偏向装置及びそれを備えた光学走査装置
【課題】 ポリゴンミラーの防塵効果を高めるとともに、部品点数や組み立て工数を削減し、且つビーム光の光量低下を抑制して低出力ＬＤを使用可能とした偏向装置及びそれを備えた光学走査装置を提供する。
【解決手段】 照射ビームＬ１は光入出射窓４６より偏向装置４０内に入射し、ポリゴンミラー３４により偏向された後、再び光入出射窓４６より走査ビームＬ２として出射される。光入出射窓４６は一枚の透明平板４３で密封されており、透明平板４３は照射ビームＬ１と走査終了側端部（図の右側）の走査ビームＬ２とのなす角度の２等分線Ｄに対して垂直に配置されている。これにより、透明平板４３表面への照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２の入射角を均等にして光量バランスを最適なものとし、露光光量の低下を抑制する。
【解決手段】 照射ビームＬ１は光入出射窓４６より偏向装置４０内に入射し、ポリゴンミラー３４により偏向された後、再び光入出射窓４６より走査ビームＬ２として出射される。光入出射窓４６は一枚の透明平板４３で密封されており、透明平板４３は照射ビームＬ１と走査終了側端部（図の右側）の走査ビームＬ２とのなす角度の２等分線Ｄに対して垂直に配置されている。これにより、透明平板４３表面への照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２の入射角を均等にして光量バランスを最適なものとし、露光光量の低下を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏向装置及び光学走査装置に関し、特に高速回転する偏向装置の防塵並びに画像劣化防止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリゴンミラーをモータにより回転させ、その多角形の側面に設けられた反射面にレーザ光を照射してその反射光を走査させる光学走査装置が複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられている。このような光学走査装置の構成について図６を用いて説明する。
【０００３】
図６において、３０は光源としてレーザダイオード（以下、ＬＤという）を備えた光源ユニットであり、画像信号に基づき光変調したビーム光（レーザ光）を射出している。３１はコリメータレンズであり、光源ユニット３０から射出したビーム光を略平行光束にしている。３２はコリメータレンズ３１を通過したビーム光の光路幅を制限するアパーチャである。３３は副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズである。
【０００４】
３４は偏向手段としてのポリゴンミラーであり、ここでは側面に６つの偏向面（反射面）を有する正六角形の回転多面鏡から成っており、モータ等の駆動手段（図示せず）により矢印Ａ方向に所定の速度で回転している。３５はｆθ特性を有する走査レンズであり、ポリゴンミラー３４によって偏向反射されたビーム光を感光体ドラム５上に結像させる。３６は走査レンズ３５を通過したビーム光の光路を感光体ドラム５の方向に変更する折り返しミラーである。
【０００５】
感光体ドラム５はモータ等の駆動手段（図示せず）により副走査方向（矢印Ｃ方向）に所定の速度で回転しており、該感光体ドラム５上に結像するビーム光により画像情報が潜像として書き込まれる。また、感光体ドラム５の周囲には電子写真プロセス手段としての帯電ユニット、現像ユニット、転写ユニット等（いずれも図示せず）が配設されている。
【０００６】
この例においては、光源ユニット３０より射出したビーム光をコリメータレンズ３１によって略平行光束とし、略平行光束となったビーム光をアパーチャ３２で所定の光路幅とした後、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ３３に入射させている。シリンドリカルレンズ３３に入射した平行光束は、主走査断面においてはそのまま平行光束の状態で、副走査方向においては収束して射出され、ポリゴンミラー３４の偏向面（反射面）に線像として結像している。
【０００７】
ポリゴンミラー３４により偏向反射されたビーム光は、走査レンズ３５及び折り返しミラー３６を介して感光体ドラム５上に導光（結像）され、該感光体ドラム５上に所定の大きさのスポット径を形成している。そして、ポリゴンミラー３４を図中矢印Ａ方向に回転させることによって、感光体ドラム５上を主走査方向（矢印Ｂ方向）に光走査して画像情報の記録を行っている。
【０００８】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置の内部では。静電潜像の現像に用いるトナーや用紙の搬送に伴い発生する紙粉、画像形成装置外部から侵入してくる粉塵等が飛散、浮遊している。これらの粉塵が光学走査装置内に侵入してレンズ、ミラーなどの光学素子及び光学部材に付着すると、走査光の光路が一部遮断され、画像品質が低下する原因となる。このため、光学走査装置の密閉性を高め、外部からの粉塵の侵入を防ぐ方策が採られてきた。
【０００９】
従来の偏向装置の構成を図７に示す。偏向装置４０は、ポリゴンミラー３４及びそれを回転させるポリゴンモータ４１、ポリゴンミラー３４を外気から遮断する防塵カバー４２から構成されており、ポリゴンモータ４１の回転子が回転することによりポリゴンミラー３４も高速回転し、図示しないＬＤ素子から射出されたビーム光を偏向する。
【００１０】
