JPH08190065A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低騒音化及び省電力化を図ると共に回転多面
鏡の鏡面の有効利用を図る。 【構成】 鏡面２２を結像光学系１６の光軸に対して垂
直に向けたときの結像光学系１６の光軸に対して光源１
２と反対側にある接続面２４と結像光学系１６の光軸に
対して垂直に向けた鏡面２２とのなす角度をβ、結像光
学系１６の光軸にに対して光源１２側にある接続面２４
と結像光学系１６の光軸に対して垂直に向けた鏡面２２
とのなす角度をγとしたときに、角度γと角度βとが異
なるようにする。突出部分が少なくなり、重量が軽くな
るため、回転多面鏡１４の回転時の騒音が低減され、駆
動モータの省電力化を図ることができる。また、結像面
２０の外側に光ビーム検出器１８を設けることによって
鏡面２２の利用範囲に偏りが生じるが、接続面２４の傾
斜によって鏡面２２にも偏りが生じ、この結果、鏡面２
２の有効利用が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転多面鏡を用いて光
ビームを走査する光走査装置に係り、回転多面鏡で走査
されたビーム光を結像面に結像させる光走査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ビームを走査する光走査装置には、例
えば、特開昭６２−４９３１７号に開示されるような回
転多面鏡が用いられている。図４に示すように、この回
転多面鏡１００には、騒音低減、省電力化のため、隣り
合う鏡面１０２と鏡面１０２との間に、両鏡面１０２の
延長面よりも内方に位置する接続面１０４を設けてい
る。また、このような光走査装置においては、画像書き
出しのタイミングをとるために、鏡面１０２で反射され
た光源１０６からの光ビームＬＢを受光する検出器１０
８を結像面（例えば感光ドラム）１０９に隣接して設け
ているものが多い。

【０００３】例えば、図５（Ａ）に示すように、回転多
面鏡鏡面１１０の中心に向かって光ビームＬＢを照射す
る光走査装置において、光ビームＬＢが鏡面１０２に垂
直に当たる位置Ｏから、図示しない結像面の画像領域終
了位置に光ビームＬＢが向かう時に鏡面１０２の光ビー
ムＬＢが当たる位置Ｙまでの距離をＡ、位置Ｏから図示
しない光検出器に光ビームＬＢが向かう時に鏡面１０２
に光ビームＬＢが当たる位置Ｚまでの距離をＢとする
と、光検出器に光ビームＬＢを振るためにＡ≠Ｂとなる
ことが多い。

【０００４】このため、接続面１０４と鏡面１０２のな
す角度が接続面１０４の両側で同じ場合（即ち、接続面
１０４と鏡面１０２のなす角度が１３５°）には、鏡面
１０２を有効利用することができなくなる。

【０００５】また、接続面１０４と鏡面１０２とのなす
角度が接続面１０４の両側で同じ場合に、鏡面１０２を
より有効に使用しようとすると、図５（Ｂ）に示すよう
に回転多面鏡１１０の回転中心Ｄ位置を結像レンズ（図
示せず）の光軸Ｍに対してオフセット（寸法Ｃ）させれ
ばよいが、面の出入り量がＣｔａｎθ大きくなり、像面
湾曲の特性が悪化する。なお、図５（Ｂ）において、Ｃ
はオフセット量、θは回転多面鏡１１０の回転角度であ
る。また、ここでいう面の出入り量とは、画像領域中心
に向かって照射される光ビームＬＢが回転多面鏡１１０
の鏡面１０２に入射する点をＪ、画像領域開始位置に向
かって照射される光ビームＬＢが回転多面鏡１１０の鏡
面１０２に入射する点をＫ、画像領域終了位置に向かっ
て照射される光ビームＬＢが回転多面鏡１１０の鏡面１
０２に入射する点をＬとした時、交点Ｊから交点Ｋまで
の距離ｍ（図６参照）と、交点Ｊから交点Ｌまでの距離
ｎとで、大きい方をさす（例えば、図６のｍ）。

【０００６】また、上記従来技術では、図７に示すよう
に、結像面１１２上の画像領域（２Ｗ）の点ｅに入射し
た光ビームＬＢが、その結像面１１２で拡散反射し、そ
の反射光ＬＢａが回転多面鏡１１０の接続面１０４で反
射されて結像面１１２上の点ｈで再結像し、有害像とし
て画質に現れて画像品質を低下させる可能性がある。

