について説明する。

図１８は、本発明の１つの形態の光走査装置の全体構成を示す斜視図であり、図１９は、その主要部の光偏向光学系を示す斜視図である。

以上で説明した本発明の第１の形態の光走査装置においては、図１の符号２２はコリメートレンズであり、レンズ２２により変換された光束は平行光であり、回転軸１２に直交する方向、平行な方向何れにおいても平行光であったが、この第２の形態の光走査装置においては、図１８の符号２２’はアナモルフィックレンズである。この点で異なる。

この構成では、光偏向部は多面柱の側面に複数（図の場合は６面）の偏向反射面１１を有するポリゴンミラー１０で構成され、その回転軸１２の周りで偏向反射面１１が回転する構成になっている。そして、光偏向に関与する偏向反射面１１に面して２枚の固定平面鏡１３、１４が相互に角度をなして、かつ、間に間隙１５を開けて配置されている。

そして、光源２１からの光がアナモルフィックレンズ２２’により、回転軸１２に直交する方向には平行光になり、回転軸１２に平行な方向には２回目の反射の際の偏向反射面１１近傍に集光するように変換され、その光ビームａ０は固定平面鏡１３と１４の間隙１５を通って回転軸１２に沿った図の場合は斜め下方から偏向反射面１１に入射する。その偏向反射面１１で１回目の反射を行った光ビームａ１は斜め上方へ進み、一方の固定平面鏡１３に入射し、そこで反射された光ビームａ２は下方へ進み、今度は他方の固定平面鏡１４に入射し、そこで反射された光ビームａ３は再度偏向反射面１１に入射し、その偏向反射面１１で２回目の反射を行った光ビームａ４は、固定平面鏡１３と１４の間隙１５を通って斜め上方へ進み、走査光学系２３を経て集束光ビームに変換され、被走査面２４に入射して集束する。偏向反射面１１は回転軸１２の周りで回転するので、その集束光ビームは偏向反射面１１の回転速度の略４倍の回転速度で回転して被走査面２４上に走査線ｂを描く。ポリゴンミラー１０の回転に伴って入射光ビームａ０の入射位置に隣接する偏向反射面１１が順次入っては出るので、ポリゴンミラー１０の回転に伴って被走査面２４上の同じ位置に走査線ｂが一端から他端へ順次描かれる。この方向の走査が主走査になる。被走査面２４上の被走査体を走査線ｂと直交する方向へ一定速度で副走査することにより、被走査体上には走査線ｂが一定ピッチで並ぶラスター走査が行われることになる。

ここで、入射光ビームａ０の中心光線を含み、回転軸１２に平行な平面を入射平面と定義すると、２枚の固定平面鏡１３、１４は入射平面に対して垂直に配置されている。

この第２の形態の光走査装置においても、第１の形態の光走査装置の場合と同様、図１〜図１０を参照にして行った説明は同様に適用でき、また、式（１）〜（２０）も同様に成り立つ。

図２０は、式（２０）に基づいてθ１とθ２の比を変化させたときの偏向反射面１１の回転角ωに対する射出角度差φ２をプロットした図の１例であり、θ１とθ２の比が特別な場合を除いて、射出角度差φ２の絶対値は偏向反射面１１が正面向き（ω＝０°）から回転すると増大する。すなわち、偏向反射面１１で２回目の反射を行った光ビームａ４の走査線軌跡も、図３と同様な湾曲が生じる。 なお、この偏向反射面１１で２回目の反射を行った光ビームａ４の走査線軌跡の湾曲量を非常に小さく抑えることができるθ１とθ２の比については、前記のように、以下の式（２１）で表される範囲にある場合である。

０．３３・θ１≦θ２≦０．３７・θ１ ・・・（２１）
図２１に、偏向反射面１１から走査光学系２３を経て被走査面２４に至る部分における入射平面に射出光ビームａ４を投影した図を示す。入射平面内において、図２１（ａ）は、偏向反射面１１上の２回目偏向点Ｐ２が被走査面２４と略共役になるように走査光学系２３を配置した場合であり、図２１（ｂ）は、この２回目偏向点Ｐ２が被走査面２４と共役にならないように、例えば走査光学系２３の前側焦点面に配置した場合である。図２１において、実線の射出光ビームａ４は偏向反射面１１が正面を向いているときの射出光ビームａ４、破線の射出光ビームａ４は偏向反射面１１を正面を向いているときより回転角ωだけ回転したときに入射平面に投影したときの射出光ビームａ４である。