ポリゴンミラーを使用する偏向装置においては、ミラー部分の外気との遮蔽が十分でない場合、ミラー面に塵芥が付着して反射率が低下し、ビーム光が感光体ドラムの被走査面の露光に必要な光エネルギーが得られなくなる。そのため、図７のように、ポリゴンミラー３４部分に防塵カバー４２を設けるか、或いは光学走査装置の筐体でポリゴンミラー３４及びモータを密閉する別室を設けて外気を遮断する構成が一般的である。
【００１１】
このとき、ビーム光の入出射部にはガラスや透明樹脂等の透明材料で成形された透明平板を取り付けておき、密閉性を保持しつつ照射ビーム及び走査ビームを透過させる必要がある。従来、図７のように、透明平板４３は照射ビームＬ１が入射する光入射窓４４及び走査ビームＬ２が出射する光出射窓４５に１枚ずつ、計２枚が取り付けられていたが、部品点数及び組み立て工数が増加してコストアップを招くという問題点があった。
【００１２】
そこで、部品点数及び組み立て工数を削減する方法が種々提案されており、特許文献１には、図８に示すように、照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２を同時に通過させる単一の光入出射窓４６を設け、１枚の透明平板４３で密閉した光学走査装置が開示されている。
【００１３】
特許文献１の方法では、通常、走査レンズ３５の光軸Ｏ（走査中心軸）に対し垂直に透明部材４３を配置するため、透明平板４３に対する照射ビームＬ１の入射角θが大きくなって外面４３ａでの反射が発生する（図８の破線矢印）。透明平板４３の光の吸収を考慮しなければ、入射光＝透過光＋反射光の関係が成り立つため、透明平板４３を透過してポリゴンミラー３４に到達する照射ビームＬ１の光量が低下する。従って、被走査面を露光する十分な光エネルギーを得るためには高出力のＬＤを用いる必要があるが、高出力ＬＤは高価なためコスト面で不利となる。
【００１４】
また、特許文献２には、図９に示すように、透明平板４３を照射ビームＬ１側に傾け、走査レンズ３５の光軸Ｏと透明平板４３とのなす角度φを６３°〜８３°とすることにより、ポリゴンミラー３４の回転により発生する風切り音の発生を低減して騒音を抑制するとともに、透明平板４３を透過する際の光量低下を防止する方法が開示されている。
【００１５】
しかしながら、特許文献２の方法では、透明平板４３に対する照射ビームＬ１の入射角θは小さくなるため、外面４３ａでの照射ビームＬ１の反射は抑制できるものの、主走査方向の走査開始側（図９の左側）での、透明平板４３に対する走査ビームＬ２の入射角θ′が大きくなって内面４３ｂでの反射が発生する（図９の破線矢印）。そのため、被走査面の走査開始側における露光光量が低下し、画質の劣化を招くおそれがあった。
【特許文献１】実開昭５９−１２３８２１号公報
【特許文献２】特開平１１−８４２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記問題点に鑑み、ポリゴンミラーの防塵効果を高めるとともに、部品点数や組み立て工数を削減し、且つビーム光の光量低下を抑制して低出力ＬＤを使用可能とした偏向装置及びそれを備えた光学走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明は、側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるモータと、前記ポリゴンミラーを密閉する防塵カバーと、を備え、前記防塵カバーに設けられた光入出射窓を通過した照射ビームを前記ポリゴンミラーの回転により順次偏向し、走査ビームとして前記光入出射窓より出射する偏向装置において、前記光入出射窓には単一の透明平板が取り付けられており、前記照射ビームと主走査方向の走査開始側端部における前記走査ビームとのなす角度、若しくは前記照射ビームと主走査方向の走査終了側端部における前記走査ビームとのなす角度のうち、大きい方の角度の２等分線に対して垂直に前記透明平板を配置したことを特徴としている。
【００１８】
また本発明は、上記構成の偏向装置が搭載された光学走査装置である。
【００１９】
また本発明は、上記構成の光学走査装置において、前記防塵カバーは、光学走査装置の筐体の一部を用いて形成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の構成によれば、光入出射窓に取り付けられる単一の透明平板に対する照射ビームの入射角と、走査ビームの最大入射角とを等しくすることにより、入射側と出射側での透明平板通過時のビーム光の反射を均等に抑えて光量バランスを最適化し、偏向装置から出射される走査ビームの光量低下を抑制する。
【００２１】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の偏向装置を光学走査装置に搭載することにより、光源として高出力のＬＤを用いることなく効率良く走査ビームを出射することができ、粉塵対策と画像劣化防止対策を兼備した光学走査装置を簡易且つ低コストで提供する。
【００２２】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の光学走査装置において、偏向装置の防塵カバーを光学走査装置の筐体の一部を用いて形成することにより、部品点数を削減して光学走査装置の低コスト化に貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の偏向装置を搭載した光学走査装置の構成を示す側面断面図である。従来例の図６と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図１においては、光学走査装置の一部である偏向装置付近の構成についてのみ示しており、光源ユニット３０、コリメータレンズ３１、アパーチャ３２及びシリンドリカルレンズ３３（いずれも図６参照）は記載を省略している。