【０００７】もし、従来技術において有害画像を除去し
ようとすると、（１）結像レンズの焦点距離を大きくす
る、（２）回転多面鏡の鏡面数を少なくする、（３）結
像光学系の光軸と光源からの回転多面鏡に入射する光ビ
ームとのなす角度を小さくする、という方法があるが、
（１）においては、焦点距離が大きくなると光路長が長
くなり、装置の小型化に制限が加わる。（２）において
は、鏡面の面数が減ることにより装置の高速化に制限が
加わる。（３）においては、光源あるいは入射光学系と
結像光学系とが干渉する可能性があるという欠点を有す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、回転多面鏡で光ビームを走査する光走査装置にお
いて、低騒音化及び省電力化を図ると共に回転多面鏡の
鏡面の有効利用を図り、さらには結像面に結像する画像
の品質低下を防止することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、光源からのビーム光を走査する回転多面鏡と、回転
多面鏡で走査されたビーム光を結像面に結像させる結像
光学系と、を備えた光走査装置であって、回転多面鏡の
鏡面間に平坦な接続面を設け、回転多面鏡の鏡面を結像
光学系の光軸に対して垂直に向けたとき、前記光軸に対
して光源と反対側にある接続面と前記鏡面とのなす角度
をβ、前記光軸に対して光源側にある接続面と前記鏡面
とのなす角度をγとしたときに、β≠γとしたことを特
徴としている。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の光走査装置において、結像光学系の焦点距離を
ｆ、光源から回転多面鏡に入射する光ビームと結像光学
系の光軸とのなす角度をα（rad ）、結像面において結
像光学系の光軸から有効走査幅の端部までの距離をＷ、
としたときに、β（rad ）＜（２ｆπ−αｆ−Ｗ）／２
ｆとしたことを特徴としている。

【００１１】ここで、β（rad ）＜（２ｆπ−αｆ−
Ｗ）／２ｆの導き方を以下に説明する。

【００１２】図８に示すような走査光学装置において、
光源１２からの光ビーム１２Ａと回転多面鏡１４の鏡面
２２の法線とのなす角度をａ（rad ）とすると、結像面
（被走査面）２０から戻って来た光ビーム２０Ａは、接
続面２４の法線に対して（π−β）−ａで反射する。即
ち、鏡面２２で反射された２２Ａと光ビーム２０Ａと
は、結像光学系（ｆ−θレンズ）の特性から平行となる
ので、光ビーム２０Ａは接続面２４の法線に対して角度
δ−ａ（rad ）で反射し、角度δが角度π−βであるた
め。

【００１３】従って、光源１２から照射された光ビーム
１２Ａと接続面２４で反射した光ビーム２４Ａとのなす
角度は、２ａ＋２（π−β−ａ）＝２（π−β）＝一定
となる。

【００１４】次に、結像光学系１６の光軸１６Ａから光
ビーム２４Ａが結像面２０で結像する位置Ｖまでの距離
Ｘは、Ｘ＝｛２（π−β）−α｝ｆで表すことができる
（ｆは結像光学系１６の焦点距離。） 上記位置Ｖが有効走査幅の端部（結像光学系の光軸から
距離Ｗの位置）よりも外側にあれば、結像面に不要な光
ビームを照射させないことになり、Ｗ＜Ｘ、即ちＷ＜
｛２（π−β）−α｝ｆの関係を満足させればよいこと
になる。

【００１５】上式を変形して、

【００１６】

【作用】請求項１に記載の光走査装置では、回転多面鏡
の鏡面間に平坦な接続面を設けたので、突出部分が少な
くなり、回転多面鏡の回転時の騒音（風切り音）を低減
することができる。さらに、回転時の空気抵抗が少なく
なり、かつ重量が低減するので、駆動モータの省電力化
を図ることができる。

【００１７】また、回転多面鏡の鏡面を結像光学系の光
軸に対して垂直に向けたときの、光軸に対して光源と反
対側にある接続面と鏡面とのなす角度βと、光軸に対し
て光源側にある接続面と鏡面とのなす角度γとが異なっ
ているので、結像面の外側に画像書き出しのタイミング
を取るための光ビーム検出器を設けることによって鏡面
の利用範囲が偏るので、この結果鏡面の有効利用を図る
ことができる。

【００１８】また、結像面に入射した光ビームが結像面
で反射し、この反射した光ビームが結像光学系を介して
接続面へ戻り、さらに、接続面で反射されて再び結像光
学系を介して結像面方向に向かう光ビームが結像面の有
効走査幅の内側（画像形成面）に照射されると、画像品
質が低下することになる。しかしながら、請求項２に記
載の光走査装置では、結像光学系の焦点距離をｆ、光源
から回転多面鏡に入射する光ビームと結像光学系の光軸
とのなす角度をα（rad ）、結像面において結像光学系
の光軸から有効走査幅の端部までの距離をＷとしたとき
に、β（rad ）＜（２ｆπ−αｆ−Ｗ）／２ｆを満足す
るようにしたので、結像面で反射されて再び結像面に戻
って来る光ビームは結像面の有効走査幅の外側に照射さ
れることになり、不要な光ビームによる画像品質の低下
を防止することができる。