前記したように、２枚の固定平面鏡で順に反射させ、同一偏向反射面に２度入射させて光偏向を行う光偏向光学系においては、面倒れ補正光学系を盛り込む必要がないのが特徴であったが、偏向反射面１１の２回目偏向点Ｐ２に入射する光ビームａ３が副走査方向に直角でない角度（θ２≠０°）で入射する限り、上記のような射出角度差φ２が生じ、走査線軌跡の湾曲が発生する。そのため、図２１（ｂ）のように、偏向反射面１１上の２回目偏向点Ｐ２が被走査面２４と共役にならないように走査光学系２３が配置されていると、被走査面２４に集光する射出光ビームａ４の副走査方向の位置は回転角ωに応じて変化することになり、走査線湾曲が発生してしまう。

そこで、本発明の第２の形態においては、図２１（ａ）に示すように、偏向反射面１１上の２回目偏向点Ｐ２が被走査面２４と略共役となるように走査光学系２３を配置し、かつ、光源２１からの光が回転軸１２に平行な副走査方向においてこの２回目偏向点Ｐ２近傍に集光するように、照明光路中にアナモルフィックレンズ２２（図１）を配置する。なお、アナモルフィックレンズ２２の代わりに、回転対称なコリメートレンズと副走査方向にのみ集光性を持つシリンドリカルレンズとを組み合わせた光学系からレンズ２２を構成してもよい。このように、偏向反射面１１上の２回目偏向点Ｐ２が被走査面２４と略共役となるように走査光学系２３を配置すると、被走査面２４に集光する射出光ビームａ４の副走査方向の位置は回転角ωの変化によっても移動することがなくなり、射出角度差φ２に基づく走査線軌跡の湾曲があっても走査線湾曲は生じず、被走査面２４上での走査線ｂを略直線とすることができる。

図２２（ａ）に、偏向反射面１１に角度εの面倒れがある場合の図５と同様の図を示す。実線は面倒れがない場合、破線は角度εの面倒れ後を示す。偏向反射面１１に面倒れがあっても、入射平面に投影した射出光ビームａ４は平行移動するだけであるが、偏向反射面１１上の２回目偏向点はＰ２からＰ２’へ移動する。この移動量Ｙは、図２２（ｂ）の補助図を参照にすると、射出光ビームａ４が入射平面内にあるときの１回目偏向点から２回目偏向点までの伝達距離をＬｄとすると、
Ｙ＝Ｌｄ・ｔａｎ（２ε）／ｃｏｓ（２ε） ・・・（２８）
となる。偏向反射面１１上の２回目偏向点がこの距離移動すると、図２３に示すように、被走査面２４上では走査光学系２３の副走査方向の２回目偏向点の結像により走査線ｂが距離Ｙ’だけ移動する。走査光学系２３の副走査方向横倍率をβとすると、
Ｙ’＝β・Ｌｄ・ｔａｎ（２ε）／ｃｏｓ（２ε） ・・・（２９）
となる。

このＹ’は２回目偏向点が偏向反射面１１の面倒れによる被走査面２４上での走査線の変位であり、濃度の中間階調が重要でないモノクロ電子写真装置では、走査線ピッチＬＰの１／４程度以下、濃度の中間階調が重要なカラー電子写真装置では、走査線ピッチＬＰの１／８程度以下にする必要がある。これらを考慮すると、
モノクロ電子写真装置に対して、
｜β・Ｌｄ・ｔａｎ（２ε）／ｃｏｓ（２ε）｜≦０．２５・ＬＰ
・・・（３０）
カラー電子写真装置に対して、
｜β・Ｌｄ・ｔａｎ（２ε）／ｃｏｓ（２ε）｜≦０．１２５・ＬＰ
・・・（３１）
を満足するように設定する必要がある。

ところで、図２４に表すように、偏向反射面１１が実線で示した正しい平面でなく破線で示すような捩じれあるいは湾曲していると、入射平面に投影した射出光ビームａ４は、図２２（ａ）のような平行移動ではなく、偏向反射面１１が正しい平面の場合の射出光ビームａ４と角度をなすことになる。この射出角度差が原因となってさらなる走査線軌跡の湾曲が引き起こされる。さらに、偏向反射面の捩じれや湾曲の度合いが面毎に異なると、偏向反射面１１が正しい平面の場合の射出光ビームａ４となす角度が面毎に変化することになる。この射出角度の変化によって走査線軌跡の副走査方向位置変動が引き起こされる。