【００２４】
図１に示すように、光学走査装置の筺体５０にはポリゴンミラー３４、ポリゴンモータ４１及び防塵カバー４２から成る偏向装置４０が設置されている。光源ユニットから射出された照射ビーム（図示せず）は、透明平板４３が取り付けられた防塵カバー４２の光入出射窓４６を通過し、ポリゴンミラー３４の偏向面により偏向された後、再び光入出射窓４６より走査ビーム（図の一点鎖線）として出射される。走査レンズ３５を通過した走査ビームは折り返しミラー３６により光路を変更され、カバーガラス５１を通過して感光体などの走査対象物を走査する。
【００２５】
５２はポリゴンモータ４１より発生する熱を放出するための放熱板であり、筺体５０の外部に露出するようにポリゴンモータ４１の下部に設けられている。この放熱板５２の周囲には図示しない通風路が設けられ、図示しない冷却用ファンで強制空冷することによりポリゴンモータ４１の回転による発熱を外部に放出する。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態に係る偏向装置の構成を示す平面断面図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。図２において、照射ビームＬ１は光入出射窓４６より所定の入射角で偏向装置４０内に入射し、ポリゴンミラー３４により走査レンズ３５（図１参照）方向に偏向された後、再び光入出射窓４６より走査ビームＬ２として出射される。ポリゴンミラー３４は矢印Ａ方向に回転しており、矢印Ｂ方向に感光体ドラム５（図６参照）上を走査する。
【００２７】
本実施形態においては、一枚の透明平板４３で光入出射窓４６を密封するとともに、照射ビームＬ１と、走査終了側端部（図の右側）の走査ビームＬ２とのなす角度の２等分線Ｄに対して垂直に透明平板４３を配置したことを特徴とする。これにより、透明平板４３に対する照射ビームＬ１の入射角と、入射角が最大である走査終了側端部の走査ビームＬ２の入射角とが等しくなるため、透明平板４３表面での照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２の反射を均等に抑制して被走査面における露光光量の低下を防ぐことができる。
【００２８】
本発明により、照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２が透明平板４３を透過する際の光量低下を防止できる仕組みを、図３を用いて更に詳細に説明する。図３は、図２における光入出射窓４６付近の拡大図である。照射ビームＬ１は、透明平板４３の外面４３ａ、内面４３ｂを順に通過した後、矢印Ａ方向に回転するポリゴンミラー３４により偏向され、透明平板４３の内面４３ｂ、外面４３ａを順に通過し、矢印Ｂ方向に光走査する走査ビームＬ２として出射される。
【００２９】
このとき、照射ビームＬ１の一部は外面４３ａで反射し、走査ビームＬ２の一部は内面４３ｂで反射するため、透明平板４３を透過する際に照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２の光量が低下する。さらに、入射光量に対する反射光量の割合（以下、反射率という）は、透明平板４３への光の入射角が大きいほど高くなるため、図８のように透明部材４３を走査レンズ３５の光軸に対し垂直に配置した場合、走査ビームのうち、透明平板４３への入射角が最も大きい主走査方向端部の走査ビームＬ２で光量低下が最大となる。
【００３０】
主走査方向端部の走査ビームＬ２の光量が所定の光量レベルよりも低下すると、被走査面の主走査方向において露光エネルギーが不均一となり、画像むらが発生する。一方、照射ビームＬ１の光量が所定の光量レベルよりも低下すると、被走査面を露光する十分な露光エネルギーが得られず、画像全体の濃度が低下する。このような光量低下を抑制するためには、透明平板４３に対する照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２の入射角を共に小さくすればよいが、単一の透明平板４３を用いる場合、照射ビームＬ１の入射角を小さくすると、走査終了側端部（図の右側）の走査ビームＬ２の入射角が大きくなってしまう。
【００３１】
そこで、図３に示すように、照射ビームＬ１と、走査終了側端部の走査ビームＬ２とのなす角度の２等分線Ｄに対して垂直に、即ち、照射ビームＬ１の入射角θ及び走査終了側端部の走査ビームＬ２の入射角θ′が等しくなるようにように透明平板４３を配置する。これにより、透明平板４３表面での反射率は照射ビームＬ１及び走査終了側端部の走査ビームＬ２で等しくなるため、反射に起因する光量の低下も均等になり、照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２は、いずれも所定の光量レベルを確保する最適な光量バランスとなる。従って、本発明の偏向装置を光学走査装置に搭載すれば、高価な高出力ＬＤを用いることなく、簡単な構成で画像むらや濃度低下の発生を効果的に防止することができる。
【００３２】
なお、実際には照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２は、透明平板４３の屈折率に応じて空気と透明平板４３との界面で屈折して進行するが、前述したように反射に起因する透過光量の低下は入射角にのみ依存し、屈折率とは無関係である。よって、本願中の図においては便宜上、照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２は、透明平板４３で屈折せず直進するように記載している。
【００３３】
