(57)【要約】【課題】コストアップや、装置の大型化を招くことなく、走査角度が大きくても主走査方向で画像濃度差の発生しない光偏向走査装置を提供する。【解決手段】光源と、回転多面鏡と、駆動部と、ｆθレンズと、をハウジングに収納した光偏向走査装置において、ハウジングにｆθレンズ透過後の光束の射出窓を有し、該射出窓の走査方向断面形が、該光束の走査範囲内の少なくとも一部で直線でないことを特徴とする光偏向走査装置とすること。【選択図】　　　　図１
2004101686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光源と、該光源からの光束を反射させ回転方向に走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を駆動する駆動部と、ｆθレンズと、をハウジングに収納した光偏向走査装置において、
該ハウジングに該ｆθレンズ透過後の光束の射出窓を有し、該射出窓の走査方向断面形が、該光束の走査範囲内の少なくとも一部で直線でないことを特徴とする光偏向走査装置。
【請求項２】
該射出窓の走査方向断面形は円弧で構成され、
該射出窓を通過する走査光束のうち両端の光線経路を延長した交点と、該走査光束のうち両端の光線の張る角の２等分線と該射出窓内側との交点との距離をＤ、該円弧の半径をＲとした時、
０＜１／Ｒ≦１／Ｄ
を満足する円弧で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光偏向走査装置。
【請求項３】
少なくとも光源からの光束を反射させ回転方向に走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を駆動する駆動部と、をハウジングに収納した光偏向装置において、
該ハウジングに、該回転多面鏡で反射された光束の射出窓を有し、該射出窓の走査方向断面形が、該光束の走査範囲内の少なくとも一部で直線でないことを特徴とする光偏向装置。
【請求項４】
該射出窓の走査方向断面形は円弧で構成され、
該射出窓を通過する走査光束のうち両端の光線経路を延長した交点と、該走査光束のうち両端の光線の張る角の２等分線と該射出窓内側との交点との距離をＤ、該円弧の半径をＲとした時、
０＜１／Ｒ≦１／Ｄ
を満足する円弧で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の光偏向装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録データに対応して発せられる光源からの光束を第１光学手段を介して回転多面鏡を含む光偏向装置に導いた後、この回転多面鏡の回転により、第２光学手段を介して記録体上に走査露光を行うように構成した光偏向走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザービームプリンタ、レーザーファクシミリ等で使用されている光偏向装置を含む光偏向走査装置は、感光体上に静電潜像を形成するために、光束を走査するものである。この感光体上の静電潜像は、現像装置によってトナー像に顕像化され、このトナー像が記録紙に転写され、定着装置により記録紙上のトナーを加熱定着させプリントがおこなわれる。
【０００３】
なお本発明においては、回転多面鏡及びその駆動装置を光偏向装置と称し、光源、光偏向装置、光学手段を含む全体を光偏向走査装置と称している。
【０００４】
図８は、レーザービームプリンタにおいて用いられ、感光体を光束によって走査するための光偏向走査装置の構成を示す平面図である。
【０００５】
光偏向走査装置１０１は、ハウジング１０２に収納されており、半導体レーザ装置、コリメータレンズ系等で構成される光源１０３、この光源１０３からの光束を線状に集光するシリンドリカルレンズ１０４、このシリンドリカルレンズ１０４により集光される光束の線像の近傍に偏向反射面１０５ａを有する回転多面鏡１０５、ｆθレンズ１０６を含んで構成されている。偏向反射面１０５ａで偏向反射された光束は、ｆθレンズ１０６を介し、感光体１０８に照射される。
【０００６】