しかしながら、本発明の第２の形態のように、偏向反射面１１上の２回目偏向点Ｐ２が被走査面２４と略共役となるように走査光学系２３を配置し、かつ、光源２１からの光が回転軸１２に平行な副走査方向においてこの２回目偏向点Ｐ２近傍に集光するように、照明光路中にアナモルフィックレンズ２２（図１）を配置すると、偏向反射面に捩じれあるいは湾曲があっても、被走査面２４上での走査線ｂを略直線とすることができ、さらに、偏向反射面毎に捩じれあるいは湾曲の度合いが異なっていても、射出光ビームａ４が被走査面２４に集光して形成される走査線ｂの走査線変位を補正できるという効果もある。

また、図２５（ａ）、（ｂ）には、それぞれ図２１（ａ）、（ｂ）に対応するポリゴンミラー１０近傍の入射平面に入射光ビームａ０と射出光ビームａ４を投影した図を示す。図２５（ａ）のように、本発明により偏向反射面１１上の２回目偏向点Ｐ２が被走査面２４と略共役となるようにすると、副走査方向では、固定平面鏡１３と１４の間隙１５を通る光ビームａ０とａ４はその近傍での集光のためにビーム径が小さくなっている。これに対して、偏向反射面１１上の２回目偏向点Ｐ２と被走査面２４とが共役となっていない場合には、図２５（ｂ）に示すように、間隙１５を通る光ビームａ０とａ４のビーム径は相対的に太い。したがって、図２５（ａ）の本発明の第２の形態の方が、固定平面鏡１３と１４をポリゴンミラー１０により近接させて、偏向反射面１１上の１回目偏向点Ｐ１と２回目偏向点Ｐ２の間に距離をより近くできる。また、偏向反射面１１近傍に副走査方向の集光点があるので、その方向のビーム径もより小さくなっている。そのため、図２５（ａ）の本発明の第２の形態の場合には、ポリゴンミラー１０の回転軸１２方向の厚さＤをより薄くすることができ、光走査装置をより小型に低コストに構成することができる利点がある。

また、２枚の固定平面鏡１３と１４の間隙１５を通って照明光学系から偏向反射面１１に光ビームａ０が入射し、その間隙１５を通って光ビームａ４が射出するように光偏向光学系を構成することで、固定平面鏡１３及び１４の間隙１５と反対側の大きさが制限されないので、加工が難しく高価になりやすい高精度で反射面が非常に小さいミラーを使う必要なく、１回目偏向点Ｐ１から２回目偏向点Ｐ２の間の伝達距離を短くすることができる。

なお、以上の説明では、偏向反射面１１としてポリゴンミラー（回転多面鏡）１０を使用するものについて説明したが、振動するガルバノミラーの場合でも同様の効果を達成することができる。

以上、本発明の光走査装置をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれらに限定されず、種々の変形が可能である。

ところで、図２６は、例えば以上のようなこのような光走査装置５０の例を示す説明図である。図２６において、図示しない光源から出力される光ビームａ０は、折り返しミラー５６により、副走査断面（回転多面鏡１０の回転軸１２と、入射光ビームａ０を含む断面）内で、回転多面鏡１０の回転軸１２に対して垂直方向ではなく、右斜め上方に入射するように反射される。

回転多面鏡１０の入射光ビームａ０は、偏向反射面１１で図の左斜め上方に偏向反射光ビームａ４として偏向反射される。この偏向反射光ビームａ４は、走査光学系（結像レンズ）２３を経て折り返しミラー５７に入射する。

折り返しミラー５７の入射光は、図の右斜め下方に折り曲げられ、偏向反射側の２番目の折り返しミラー５８で図の上方に折り曲げられる。この上方に折り曲げられた光ビームは、矢視Ａ方向に回転する感光体ドラムのような被走査面２４に入射する。被走査面２４に入射した光ビームは、紙面に垂直方向の走査線を描く。

５１は、回転多面鏡１０の駆動モータ、６０は、前記回転多面鏡１０、駆動モータ５１、走査光学系（結像レンズ）２３、折り返しミラー５６〜５８を支持する本体フレームである。また、７１は走査光を通過させるためのカバーガラスが設けられているカバーガラス設置部である。

図４５は、カバーガラス設置部７１の一例を示す概略の斜視図である。図４５において、カバーガラス７２は、取り付け部材７３に枠体７４を介して設置されている。このように、カバーガラス７２を取り付け部材７３に対して凹所に設置しているのは、他の部材などとの接触によりカバーガラス７２が損傷することを防止するためである。