【００１９】例えば、結像光学系の焦点距離ｆを１４３
mm、光源から回転多面鏡に入射する光ビームと結像光学
系の光軸とのなす角度αを１（rad ）、結像面における
結像光学系の光軸から有効走査幅の端部までの距離Ｗを
１０８mmとし、これらの値を式（１）に代入すると、 式（１）は以下のようになる。

【００２０】 ここで、従来技術のように接続面と両側に隣接する鏡面
とのなす角度を同一（角度βが１３５deg ≒２．３５６
rad ）とし、回転多面鏡の鏡面の数を４、距離Ｗと角度
αとを固定して有害画像を結像面の有効走査幅の端部よ
りも外側に向けようとすると、 即ち、焦点距離ｆ＞１８９．２mmとしなければならず、
装置の大型化につながる。

【００２１】また、焦点距離ｆと距離Ｗとを固定して有
害画像を結像面の有効走査幅の端部よりも外側に向けよ
うとすると、 即ち、α＜４６．７３deg としなければならず、光源と
結像光学系とが互いに接近して干渉することもある。

【００２２】一方、本発明では、装置が大型化したり、
光源と結像光学系とが干渉することなく、有害画像の発
生を防止することができる。

【００２３】

【実施例】

［第１実施例］本発明の第１実施例を図１にしたがって
説明する。

【００２４】図１には、本発明の適用された光走査装置
１０の要部が示されている。図１に示すように、本実施
例の光走査装置１０は、光源（レーザー等）１２、回転
多面鏡１４、結像光学系１６、光検出器１８及び結像面
２０を備えている。

【００２５】この回転多面鏡１４の外周には、平坦な鏡
面２２が４面形成されており、隣接する鏡面２２間の境
界部に平坦な接続面２４が形成されている。なお、隣接
する鏡面２２間の角度は９０°である。

【００２６】鏡面２２を結像光学系１６の光軸に対して
垂直に向けたときの結像光学系１６の光軸に対して光源
１２と反対側にある接続面２４と結像光学系１６の光軸
に対して垂直に向けた鏡面２２とのなす角度をβ、結像
光学系１６の光軸にに対して光源１２側にある接続面２
４と結像光学系１６の光軸に対して垂直に向けた鏡面２
２とのなす角度をγとしたときに、この回転多面鏡１４
は角度βと角度γとが異なっており、本実施例では角度
βが１３３．２°（≒２．３２rad ）、角度γが１３
６．８°（≒２．３９rad ）に設定されている。

【００２７】結像光学系１６は、回転多面鏡１４の側方
に所定間隔をおいて配置されており、光源１２は、結像
光学系１６とは異なる方向に配置されている。なお、本
実施例の結像光学系１６はｆ−θレンズであり、光軸は
回転多面鏡１４の回転軸と直交している。また、光源１
２の光軸も回転多面鏡１４の回転軸と直交している。

【００２８】なお、この光走査装置１０では、結像光学
系１６の光軸１６Ａと光源１２から回転多面鏡１４に向
かう光ビーム１２Ａとのなす角度αが６５°（≒１．１
３rad ）、回転多面鏡１４の鏡面２２に内接する円２３
の半径Ｒが１１mm、回転多面鏡１４の回転中心Ｄと光源
１２から照射される光ビーム１２Ａとのオフセット量Ｃ
が０．５３mmである。

【００２９】また、鏡面２２上において、光ビーム１２
Ａが鏡面２２に垂直に当たる位置をＯ、画像領域終了位
置ｉに向かう光ビーム１２Ａが当たる位置をＹ、光検出
器１８に向かう光ビーム１２Ａが当たる位置をＺとした
時に、位置Ｏから位置Ｙまでの距離Ａが４．３５mmであ
り、位置Ｏから位置Ｚまでの距離Ｂが４．７５mmであ
る。

【００３０】このように、本実施例の回転多面鏡１４で
は、鏡面２２と鏡面２２との境界部に接続面２４、即ち
面取り部分を形成してあるので、軽量化され、かつ材料
の使用量が低減されると共に、回転時の騒音が低減され
る。