また、ここではポリゴンミラー３４が時計回り（矢印Ａ方向）に回転するものとして説明したが、ポリゴンミラー３４が反時計回りに回転する場合についても全く同様に説明される。その場合、主走査方向は矢印Ｂと逆方向になるため、図３の右側が走査開始側となる。従って、照射ビームＬ１と、入射角が最も大きい走査開始側端部の走査ビームＬ２とのなす角度の２等分線Ｄに対して垂直に透明平板４３を配置すればよい。
【００３４】
上記実施形態においては、ポリゴンミラー３４を防塵カバー４２で覆うことにより外気と遮断する構成の偏向装置について説明したが、図４に示すように、光学走査装置の筐体５０にポリゴンミラー３４を密閉する別室を設ける場合、即ち、筐体５０の一部により防塵カバー４２を形成する場合にも全く同様に適用できる。また、上記実施形態においては、偏向装置４０を用いて１本の照射ビームＬ１を偏向しているが、光源として複数のＬＤを用いたマルチビーム走査装置に用いることもできる。
【実施例】
【００３５】
本発明の偏向装置における透明平板の配置方法を具体的に説明する。図５（ａ）に示すように、ポリゴンミラー３４が矢印Ａ方向に回転して照射ビームＬ１を偏向し、矢印Ｂ方向を主走査方向とする走査ビームＬ２を出射する偏向装置において、透明平板４３を走査レンズ３５の光軸Ｏに対し垂直に配置し、照射ビームＬ１と、走査終了側端部（図の右側）の走査ビームＬ２とのなす角度αが９０°であり、透明平板４３への照射ビームＬ１の入射角θが６０°である場合、走査終了側端部の走査ビームＬ２の透明平板４３への入射角θ′は、α＝θ＋θ′より、θ′＝α−θ＝（９０−６０）＝３０°となる。
【００３６】
照射ビームＬ１の入射角θが６０°の場合、透明平板４３の外面４３ａでの反射が大きくなり、ポリゴンミラー３４へ入射する照射ビームＬ１の光量が低下する。一方、走査終了側端部の走査ビームＬ２の透明平板４３への入射角θ′は３０°であり、θに比べて小さいため、内面４３ｂでの反射による走査ビームＬ２の光量の低下率は照射ビームＬ１よりも小さくなっている。
【００３７】
そこで、図５（ｂ）のように、照射ビームＬ１と、走査終了側端部の走査ビームＬ２とのなす角度αの２等分線Ｄに垂直に透明平板４３を配置すると、照射ビームＬ１の入射角θ及び走査終了側端部の走査ビームＬ２の入射角θ′は、共に４５°となり、走査終了側端部の走査ビームＬ２の反射率は、図５（ａ）に比べてやや増加するものの、照射ビームＬ１の反射率は低下するため、透明平板４３に対する照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２の透過光量のバランスは最適となる。従って、全体として走査ビームＬ２の光量の低下は抑制され、光学走査装置に搭載した場合に被走査面の露光に必要な光エネルギーを確保することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるモータと、ポリゴンミラーを密閉する防塵カバーと、を備え、防塵カバーに設けられた光入出射窓を通過した照射ビームをポリゴンミラーの回転により順次偏向し、走査ビームとして光入出射窓より出射する偏向装置において、光入出射窓には単一の透明平板が取り付けられており、照射ビームと主走査方向の走査開始側端部における走査ビームとのなす角度、若しくは照射ビームと主走査方向の走査終了側端部における走査ビームとのなす角度のうち、大きい方の角度の２等分線に対して垂直に透明平板を配置したこととする。
【００３９】
これにより、２枚の透明平板を用いる従来の構成に比べ、部品点数や組み立て工数の削減が図れるとともに、簡単な構成で照射ビーム及び走査ビームの光量バランスを最適化して、高価な高出力ＬＤを用いることなく透明平板表面での反射に起因する露光光量の低下を抑制する偏向装置を提供することができる。
【００４０】
また、上記偏向装置を光学走査装置に搭載したことにより、粉塵及び光量低下に起因する画像劣化を共に抑制した有用な光学走査装置を低コストで提供することができ、さらに偏向装置の防塵カバーを筐体の一部を用いて形成したことにより、部品点数の削減にも貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】は、本発明の偏向装置が搭載された光学走査装置の構成を示す側面断面図である。
【図２】は、本発明の偏向装置の構成を示す平面断面図である。
【図３】は、偏向装置の光入出射窓付近の拡大図である。
【図４】は、光学走査装置の他の構成を示す平面断面図である。
【図５】は、本発明の偏向装置における透明平板の配置方法を説明する部分断面図である。
【図６】は、従来の光学走査装置の構成を示す概略図である。
【図７】は、従来の偏向装置の構成を示す斜視図である。
【図８】は、従来の他の偏向装置の構成を示す部分断面図である。
【図９】は、従来の他の偏向装置の構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
５ 感光体ドラム
３０ 光源ユニット
３１ コリメータレンズ
３２ アパーチャ
３３ シリンドリカルレンズ
３４ ポリゴンミラー
３５ 走査レンズ
４０ 偏向装置
４１ ポリゴンモータ
４２ 防塵カバー
４３ 透明平板
４６ 光入出射窓
５０ 筐体（光学走査装置）
Ｌ１ 照射ビーム
Ｌ２ 走査ビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏向装置及び光学走査装置に関し、特に高速回転する偏向装置の防塵並びに画像劣化防止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリゴンミラーをモータにより回転させ、その多角形の側面に設けられた反射面にレーザ光を照射してその反射光を走査させる光学走査装置が複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられている。このような光学走査装置の構成について図６を用いて説明する。