また、作業者がカバーガラスの表面に触れてカバーガラスを汚染する可能性を低くするためである。カバーガラスの表面は、塵埃の付着などにより光の通過が妨げられないように、専用の清掃部材を用いて清掃されている。このように、光走査の光学系と、光の被走査面との間に、光学系からの光を被走査面に向けて通過させるためのカバーガラスを有する光走査装置においては、カバーガラス清掃機構が設けられている。

前記のように、カバーガラス７２は取り付け部材７３の表面よりも下部の位置に枠体７４で形成される凹所に設置されている。このため、清掃部材でカバーガラス７２の表面に付着している塵埃等をふき取った後に、これらの塵埃等の付着物が枠体７４内に残存して、カバーガラス７２の清掃が効果的に行えないという問題があった。

そこで、図を参照して本発明による光走査装置のカバーガラス清掃機構を説明する。図２７は、本発明の実施形態に係るカバーガラス清掃機構を示す概略の斜視図である。図２７において、カバーガラス清掃機構３１は、取り付け部材３３上にカバーガラス３２を突出させて設けている（図３０参照）。

取り付け部材３３上には、ガイド部材３６が設置されており、ガイド部材３６内を清掃レバー３５が往復動する構成としている。清掃レバー３５の先端部３５ａには、図３０に示されているように清掃部材３７、クッション部材３８が設けられている。３５ｂは清掃レバー３５の根元部を示している。

また、３４は本体フレームの側壁側を部分的に示しており、その開口部３４ａを通して清掃レバー３５が移動する。４１はガイド部材３６の先端に設けられている清掃レバー３５の保持用凸部、４３は清掃レバー３５の抜け落ち防止ストッパーである。前記保持用凸部４１、抜け落ち防止ストッパー４３についての詳細は後述する。

図２８は、清掃レバー３５の先端３５ａを本体フレーム３４の位置まで引き出した状態を示す概略の斜視図である。また、図２９は清掃レバー３５をガイド部材３６に沿って押し込み、根元部３５ｂを本体フレーム３４の位置まで到達させた状態を示す概略の斜視図である。

図３０はカバーガラス清掃機構を部分的に示す概略の縦断正面図である。図３０（ｂ）は、清掃部材３７がカバーガラス３２上にある状態を示している。また、図３０（ａ）は、清掃レバー３５が矢視Ｂ方向に進行して清掃部材３７がカバーガラス３２上から外れた状態を示している。

清掃部材３７は、その両端に形成されているフランジ部３７ａ、３７ｂが、清掃レバー３５の先端３５ａに取り付けられている保持部材３９ａ、３９ｂと係合して保持される。清掃レバー３５の内側凹所３５ｃと清掃部材３７間には、クッション材３８が収納されている。

清掃レバー３５が図３０（ｂ）に示されている位置から図示を省略しているガイド部材に沿って矢視Ｂ方向に進行すると、クッション材３８に押圧されて清掃部材３７がカバーガラス３２の表面に付着した塵埃や汚れを除去し、汚れをふき取る。清掃部材３７は、バックスキンのように起毛面が形成されている人工皮革などを用いる。このように、クッション材３８のような弾性部材で清掃部材３７をカバーガラス３２の表面に押圧するので、カバーガラス３２の表面に付着した塵埃や汚れを効果的に除去することができる。

清掃レバー３５が図３０（ａ）に示されている位置、すなわち、カバーガラスから外れた位置に到達した状態では、清掃部材３７はクッション材３８の弾性でカバーガラス３２の表面位置よりも下部に落ちる。このため、カバーガラス３２からふき取られて清掃部材３７に付着した汚れや塵埃は、カバーガラス３２外に落下する。

このように、本発明においては清掃レバー３５のストローク長は、その先端部３５ａの凹所３５ｃ内に収納されている清掃部材３７がカバーガラス３２の端部を外れた外側の位置までの長さに設定し、カバーガラスの表面に付着した汚れや塵埃が清掃部材３７でふき取られた際にカバーガラス上には滞留しない構成としている。

清掃レバー３５が再度元の位置に引き戻される際には、カバーガラス３２の先端角部３２ａを経由して清掃部材３７がカバーガラス３２上に載置される。このため、清掃部材３７に残存している付着物もカバーガラス３２の先端角部３２ａで効果的に掻き落とされて、複数回の清掃動作を行った後でも清掃部材３７の表面を清浄に保つことができる。すなわち、本発明においては、清掃部材がカバーガラスの一方端部よりも外側で動かせるように清掃レバー３５のストローク長が設定されている。