【００３１】また、鏡面２２の利用可能領域は、結像面
２０の外側に位置する光検出器１８に光ビームを照射す
る関係から、回転多面鏡１４の幅中央（回転中心Ｄを通
る鏡面２２の法線）を境にして回転方向両側で寸法が異
なることになるが、これに合わせて接続面２４を傾斜さ
せているため鏡面２２を有効に利用していることにな
る。

【００３２】さらに、本実施例では、面の出入り量が最
小となるので、画像湾曲の特性の悪化が抑えられてい
る。

【００３３】［第２実施例］次に、本発明の第２実施例
を説明する。

【００３４】本実施例の走査光学装置１０は、第１実施
例と同様の構成であるが各部の諸元が異なっている。

【００３５】本実施例では、角度βが角度（２ｆπ−α
ｆ−Ｗ）／２ｆよりも小さく選定されている。

【００３６】具体的には、結像面２０における結像光学
系１６の光軸１６Ａから有効走査幅の端部までの距離Ｗ
を１０８mm、結像光学系１６の焦点距離ｆが１４０mm、
結像光学系１６の光軸と光源１２から照射される光ビー
ムＬＢとのなす角度αが１ｒａｄ（＝５７．３°）であ
り、接続面２４とその接続面２４の回転多面鏡回転方向
側とは反対側に隣接する鏡面２２とのなす角度βが例え
ば、２．２３ｒａｄ（＝１２８°）である。

【００３７】上記の値は、以下のように式（１）を満足
するので、本実施例の走査光学装置１０では、結像面２
０において有害画像を防止することができる。

【００３８】 なお、焦点距離ｆ、角度α、角度β、距離Ｗ等の値は一
実施例であり、式（１）を満足する値であれば良い。

【００３９】また、図２には、距離Ｗを一定（１０８m
m）にして焦点距離ｆを３段階に変化させた際の、角度
αと角度βとの関係を示すグラフであり、グラフの線よ
りも下側の領域で使用することによって有害画像を防止
することができる。

【００４０】さらに、図３には、距離Ｗを一定（１０８
mm）にして角度αを３段階に変化させた際の、焦点距離
ｆと角度βとの関係を示すグラフであり、グラフの線よ
りも下側の領域で使用することによって有害画像を防止
することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
光走査装置では、回転多面鏡の鏡面間に平坦な接続面を
設け、回転多面鏡の鏡面を結像光学系の光軸に対して垂
直に向けたとき、光軸に対して光源と反対側にある接続
面と鏡面とのなす角度βと、光軸に対して光源側にある
接続面と鏡面とのなす角度γとを変えたので、低騒音化
及び省電力化を図ると共に回転多面鏡の鏡面の有効利用
を図ることができるという優れた効果を有する。

【００４２】また、請求項２に記載の光走査装置では、
不要な光ビームを結像面の有効走査幅の外側に照射させ
るので、結像面に形成される画像の品質低下を防止でき
るという優れた効果を有する。また、光源と結像光学系
との干渉や焦点距離が長くなることがないので、装置が
大型化することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る光走査装置の構成図
である。

【図２】第２実施例において、角度αと角度βとの具体
例を示すグラフである。

【図３】第２実施例において、焦点距離ｆと角度βとの
具体例を示すグラフである。

【図４】従来の光走査装置の斜視図である。

【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、従来技術の鏡面の有効利
用が図られていないことを説明するための回転軸方向か
ら見た回転多面鏡の平面図である。

【図６】出入り量を説明するための回転軸方向から見た
回転多面鏡の平面図である。

【図７】画像品質の低下を説明する従来の光走査装置の
構成図。

【図８】

【符号の説明】

１０ 光走査装置 １２ 光源 １４ 回転多面鏡 １６ 結像光学系 ２０ 結像面 ２２ 鏡面 ２４ 接続面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からのビーム光を走査する回転多面
   鏡と、 回転多面鏡で走査されたビーム光を結像面に結像させる
   結像光学系と、を備えた光走査装置であって、 回転多面鏡の鏡面間に平坦な接続面を設け、 回転多面鏡の鏡面を結像光学系の光軸に対して垂直に向
   けたとき、前記光軸に対して光源と反対側にある接続面
   と前記鏡面とのなす角度をβ、前記光軸に対して光源側
   にある接続面と前記鏡面とのなす角度をγとしたとき
   に、 β≠γとしたことを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 結像光学系の焦点距離をｆ、光源から回
   転多面鏡に入射する光ビームと結像光学系の光軸とのな
   す角度をα（rad ）、結像面において結像光学系の光軸
   から有効走査幅の端部までの距離をＷ、としたときに、 β（rad ）＜（２ｆπ−αｆ−Ｗ）／２ｆとしたことを
   特徴とする請求項１に記載の光走査装置。