【０００３】
図６において、３０は光源としてレーザダイオード（以下、ＬＤという）を備えた光源ユニットであり、画像信号に基づき光変調したビーム光（レーザ光）を射出している。３１はコリメータレンズであり、光源ユニット３０から射出したビーム光を略平行光束にしている。３２はコリメータレンズ３１を通過したビーム光の光路幅を制限するアパーチャである。３３は副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズである。
【０００４】
３４は偏向手段としてのポリゴンミラーであり、ここでは側面に６つの偏向面（反射面）を有する正六角形の回転多面鏡から成っており、モータ等の駆動手段（図示せず）により矢印Ａ方向に所定の速度で回転している。３５はｆθ特性を有する走査レンズであり、ポリゴンミラー３４によって偏向反射されたビーム光を感光体ドラム５上に結像させる。３６は走査レンズ３５を通過したビーム光の光路を感光体ドラム５の方向に変更する折り返しミラーである。
【０００５】
感光体ドラム５はモータ等の駆動手段（図示せず）により副走査方向（矢印Ｃ方向）に所定の速度で回転しており、該感光体ドラム５上に結像するビーム光により画像情報が潜像として書き込まれる。また、感光体ドラム５の周囲には電子写真プロセス手段としての帯電ユニット、現像ユニット、転写ユニット等（いずれも図示せず）が配設されている。
【０００６】
この例においては、光源ユニット３０より射出したビーム光をコリメータレンズ３１によって略平行光束とし、略平行光束となったビーム光をアパーチャ３２で所定の光路幅とした後、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ３３に入射させている。シリンドリカルレンズ３３に入射した平行光束は、主走査断面においてはそのまま平行光束の状態で、副走査方向においては収束して射出され、ポリゴンミラー３４の偏向面（反射面）に線像として結像している。
【０００７】
ポリゴンミラー３４により偏向反射されたビーム光は、走査レンズ３５及び折り返しミラー３６を介して感光体ドラム５上に導光（結像）され、該感光体ドラム５上に所定の大きさのスポット径を形成している。そして、ポリゴンミラー３４を図中矢印Ａ方向に回転させることによって、感光体ドラム５上を主走査方向（矢印Ｂ方向）に光走査して画像情報の記録を行っている。
【０００８】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置の内部では。静電潜像の現像に用いるトナーや用紙の搬送に伴い発生する紙粉、画像形成装置外部から侵入してくる粉塵等が飛散、浮遊している。これらの粉塵が光学走査装置内に侵入してレンズ、ミラーなどの光学素子及び光学部材に付着すると、走査光の光路が一部遮断され、画像品質が低下する原因となる。このため、光学走査装置の密閉性を高め、外部からの粉塵の侵入を防ぐ方策が採られてきた。
【０００９】
従来の偏向装置の構成を図７に示す。偏向装置４０は、ポリゴンミラー３４及びそれを回転させるポリゴンモータ４１、ポリゴンミラー３４を外気から遮断する防塵カバー４２から構成されており、ポリゴンモータ４１の回転子が回転することによりポリゴンミラー３４も高速回転し、図示しないＬＤ素子から射出されたビーム光を偏向する。
【００１０】
ポリゴンミラーを使用する偏向装置においては、ミラー部分の外気との遮蔽が十分でない場合、ミラー面に塵芥が付着して反射率が低下し、ビーム光が感光体ドラムの被走査面の露光に必要な光エネルギーが得られなくなる。そのため、図７のように、ポリゴンミラー３４部分に防塵カバー４２を設けるか、或いは光学走査装置の筐体でポリゴンミラー３４及びモータを密閉する別室を設けて外気を遮断する構成が一般的である。
【００１１】
このとき、ビーム光の入出射部にはガラスや透明樹脂等の透明材料で成形された透明平板を取り付けておき、密閉性を保持しつつ照射ビーム及び走査ビームを透過させる必要がある。従来、図７のように、透明平板４３は照射ビームＬ１が入射する光入射窓４４及び走査ビームＬ２が出射する光出射窓４５に１枚ずつ、計２枚が取り付けられていたが、部品点数及び組み立て工数が増加してコストアップを招くという問題点があった。
【００１２】
そこで、部品点数及び組み立て工数を削減する方法が種々提案されており、特許文献１には、図８に示すように、照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２を同時に通過させる単一の光入出射窓４６を設け、１枚の透明平板４３で密閉した光学走査装置が開示されている。
【００１３】
特許文献１の方法では、通常、走査レンズ３５の光軸Ｏ（走査中心軸）に対し垂直に透明部材４３を配置するため、透明平板４３に対する照射ビームＬ１の入射角θが大きくなって外面４３ａでの反射が発生する（図８の破線矢印）。透明平板４３の光の吸収を考慮しなければ、入射光＝透過光＋反射光の関係が成り立つため、透明平板４３を透過してポリゴンミラー３４に到達する照射ビームＬ１の光量が低下する。従って、被走査面を露光する十分な光エネルギーを得るためには高出力のＬＤを用いる必要があるが、高出力ＬＤは高価なためコスト面で不利となる。
【００１４】
また、特許文献２には、図９に示すように、透明平板４３を照射ビームＬ１側に傾け、走査レンズ３５の光軸Ｏと透明平板４３とのなす角度φを６３°〜８３°とすることにより、ポリゴンミラー３４の回転により発生する風切り音の発生を低減して騒音を抑制するとともに、透明平板４３を透過する際の光量低下を防止する方法が開示されている。