図３１は、取り付け部材３３上に清掃レバー３５のガイド部材３６を設けた状態を示す概略の斜視図である。このガイド部材３６は、清掃レバー３５がカバーガラス３２上で正規の位置から上下、左右方向に変動しないようにして、カバーガラス３２と清掃機構との位置精度を高く保つ機能を有している。また、カバーガラス３２の上部にガイド部材３６を設けているので、作業者の接触や異物の付着によるカバーガラスの汚染を防止することができる。

図３２は、ガイド部材３６の一例を示す概略の縦断側面図である。図３２に示されているように、ガイド部材３６は門型に形成されてカバーガラス３２を覆っており、脚部３６ａ、３６ｂは取り付け部材３３上に固定される。ガイド部材３６は、カバーガラス３２の全長に亘って設けられており、清掃レバー３５は、ガイド部材３６の略門型に形成された内部空間に沿って、カバーガラス３２と並行に往復動する。このため、カバーガラス３２に対し、清掃部材３７が一定の押圧で押し付けられ、拭きむらを残すことなく適正にカバーガラス３２を清掃することができる。

このため、清掃部材３７はカバーガラス３２上で正規の位置から上下、左右方向に変動せず、両者の位置精度を高く保つことができるという利点がある。また、カバーガラス３２の全長に亘って設けられたガイド部材３６により清掃レバー３５を保持しているので、清掃部材３７が清掃レバー３５から外れてカバーガラス３２以外の部分に接触することによる清掃部材３７の汚染を防止することができる。

図３３は他の実施形態に係るガイド部材３６の一例を示す概略の縦断側面図である。図３３に示されているように、ガイド部材３６Ｘはカバーガラス３２上の両側上部に突出部３６ｃ、３６ｄを形成している。清掃レバー３５の両側側面には溝部３５ｐ、３５ｑが形成されており、前記ガイド部材３６Ｘの突出部３６ｃ、３６ｄと係合されて、清掃レバー３５の不要な位置変動を規制している。この例でも、ガイド部材３６は清掃部材３７とカバーガラス３２の両者の位置精度を高く保つことができる。

図３４は、本発明の実施形態に係る清掃レバー３５を示す概略の斜視図である。図３４において、清掃レバー３５の中央部には、長手方向に細長い穴を設け、走査光通過穴４０を構成している。このような走査光通過穴４０を設けることにより、図２９に示したように清掃レバー３５を押し込んだ状態でも感光体ドラムに入射する光線が遮蔽されないので、画像形成が可能となる。

このように、清掃レバー３５を常時取り付けた状態で光走査装置を使用できるので、清掃レバー３５を取り外して保管する必要がなく、清掃レバー３５の紛失を防止できる。また、清掃レバー３５を別の場所に保管する際の汚染を防止することができる。

図３５は、ガイド部材３６の長手方向における一方端部を部分的に示す概略の斜視図である。図３５において、ガイド部材３６の長手方向における一方端部には、平行に切り溝３６ｐ、３６ｑを設ける。また、前記切り溝３６ｐ、３６ｑで切り離された先端部に折り曲げ加工して凸部４１を形成する。なお、ガイド部材３６の先端には、断面略Ｌ字状の折曲部４２を形成する。

図３６は、清掃レバー３５の長手方向における一方端部を部分的に示す概略の斜視図である。図３５において、清掃レバー３５の長手方向における一方端部３５ａには、凹部３５ｘを形成する。この凹部３５ｘは、清掃レバー３５を押し込んだ状態で、前記ガイド部材３６の先端に形成した凸部４１と対向する位置に形成され、移動規制手段として機能する。

図３７は、清掃レバー３５を押し込んだ状態のときのガイド部材３６と清掃レバー３５との関係を部分的に示す縦断正面図である。この例では、清掃部材３７はカバーガラス３２の一方端部からは外れた状態を示している。図３７に示すように、ガイド部材３６に形成した凸部４１は清掃レバー３５に形成した凹部３５ｘと係合して、清掃レバー３５を押し込んだ状態のときに、清掃レバー３５が不要な移動をしないように規制する。

このため、清掃レバー３５が振動して清掃部材３７に付着した塵埃などがカバーガラス３２上に飛散するような事態の発生を防ぐことができる。また、前記のような凹凸部を係合させる係合手段はクリック機構として機能するので、作業者は清掃レバー３５を押し込んだときの移動経路終端位置であることが感覚的に確認できる利点がある。