回転多面鏡１０５は、軸直角断面が正六角形であって軸線方向に一様である正六角形であり、その側面が反射鏡とされて偏向反射面１０５ａを構成している。この回転多面鏡１０５は、モータ１０９により、その軸線回りに矢印１２１方向に等速で回転駆動される。これにより光源１０３からのシリンドリカルレンズ１０４を介した光束の経路と偏向反射面１０５ａの法線とのなす角は、経時的に変化し、それに伴い反射角も変化するため、感光体１０８上で光束が集光されて形成されるスポットは、図中矢印１１０方向に移動する。
【０００７】
ｆθレンズ１０６は、偏向反射面１０５ａにおいて反射される光束が感光体１０８においてスポット像を形成するよう集光され、このスポット像の矢印１１０方向への走査速度が等速に保たれるよう設計されている。このようなｆθレンズ１０６の特性を得るために、このｆθレンズ１０６は、レンズ要素が１１１と１１２の２つのレンズ系で構成されている。
【０００８】
回転多面鏡１０５の矢印１２１方向の回転により、感光体１０８においては光束による主走査がおこなわれ、また感光体１０８がその円筒の軸線回りに回転駆動することにより副走査がおこなわれる。これにより、感光体１０８の表面に静電潜像が形成される。
【０００９】
感光体１０８の周辺には、感光体１０８の表面を一様に帯電するためのコロナ放電器、感光体１０８の表面に形成される静電潜像をトナー像に顕像化するための現像装置、このトナー像を記録紙に転写する転写用コロナ放電器（いずれも不図示）等が配置されており、これらにより光源１０３が発する光束に対応する記録情報が、記録紙にプリントされる。
【００１０】
感光体１０８の表面の書き込み開始位置１２２に対応する光束の経路Ｌ１よりも図中矢印１１０方向上流側に対応する光束の経路Ｌ３上で、ｆθレンズ１０６のレンズ要素１１１と回転多面鏡１０５の偏向反射面１０５ａとの間に反射鏡１２３が設けられている。この反射鏡１２３で反射された光束は、集光レンズ１２４を介しフォトダイオード等を含んで構成される受光素子１２５の受光面１２５ａに入射する。この時、受光素子１２５は、光束の位置を検出するための信号を出力する。
【００１１】
光源１０３は、ホストコンピュータ（不図示）からの情報を処理する処理回路１３１より与えられる信号に対応し発光する。この処理回路からの信号は、感光体１０８に書き込むべき情報に対応しており、これにより感光体１０８上に所望の情報に対応する静電潜像が形成される。処理回路１３１は、光源１０３に、感光体１０８の表面に光束のスポットが作る軌跡である一走査線に対応する情報を表す信号を一単位として与える。この信号の出力は、受光素子１２５からライン１２６を介し与えられる信号に同期しておこなわれる。
【００１２】
回転多面鏡１０５は、モータ１０９の回転軸１０９ｂに取り付けられ、さらにモータ１０９が光偏向装置ハウジング１２７に固着された光偏向装置１４１として組み立てられてユニットとなり、ハウジング１０２に、この光偏向装置１４１を固着して光偏向走査装置１０１を構成している。
【００１３】
更にハウジング１０２のうち、ｆθレンズ１０６の前方には、トナー等の粉塵から光学系の汚れを防止するための射出窓１０７が配置される。また光偏向装置１４１においても同様に、光偏向装置ハウジング１２７のうち、回転多面鏡１０５の前方に射出窓１４２を配置したものもある。従来これらの射出窓には平行平面板が用いられてきた。図９に、回転多面鏡１０５の前方とｆθレンズ１０６の前方の双方に射出窓を配置した光偏向走査装置の例を示す。また周囲の部品の配置によっては、走査光束に対し傾斜して射出窓を配置したものもある。
【００１４】
一方、特開２０００−２８４２０２号公報に記載の如く、ｆθレンズのレンズ要素を防塵を兼ねて射出窓として使用する提案もあるが精密光学部品を外部にさらすことは、経時変化や清掃時の傷等の問題で好ましくない。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−２８４２０２号公報（請求項４）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年カラー画像が一般化し、写真画像等の画像形成をおこなう機会が増大しており、上記の従来の光偏向走査装置では以下のような欠点が明らかになってきた。