【００１５】
しかしながら、特許文献２の方法では、透明平板４３に対する照射ビームＬ１の入射角θは小さくなるため、外面４３ａでの照射ビームＬ１の反射は抑制できるものの、主走査方向の走査開始側（図９の左側）での、透明平板４３に対する走査ビームＬ２の入射角θ′が大きくなって内面４３ｂでの反射が発生する（図９の破線矢印）。そのため、被走査面の走査開始側における露光光量が低下し、画質の劣化を招くおそれがあった。
【特許文献１】実開昭５９−１２３８２１号公報
【特許文献２】特開平１１−８４２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記問題点に鑑み、ポリゴンミラーの防塵効果を高めるとともに、部品点数や組み立て工数を削減し、且つビーム光の光量低下を抑制して低出力ＬＤを使用可能とした偏向装置及びそれを備えた光学走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明は、側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるモータと、前記ポリゴンミラーを密閉する防塵カバーと、を備え、前記防塵カバーに設けられた光入出射窓を通過した照射ビームを前記ポリゴンミラーの回転により順次偏向し、走査ビームとして前記光入出射窓より出射する偏向装置において、前記光入出射窓には単一の透明平板が取り付けられており、前記照射ビームと主走査方向の走査開始側端部における前記走査ビームとのなす角度、若しくは前記照射ビームと主走査方向の走査終了側端部における前記走査ビームとのなす角度のうち、大きい方の角度の２等分線に対して垂直に前記透明平板を配置したことを特徴としている。
【００１８】
また本発明は、上記構成の偏向装置が搭載された光学走査装置である。
【００１９】
また本発明は、上記構成の光学走査装置において、前記防塵カバーは、光学走査装置の筐体の一部を用いて形成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の構成によれば、光入出射窓に取り付けられる単一の透明平板に対する照射ビームの入射角と、走査ビームの最大入射角とを等しくすることにより、入射側と出射側での透明平板通過時のビーム光の反射を均等に抑えて光量バランスを最適化し、偏向装置から出射される走査ビームの光量低下を抑制する。
【００２１】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の偏向装置を光学走査装置に搭載することにより、光源として高出力のＬＤを用いることなく効率良く走査ビームを出射することができ、粉塵対策と画像劣化防止対策を兼備した光学走査装置を簡易且つ低コストで提供する。
【００２２】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の光学走査装置において、偏向装置の防塵カバーを光学走査装置の筐体の一部を用いて形成することにより、部品点数を削減して光学走査装置の低コスト化に貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の偏向装置を搭載した光学走査装置の構成を示す側面断面図である。従来例の図６と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図１においては、光学走査装置の一部である偏向装置付近の構成についてのみ示しており、光源ユニット３０、コリメータレンズ３１、アパーチャ３２及びシリンドリカルレンズ３３（いずれも図６参照）は記載を省略している。
【００２４】
図１に示すように、光学走査装置の筺体５０にはポリゴンミラー３４、ポリゴンモータ４１及び防塵カバー４２から成る偏向装置４０が設置されている。光源ユニットから射出された照射ビーム（図示せず）は、透明平板４３が取り付けられた防塵カバー４２の光入出射窓４６を通過し、ポリゴンミラー３４の偏向面により偏向された後、再び光入出射窓４６より走査ビーム（図の一点鎖線）として出射される。走査レンズ３５を通過した走査ビームは折り返しミラー３６により光路を変更され、カバーガラス５１を通過して感光体などの走査対象物を走査する。
【００２５】
５２はポリゴンモータ４１より発生する熱を放出するための放熱板であり、筺体５０の外部に露出するようにポリゴンモータ４１の下部に設けられている。この放熱板５２の周囲には図示しない通風路が設けられ、図示しない冷却用ファンで強制空冷することによりポリゴンモータ４１の回転による発熱を外部に放出する。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態に係る偏向装置の構成を示す平面断面図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。図２において、照射ビームＬ１は光入出射窓４６より所定の入射角で偏向装置４０内に入射し、ポリゴンミラー３４により走査レンズ３５（図１参照）方向に偏向された後、再び光入出射窓４６より走査ビームＬ２として出射される。ポリゴンミラー３４は矢印Ａ方向に回転しており、矢印Ｂ方向に感光体ドラム５（図６参照）上を走査する。
【００２７】
本実施形態においては、一枚の透明平板４３で光入出射窓４６を密封するとともに、照射ビームＬ１と、走査終了側端部（図の右側）の走査ビームＬ２とのなす角度の２等分線Ｄに対して垂直に透明平板４３を配置したことを特徴とする。これにより、透明平板４３に対する照射ビームＬ１の入射角と、入射角が最大である走査終了側端部の走査ビームＬ２の入射角とが等しくなるため、透明平板４３表面での照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２の反射を均等に抑制して被走査面における露光光量の低下を防ぐことができる。