ガイド部材３６の端部に形成した断面略Ｌ字状の折曲部４２は、清掃レバー３５を押し込んだときの終端部の進行を阻止して位置規制を行う停止部材として機能するものであり、清掃レバー３５の行き過ぎた進行を防止する。このため、清掃レバー３５を無駄なく移動させることができる。

なお、清掃部材３７の端部３７ｂと保持部材３９ｂには、それぞれ鋸歯状に形成されて両者が噛み合うように配置されており、清掃部材３７が確実に保持されるように構成されている。

図３８は、他の実施形態に係る図３７と同様の縦断正面図である。図３７と異なる部分についてのみ説明する。図３８の例では、取り付け部材３３に凸部４６を形成している。また、清掃レバー３５には前記凸部４６に対応する位置に移動規制手段の凹部３５ｙを形成して両者を係合する。

図示を省略しているが、本発明においては、前記移動規制手段を清掃レバーに設け、係合手段をガイド部材に設ける構成とすることができる。また、移動規制手段を清掃レバーに設け、係合手段をカバーガラスの取り付け部材に設ける構成とすることもできる。

なお、取り付け部材３３の先端に清掃レバー３５の先端位置を規制する停止部材として機能する折曲部４２ａを設けている。図３８の例では、取り付け部材３３は例えば、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）カバーとして構成されている。このため、部品点数を低減することができる。

図３９は、本発明の実施形態を示す概略の斜視図、図４０は図３９の概略の縦断正面図である。図３９、図４０において、清掃レバー３５の表面にはストッパー４３を設けている。このストッパー４３は、清掃レバー３５を引き出したときに、本体フレーム３４の壁面と当接し、清掃レバー３５がガイド部材３６から外れないようにしている。

すなわち、図４０に示されているように、清掃レバー３５を引き出すと清掃部材３７はカバーガラス３２の本体フレーム３４側の端部から外れる位置に移動する。この位置は、ガイド部材３６の終端付近となり、更に清掃レバー３５を引き出すとガイド部材３６から外れてしまうことになる。

この場合には、再度清掃レバー３５を押し込む際にガイド部材３６との位置合わせが必要となり、操作が煩雑になる。しかしながら、本発明においては清掃レバー３５に前記ストッパー４３を設けている。このため、清掃レバー３５の移動は、本体フレーム３４の位置でストッパー４３により規制されてガイド部材３６から外れることがない。したがって、再度清掃レバー３５を押し込む際に支障がなく、操作性が高められる。

図４１は、ストッパー４３の詳細を示す斜視図、図４２はストッパー４３の動作を示す概略の縦断正面図である。図４１に示すように、清掃レバー３５の表面に切り溝４３ｘを形成して弾性変形部４３ｂを設ける。また、ストッパー４３の先端側には鉤状部４３ａを形成する。

ストッパー４３には、弾性変形部４３ｂが設けられている。このため、図４２に示しているように弾性変形部４３ｂを押圧することにより矢視Ｃ方向に回転し、鉤状部４３ａは本体フレーム３４から外れる。したがって、清掃レバー３５をガイド部材３６の端部から離脱させて光走査装置本体から抜き出すことができる。

このように、清掃レバー３５を光走査装置本体から抜き出せる構成としているので、清掃部材３７のクリーニングや劣化に伴う交換などのメンテナンスを行う際の利便性を高めることができる。

図４３は、清掃レバー３５の分解斜視図、図４４は清掃レバー３５を下からみた状態を示す概略の斜視図である。図４３に示しているように、保持板４７に清掃部材３７とクッション材３８を取り付ける。保持板４７の両側端部は折り曲げて脚部４４ａ、４４ｂを形成する。

清掃レバー３５の端部には、前記脚部４４ａ、４４ｂに対応する位置に、挿入穴４５ａ、４５ｂを形成する。保持４７７の脚部４４ａ、４４ｂを挿入穴４５ａ、４５ｂに挿入し、図４４に示すように清掃部材３７を清掃レバー３５の下側に突出させる。このように、清掃部材３７を清掃レバー３５に対して着脱自在に取り付けているので、清掃部材３７の点検や交換を簡単に行うことができる。