【００１７】
これは、主走査方向で画像濃度差が発生することである。これは従来の文字画像では問題とならなかったが、写真等のカラー化による印字率の高い画像の場合、特に顕著となる。これは走査方向での光束の射出窓への入射角が変化するため、境界面での反射率が変化し、このため透過率が変化することが原因である。この現象は、射出窓に対し入射角が大きくなるほど、反射率が大きくなり、走査角度が大きいほど中心に対して周辺で透過光量が減少してしまうこととなる。
【００１８】
この問題の解決策として、射出窓に増透コートを施す方法や走査角度を小さくする方法が考えられる。しかし、増透コートはコスト上昇を招くものであり、また走査角度を小さくする場合は、感光体上の画像の大きさを同じと仮定すると、感光体と光偏向走査装置の距離を大きく取らなければならず、機器が大型化してしまう問題がある。この大型化を解決するためには、光学系を折り曲げる方法が有るが、折り曲げのための光学系の精度維持と部品増加によるコストアップは避けられない。
【００１９】
本発明は上記問題に鑑み、コストアップや、装置の大型化を招くことなく、走査角度が大きくても主走査方向で画像濃度差の発生しない光偏向走査装置を提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、少なくとも光源と、該光源からの光束を反射させ回転方向に走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を駆動する駆動部と、ｆθレンズと、をハウジングに収納した光偏向走査装置において、該ハウジングに該ｆθレンズ透過後の光束の射出窓を有し、該射出窓の走査方向断面形が、該光束の走査範囲内の少なくとも一部で直線でないことを特徴とする光偏向走査装置とすることで達成される。
【００２１】
また、光偏向走査装置内に配置される、回転多面鏡とその駆動部をユニット化し、ハウジングに収納した光偏向装置に射出窓を有する場合には、少なくとも光源からの光束を反射させ回転方向に走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を駆動する駆動部と、をハウジングに収納した光偏向装置において、該ハウジングに該回転多面鏡で反射された光束の射出窓を有し、該射出窓の走査方向断面形が、該光束の走査範囲内の少なくとも一部で直線でないことを特徴とする光偏向装置とすることで達成される。
【００２２】
更に、射出窓の走査方向断面形は円弧で構成され、該射出窓を通過する走査光束のうち両端の光線経路を延長した交点と、該走査光束のうち両端の光線の張る角の２等分線と該射出窓内側との交点との距離をＤ、該円弧の半径をＲとした時、０＜１／Ｒ≦１／Ｄを満足する円弧とすることでも達成され、特にＲ≒Ｄでかつ走査光束のうち両端の光線経路を延長した交点上に中心が有る時、透過光量差、即ち画像濃度差の問題に対し好適なものとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の光偏向走査装置及び光偏向装置について、以下にその実施の形態を、図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の説明には用語等に対する、断定的な表現が含まれている場合があるが、本発明の好ましい例を示すものであって、本発明の用語の意義や技術的な範囲を、限定するものではない。
【００２４】
まず、本発明を適用した光偏向走査装置について説明する。図１は、本発明の光偏向走査装置の射出窓の一例を示したものである。図１における、各部の名称及び機能は、図８と同じである。説明のため回転多面鏡周辺は省略してある。図１に示す射出窓１０７の断面形は、ｆθレンズ１０６を通過し感光体１０８へ向かう走査光束の両端の光線Ｌ１とＬ４を延長（図示破線）した交点Ｏを中心とした円弧である。
【００２５】