【００２８】
本発明により、照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２が透明平板４３を透過する際の光量低下を防止できる仕組みを、図３を用いて更に詳細に説明する。図３は、図２における光入出射窓４６付近の拡大図である。照射ビームＬ１は、透明平板４３の外面４３ａ、内面４３ｂを順に通過した後、矢印Ａ方向に回転するポリゴンミラー３４により偏向され、透明平板４３の内面４３ｂ、外面４３ａを順に通過し、矢印Ｂ方向に光走査する走査ビームＬ２として出射される。
【００２９】
このとき、照射ビームＬ１の一部は外面４３ａで反射し、走査ビームＬ２の一部は内面４３ｂで反射するため、透明平板４３を透過する際に照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２の光量が低下する。さらに、入射光量に対する反射光量の割合（以下、反射率という）は、透明平板４３への光の入射角が大きいほど高くなるため、図８のように透明部材４３を走査レンズ３５の光軸に対し垂直に配置した場合、走査ビームのうち、透明平板４３への入射角が最も大きい主走査方向端部の走査ビームＬ２で光量低下が最大となる。
【００３０】
主走査方向端部の走査ビームＬ２の光量が所定の光量レベルよりも低下すると、被走査面の主走査方向において露光エネルギーが不均一となり、画像むらが発生する。一方、照射ビームＬ１の光量が所定の光量レベルよりも低下すると、被走査面を露光する十分な露光エネルギーが得られず、画像全体の濃度が低下する。このような光量低下を抑制するためには、透明平板４３に対する照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２の入射角を共に小さくすればよいが、単一の透明平板４３を用いる場合、照射ビームＬ１の入射角を小さくすると、走査終了側端部（図の右側）の走査ビームＬ２の入射角が大きくなってしまう。
【００３１】
そこで、図３に示すように、照射ビームＬ１と、走査終了側端部の走査ビームＬ２とのなす角度の２等分線Ｄに対して垂直に、即ち、照射ビームＬ１の入射角θ及び走査終了側端部の走査ビームＬ２の入射角θ′が等しくなるようにように透明平板４３を配置する。これにより、透明平板４３表面での反射率は照射ビームＬ１及び走査終了側端部の走査ビームＬ２で等しくなるため、反射に起因する光量の低下も均等になり、照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２は、いずれも所定の光量レベルを確保する最適な光量バランスとなる。従って、本発明の偏向装置を光学走査装置に搭載すれば、高価な高出力ＬＤを用いることなく、簡単な構成で画像むらや濃度低下の発生を効果的に防止することができる。
【００３２】
なお、実際には照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２は、透明平板４３の屈折率に応じて空気と透明平板４３との界面で屈折して進行するが、前述したように反射に起因する透過光量の低下は入射角にのみ依存し、屈折率とは無関係である。よって、本願中の図においては便宜上、照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２は、透明平板４３で屈折せず直進するように記載している。
【００３３】
また、ここではポリゴンミラー３４が時計回り（矢印Ａ方向）に回転するものとして説明したが、ポリゴンミラー３４が反時計回りに回転する場合についても全く同様に説明される。その場合、主走査方向は矢印Ｂと逆方向になるため、図３の右側が走査開始側となる。従って、照射ビームＬ１と、入射角が最も大きい走査開始側端部の走査ビームＬ２とのなす角度の２等分線Ｄに対して垂直に透明平板４３を配置すればよい。
【００３４】
上記実施形態においては、ポリゴンミラー３４を防塵カバー４２で覆うことにより外気と遮断する構成の偏向装置について説明したが、図４に示すように、光学走査装置の筐体５０にポリゴンミラー３４を密閉する別室を設ける場合、即ち、筐体５０の一部により防塵カバー４２を形成する場合にも全く同様に適用できる。また、上記実施形態においては、偏向装置４０を用いて１本の照射ビームＬ１を偏向しているが、光源として複数のＬＤを用いたマルチビーム走査装置に用いることもできる。
【実施例】
【００３５】
本発明の偏向装置における透明平板の配置方法を具体的に説明する。図５（ａ）に示すように、ポリゴンミラー３４が矢印Ａ方向に回転して照射ビームＬ１を偏向し、矢印Ｂ方向を主走査方向とする走査ビームＬ２を出射する偏向装置において、透明平板４３を走査レンズ３５の光軸Ｏに対し垂直に配置し、照射ビームＬ１と、走査終了側端部（図の右側）の走査ビームＬ２とのなす角度αが９０°であり、透明平板４３への照射ビームＬ１の入射角θが６０°である場合、走査終了側端部の走査ビームＬ２の透明平板４３への入射角θ′は、α＝θ＋θ′より、θ′＝α−θ＝（９０−６０）＝３０°となる。
【００３６】
照射ビームＬ１の入射角θが６０°の場合、透明平板４３の外面４３ａでの反射が大きくなり、ポリゴンミラー３４へ入射する照射ビームＬ１の光量が低下する。一方、走査終了側端部の走査ビームＬ２の透明平板４３への入射角θ′は３０°であり、θに比べて小さいため、内面４３ｂでの反射による走査ビームＬ２の光量の低下率は照射ビームＬ１よりも小さくなっている。
【００３７】