上記の説明は実施形態の一例であり、本発明はこれら実施形態に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の第１の形態の光走査装置の全体構成を示す斜視図である。 図１の光走査装置の主要部の光偏向光学系を示す斜視図である。 偏向反射面で１回目の反射を行った光ビームの走査線軌跡の湾曲を説明するための図である。 入射光ビームの偏向反射面に対する入射角θ１と射出光ビームの射出角θ２との定義を説明するための図である。 光ビームを入射平面に投影した図である。 光ビームを偏向反射面の回転軸に垂直な平面に投影した図である。 光ビームａ０とａ１の偏向反射面が正面を向いているときと回転角ωだけ回転したときの角度関係を示す図である。 光ビームａ３とａ４の偏向反射面が回転角ωだけ回転したときの角度関係を示す図である。 偏向反射面で１回目の反射を行った光ビームａ１の方向ベクトルの成分を考察するための図である。 偏向反射面へ２回目に入射する光ビームａ３の方向ベクトルの成分を考察するための図である。 φ２＝０となるθ１、θ２の関係をプロットした図である。 φ２≦０．６°となる範囲の境界を示す図である。 偏向反射面の回転による１回目偏向反射点のサグ量Δ１、及び、２回目偏向反射点のサグ量Δ２を説明するための図である。 偏向反射面の回転による１回目偏向反射点のサグ量Δ１と２回目偏向反射点のサグ量Δ２を足したΔ' の説明図と２回目偏向反射点近傍の拡大図である。 １回目偏向反射点のサグ量Δ１、２回目偏向反射点のサグ量Δ２の基づく反射光ビームａ１、ａ４のずれ量を示す図である。 第１の形態の１具体例における湾曲量δが略ゼロとなるθ１とθ２の関係を示す図である。 本発明の第１の形態中における別の形態の光走査装置の主要部の光偏向光学系の偏向反射面が正面を向いているときの光ビームａ１とａ４の角度関係を示す図である。 本発明の第２の形態の光走査装置の全体構成を示す斜視図である。 図１８の光走査装置の主要部の光偏向光学系を示す斜視図である。 θ１とθ２の比を変化させたときの偏向反射面の回転角ωに対する射出角度差φ２をプロットした図である。 本発明の第２の形態の光走査装置を説明するために、偏向反射面から走査光学系を経て被走査面に至る部分における入射平面に射出光ビームａ４を投影した図である。 偏向反射面に面倒れがある場合の図５と同様の図と補助図である。 ２回目偏向点に移動がある場合の被走査面での走査線の移動を説明するための図である。 偏向反射面に捩じれあるいは湾曲がある場合の射出光ビームａ４の様子を示すための図である。 本発明の第２形態の光走査装置に基づくとポリゴンミラーの厚さを薄くできることを説明するための図である。 光走査装置の例を示す説明図である。 本発明に基づく光走査装置のカバーガラス清掃機構の一例を示す概略の斜視図である。 図２７の清掃レバーが引き出された状態を示す斜視図である。 図２７の清掃レバーが押し込まれた状態を示す斜視図である。 カバーガラス清掃機構を部分的に示す概略の縦断正面図である。 本発明の実施形態を示す概略の斜視図である。 ガイド部材の一例を示す概略の縦断側面図である。 ガイド部材の他の例を示す概略の縦断側面である。 本発明の実施形態に係る清掃レバーの例を示す概略の斜視図である。図である。 ガイド部材の長手方向における一方端部を部分的に示す概略の斜視図である。 清掃レバーの長手方向における一方端部を部分的に示す概略の斜視図である。 本発明の実施形態を部分的に示す縦断正面図である。 本発明の実施形態を部分的に示す縦断正面図である。 本発明の実施形態を示す概略の斜視図である。 図３９の概略の縦断正面図である。 ストッパーの詳細を示す斜視図である。 ストッパーの動作を示す概略の縦断正面図である。 清掃レバーの分解斜視図である。 清掃レバーを下からみた状態を示す概略の斜視図である。 従来のカバーガラス設置部の一例を示す概略の斜視図である。

Claims (8)