この場合、交点Ｏと走査光束のうち両端の光線の張る角の２等分線と射出窓内側との交点との距離をＤ、円弧の半径をＲとした時、Ｒ＝Ｄ、即ち１／Ｒ＝１／Ｄを満足する円弧となり、ｆθレンズ１０６を通過し感光体１０８へ向かう走査光束はすべて、射出窓に対して略垂直入射となり、各走査角方向の透過光量を略同一とすることができる。このため感光体１０８上での露光量は均一となり、射出窓への入射角の変化による表面反射の変化を原因とする画像濃度差を解消することができる。
【００２６】
なお、２等分線上に中心を持ち、Ｒ＞Ｄ、即ち１／Ｒ＜１／Ｄを満足する円弧とした場合は、ｆθレンズ１０６を通過し感光体１０８へ向かう走査光束の射出窓に対する入射角は変化するが、その変化量は平面板に比べ小さくすることができ、このため露光量差を小さくすることができる。感光体１０８上での露光量差が、画像形成時に問題のない範囲内であれば、このような設定でも良いのは勿論である。
【００２７】
図２は、本発明の光偏向走査装置の射出窓の別の例を示したものである。図２に示す射出窓１０７の断面形は、図示Ｃの位置が中心の円弧である。これは光偏向走査装置の外部周辺部品等の制約があり、図１のような対称形の断面形状が採用できない場合の一例である。この場合も、Ｒ＞Ｄ、即ち１／Ｒ＜１／Ｄである。この時も同様に感光体１０８上での露光量差が、画像形成時に問題のない範囲内であれば、このような設定も可能である。
【００２８】
図３は、射出窓断面形状を直線と曲線の連続で構成したものである。図示のように中央部に直線部、両端にＲ部を有し、この直線部とＲ部を接合Ｒ部で滑らかに構成したものである。この場合、図示のように両端のＲ部の中心であるＣ１に対し、接合Ｒ部の中心はＣｎからＣ１にかけて連続的に移動し曲面を繋ぐことで、走査光束の像飛びの無い、滑らかな断面形状を作ることができる。
【００２９】
なお上述の円弧の中心は、図面左右方向の位置として、走査光束Ｌ１と射出窓との交点と、Ｌ４と射出窓の交点の間に位置することが望ましい。
【００３０】
上記で述べた射出窓は、金型による成形部品であっても良いし、樹脂平面板を切削加工した後、熱処理による曲げ加工で製造しても良い。またこれらの樹脂部品は、傷防止のため表面にＳｉＯ２等のハードコートが施されていることが望ましい。
【００３１】
なお１／Ｒ≦１／Ｄとするのは、以下の理由による。Ｒ＝Ｄを境界にして、１／Ｒ＞１／Ｄの場合は、射出窓の各光束の入射位置での法線と入射光束の入射方向の角度関係が逆転し、極端な場合、走査光束の両端部（Ｌ１、Ｌ４周辺）での射出窓透過後の光束の方向が、射出窓の微少な位置ずれにより大きく変化し、射出窓の位置を厳しく調整しなくてはならなくなるという問題が発生する恐れがある。また、射出窓中央部が極度に突出した形状ともなり、傷等の危険性も増加する。
【００３２】
上述の射出窓とすることで、従来の平面板の場合に比して、主走査方向の透過光量差を小さくすることができるようになり、ひいては画像濃度差を減少することが可能となる。加うるに、光偏向走査装置のｆθレンズの側部の張り出しを無くすことができ、内部機構やレイアウトの変更なしに小型化できるという効果も奏するものである。図４は、この効果の説明のために、従来例の図８と本発明の一例である図１の外形を重ね、比較した図である。破線が従来例の外形ラインであり、射出窓１０７の両端部でのデッドスペースを排除できる。
【００３３】
次に、図９に示すような、回転多面鏡１０５とこの回転多面鏡を駆動する駆動部のモータ１０９を光偏向装置ハウジング１２７に収納し、回転多面鏡１０５とｆθレンズ１０６の間にも射出窓１４２を有する場合について、本発明を説明する。この場合、図９に示す様に、ｆθレンズ１０６から射出する時の走査光束の張る角度よりも、回転多面鏡１０５による走査光束の張る角度の方が大きい場合が一般的である。このため、この回転多面鏡とｆθレンズの間にも射出窓を有する場合、上述の問題は、より顕著となる。
【００３４】