そこで、図５（ｂ）のように、照射ビームＬ１と、走査終了側端部の走査ビームＬ２とのなす角度αの２等分線Ｄに垂直に透明平板４３を配置すると、照射ビームＬ１の入射角θ及び走査終了側端部の走査ビームＬ２の入射角θ′は、共に４５°となり、走査終了側端部の走査ビームＬ２の反射率は、図５（ａ）に比べてやや増加するものの、照射ビームＬ１の反射率は低下するため、透明平板４３に対する照射ビームＬ１及び走査ビームＬ２の透過光量のバランスは最適となる。従って、全体として走査ビームＬ２の光量の低下は抑制され、光学走査装置に搭載した場合に被走査面の露光に必要な光エネルギーを確保することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるモータと、ポリゴンミラーを密閉する防塵カバーと、を備え、防塵カバーに設けられた光入出射窓を通過した照射ビームをポリゴンミラーの回転により順次偏向し、走査ビームとして光入出射窓より出射する偏向装置において、光入出射窓には単一の透明平板が取り付けられており、照射ビームと主走査方向の走査開始側端部における走査ビームとのなす角度、若しくは照射ビームと主走査方向の走査終了側端部における走査ビームとのなす角度のうち、大きい方の角度の２等分線に対して垂直に透明平板を配置したこととする。
【００３９】
これにより、２枚の透明平板を用いる従来の構成に比べ、部品点数や組み立て工数の削減が図れるとともに、簡単な構成で照射ビーム及び走査ビームの光量バランスを最適化して、高価な高出力ＬＤを用いることなく透明平板表面での反射に起因する露光光量の低下を抑制する偏向装置を提供することができる。
【００４０】
また、上記偏向装置を光学走査装置に搭載したことにより、粉塵及び光量低下に起因する画像劣化を共に抑制した有用な光学走査装置を低コストで提供することができ、さらに偏向装置の防塵カバーを筐体の一部を用いて形成したことにより、部品点数の削減にも貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】は、本発明の偏向装置が搭載された光学走査装置の構成を示す側面断面図である。
【図２】は、本発明の偏向装置の構成を示す平面断面図である。
【図３】は、偏向装置の光入出射窓付近の拡大図である。
【図４】は、光学走査装置の他の構成を示す平面断面図である。
【図５】は、本発明の偏向装置における透明平板の配置方法を説明する部分断面図である。
【図６】は、従来の光学走査装置の構成を示す概略図である。
【図７】は、従来の偏向装置の構成を示す斜視図である。
【図８】は、従来の他の偏向装置の構成を示す部分断面図である。
【図９】は、従来の他の偏向装置の構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
５ 感光体ドラム
３０ 光源ユニット
３１ コリメータレンズ
３２ アパーチャ
３３ シリンドリカルレンズ
３４ ポリゴンミラー
３５ 走査レンズ
４０ 偏向装置
４１ ポリゴンモータ
４２ 防塵カバー
４３ 透明平板
４６ 光入出射窓
５０ 筐体（光学走査装置）
Ｌ１ 照射ビーム
Ｌ２ 走査ビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるモータと、前記ポリゴンミラーを密閉する防塵カバーと、を備え、
前記防塵カバーに設けられた光入出射窓を通過した照射ビームを前記ポリゴンミラーの回転により順次偏向し、走査ビームとして前記光入出射窓より出射する偏向装置において、
前記光入出射窓には単一の透明平板が取り付けられており、前記照射ビームと主走査方向の走査開始側端部における前記走査ビームとのなす角度、若しくは前記照射ビームと主走査方向の走査終了側端部における前記走査ビームとのなす角度のうち、大きい方の角度の２等分線に対して垂直に前記透明平板を配置したことを特徴とする偏向装置。
【請求項２】
請求項１に記載の偏向装置が搭載された光学走査装置。
【請求項３】
前記防塵カバーは、光学走査装置の筐体の一部を用いて形成されることを特徴とする請求項２に記載の光学走査装置。
【請求項１】
側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるモータと、前記ポリゴンミラーを密閉する防塵カバーと、を備え、
前記防塵カバーに設けられた光入出射窓を通過した照射ビームを前記ポリゴンミラーの回転により順次偏向し、走査ビームとして前記光入出射窓より出射する偏向装置において、
前記光入出射窓には単一の透明平板が取り付けられており、前記照射ビームと主走査方向の走査開始側端部における前記走査ビームとのなす角度、若しくは前記照射ビームと主走査方向の走査終了側端部における前記走査ビームとのなす角度のうち、大きい方の角度の２等分線に対して垂直に前記透明平板を配置したことを特徴とする偏向装置。
【請求項２】
請求項１に記載の偏向装置が搭載された光学走査装置。
【請求項３】
前記防塵カバーは、光学走査装置の筐体の一部を用いて形成されることを特徴とする請求項２に記載の光学走査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−７１６６９（Ｐ２００６−７１６６９Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５１３８３（Ｐ２００４−２５１３８３）
【出願日】平成１６年８月３１日（２００４．８．３１）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３１日（２００４．８．３１）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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