1. 回転軸に平行でその回転軸を中心に回転又は振動する偏向反射面に面して２枚の固定平面鏡が配置され、前記偏向反射面に入射して反射された光ビームが前記２枚の固定平面鏡で順に反射され、その反射された光ビームが再び前記偏向反射面に入射して反射される光偏向光学系を備えた光走査装置において、
   前記偏向反射面に最初に入射する光ビームを含み前記回転軸に平行な面を入射平面とするとき、前記２枚の固定平面鏡は前記入射平面に対して垂直に配置され、
   前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが前記入射平面内にあるときの射出光ビームの中心光線と、前記偏向反射面が最大の回転角度を取るときの射出光ビームの中心光線を前記入射平面に投影した直線とが略平行になるように設定されており、
   前記偏向反射面に最初に入射する光ビームが前記２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して入射され、前記偏向反射面で２回目に反射された偏向光ビームが前記２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して射出するように構成されていることを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１において、前記偏向反射面が前記入射平面に対して垂直な位置における前記偏向反射面に最初に入射する光ビームの中心光線の入射角をθ１、前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームの中心光線の射出角をθ２とするとき、次の関係を満たすように構成されていることを特徴とする光走査装置。
   ０．３３・θ１≦θ２≦０．３７・θ１ ・・・（２１）
3. 回転軸に平行でその回転軸を中心に回転又は振動する偏向反射面に面して２枚の固定平面鏡が配置され、前記偏向反射面に入射して反射された光ビームが前記２枚の固定平面鏡で順に反射され、その反射された光ビームが再び前記偏向反射面に入射して反射される光偏向光学系を備えた光走査装置において、
   前記偏向反射面に最初に入射する光ビームを含み前記回転軸に平行な面を入射平面とするとき、前記２枚の固定平面鏡は前記入射平面に対して垂直に配置され、
   前記偏向反射面が前記入射平面に対して垂直な位置における前記偏向反射面に最初に入射する光ビームの中心光線の入射角をθ１、前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームの中心光線の射出角をθ２とするとき、次の関係を満たすように構成されており、
   ０．３３・θ１−１．２７≦θ２≦０．３５・θ１−１．５０
   ・・・（２２）
   前記偏向反射面に最初に入射する光ビームが前記２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して入射され、前記偏向反射面で２回目に反射された偏向光ビームが前記２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して射出するように構成されていることを特徴とする光走査装置。
4. 回転軸に平行でその回転軸を中心に回転又は振動する偏向反射面に面して２枚の固定平面鏡が配置され、前記偏向反射面に入射して反射された光ビームが前記２枚の固定平面鏡で順に反射され、その反射された光ビームが再び前記偏向反射面に入射して反射される光偏向光学系と、前記偏向反射面に向けて光ビームを入射させる照明光学系と、前記光偏向光学系で偏向された光ビームを被走査面に入射させて走査線を形成する走査光学系とを備えた光走査装置において、
   前記偏向反射面に前記照明光学系から最初に入射する光ビームを含み前記回転軸に平行な面を入射平面とするとき、前記２枚の固定平面鏡は前記入射平面に対して垂直に配置され、
   前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが前記入射平面内にあるときのその２回目の反射点と前記被走査面が前記入射平面内で略共役となっており、
   前記偏向反射面に最初に入射する光ビームが前記２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して入射され、前記偏向反射面で２回目に反射された偏向光ビームが前記２枚の固定平面鏡の間の間隙を通して射出するように構成されていることを特徴とする光走査装置。
5. 前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが前記入射平面内にあるとき、前記照明光学系から入射する光ビームが前記入射平面内で前記２回目の反射点近傍に集光することを特徴とする請求項４記載の光走査装置。
6. 前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが前記入射平面内にあるときの１回目偏向点から２回目偏向点までの伝達距離をＬｄ、前記偏向反射面の面倒れ角度をε、前記走査光学系の前記入射平面の方向の横倍率をβ、前記被走査面での走査線ピッチをＬＰとするとき、
   ｜β・Ｌｄ・ｔａｎ（２ε）／ｃｏｓ（２ε）｜≦０．２５・ＬＰ
   ・・・（３０）
   の関係を満足するように構成されていることを特徴とする請求項４又は５記載の光光走査装置。
7. 前記偏向反射面から２回目に反射された射出光ビームが前記入射平面内にあるときの１回目偏向点から２回目偏向点までの伝達距離をＬｄ、前記偏向反射面の面倒れ角度をε、前記走査光学系の前記入射平面の方向の横倍率をβ、前記被走査面での走査線ピッチをＬＰとするとき、
   ｜β・Ｌｄ・ｔａｎ（２ε）／ｃｏｓ（２ε）｜≦０．１２５・ＬＰ
   ・・・（３１）
   の関係を満足するように構成されていることを特徴とする請求項４から６の何れか１項記載の光光走査装置。
8. 請求項１から７の何れか１項記載の光走査装置を画像書き込み露光用に用いているいることを特徴とする画像形成装置。

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