図５は、光偏向装置のハウジングの射出窓に本発明を適用した場合の一例である。説明の簡略化のため要部のみ抜き出して図示したものである。図５において、射出窓１４２はｆθレンズ１０６へ向かう走査光束Ｌ１と、１ラインの走査光束の終端Ｌ４を延長した交点を中心とする円弧で構成したものであり、受光素子へ向かう光束Ｌ３もこの円弧でカバーされている。この場合、交点Ｏと走査光束のうち両端の光線の張る角の２等分線と射出窓内側との交点との距離をＤ、円弧の半径をＲとした時、Ｒ＝Ｄ、即ち１／Ｒ＝１／Ｄを満足する円弧となり、回転多面鏡で反射された光束は射出窓１４２に対して略垂直入射となり、各走査角方向の透過光量を略同一とすることができる。このため同様に、射出窓への入射角の変化による表面反射の変化を原因とする画像濃度差を解消することができる。なお、２等分線上に中心を持ち、Ｒ＞Ｄ、即ち１／Ｒ＜１／Ｄを満足する円弧としても良く、透過光量差が、画像形成時に問題のない範囲内であれば、このような設定でも良いのは勿論である。
【００３５】
図６は、光偏向装置のハウジングの射出窓に本発明を適用した場合の別の例である。図６に示す射出窓１４２の走査方向断面形は、図示Ｃの位置に中心を持つ円弧である。この場合も、Ｒ＞Ｄ、即ち１／Ｒ＜１／Ｄである。この時も同様に透過光量差が、画像形成時に問題のない範囲内であれば、このような設定も可能である。同様に図３で述べたように、直線と円弧で滑らかに構成した走査方向断面形でも良い。なお同様に、これらの円弧の中心は、図面左右方向の位置として、走査光束Ｌ１と射出窓との交点と、Ｌ４と射出窓の交点の間に位置することが望ましい。
【００３６】
また、ここにおいても１／Ｒ≦１／Ｄとする理由は、前述のとおりである。
図７は、本発明の光偏向走査装置の射出窓と光偏向装置の射出窓の双方を備えた場合の一例を示したものである。具体的には図１で示した光偏向走査装置内に図５に示す光偏向装置を内蔵したものである。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、感光体上に静電潜像を形成するよう構成されたレーザービームプリンタ、レーザーファクシミリ等に使用される光偏向装置を含む光偏向走査装置として説明したが、本発明はこれに限るものでなく、例えば熱現像感光材料の露光装置や、画像の陰影再現に厳密さを要求されるＸ線診断システムにおける輝尽性蛍光体パネルの輝尽励起光源等にも適用可能であるのは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればコストアップや、装置の大型化を招くことなく、走査角度が大きくても主走査方向で画像濃度差の発生しない光偏向走査装置を得ることができるようになる。加うるに、光偏向走査装置のｆθレンズの側部の張り出しを無くすことができ、内部機構やレイアウトの変更なしに小型化できるという効果も奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光偏向走査装置の射出窓の一例を示した図である。
【図２】本発明の光偏向走査装置の射出窓の別の例を示した図である。
【図３】本発明の光偏向走査装置の射出窓断面形状を直線と曲線の連続で構成した例の図である。
【図４】従来例の図８と本発明の一例である図１の外形を重ね、比較した図である。
【図５】光偏向装置のハウジングの射出窓に本発明を適用した一例を示した図である。
【図６】光偏向装置のハウジングの射出窓に本発明を適用した場合の別の例である。
【図７】本発明の光偏向走査装置の射出窓と光偏向装置の射出窓の双方を備えた場合の一例を示した図である。
【図８】従来の光偏向走査装置の構成を示す平面図である。
【図９】従来の回転多面鏡の前方とｆθレンズの前方の双方に射出窓を備えた光偏向走査装置の例である。
【符号の説明】
１０２　ハウジング
１０３　光源
１０４　シリンドリカルレンズ
１０５　回転多面鏡
１０６　ｆθレンズ
１０７　射出窓
１０９　モータ
１２７　光偏向装置ハウジング
【図１】
2004101686.tif 000003
【図２】
2004101686.tif 000004
【図３】
2004101686.tif 000005
【図４】
2004101686.tif 000006
【図５】
2004101686.tif 000007
【図６】
2004101686.tif 000008
【図７】
2004101686.tif 000009
【図８】
2004101686.tif 000010
【図９】
2004101686.tif 000011