JP2008107460A - Optical deflector and optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザービームプリンタやデジタル複写機等に用いられる光学走査装置、及びそれに用いられる光偏向装置に関するものである。 The present invention relates to an optical scanning device used for a laser beam printer, a digital copying machine, and the like, and an optical deflection device used therefor.
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、表面が帯電された感光ドラムに、光学走査装置により画像情報に応じた光ビームを走査して潜像を形成する。そして、潜像を現像して可視像にし、可視像を用紙に転写して画像形成する。 2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus using an electrophotographic method forms a latent image by scanning a photosensitive drum having a charged surface with a light beam corresponding to image information by an optical scanning device. Then, the latent image is developed into a visible image, and the visible image is transferred to a sheet to form an image.
その光学走査装置には、例えば特許文献1に示すように、回転多面鏡(以下ポリゴンミラーと称す)を2段に重ねた構成のものがある。この特許文献1に記載された光偏向装置では、ロータヨーク(ロータフレーム)と2枚のポリゴンミラーを一体の構成とし、回転スリーブとの組付では嵌合部とテーパ状の突き当て部を具備することで回転体のバランス変動を低減させる工夫がなされている。
As such an optical scanning device, for example, as shown in
また、例えば特許文献2に示すように、ポリゴンミラーを2段に重ねた構成でポリゴンミラー及びロータがそれぞれ別体で分離可能な構成のものもある。
For example, as shown in
しかしながら、特許文献1記載の光偏向装置には、次のような課題が有る。
However, the optical deflection apparatus described in
2枚のポリゴンミラーとロータヨークを一体の削り出しで作成しているため、加工工数が長くなることによりコストが上がる。位置が高さ方向にそれぞれ異なる2枚のポリゴンミラーを一体にしているので、鏡面の加工時にはポリゴンミラー2枚分の厚み相当以上にワークを送らなければならない。そのため、ポリゴンミラー鏡面に入射する各々光ビームの高さが上下方向に互いに離れた光学系であればある程、顕著に加工工数がかかりコストが上がる。 Since the two polygon mirrors and the rotor yoke are formed by one-piece machining, the cost increases due to a longer processing man-hour. Since two polygon mirrors whose positions are different from each other in the height direction are integrated, the workpiece must be sent to a thickness equivalent to or more than the thickness of two polygon mirrors when machining the mirror surface. For this reason, the more the optical systems in which the heights of the light beams incident on the mirror surface of the polygon mirror are separated from each other in the vertical direction, the more processing man-hours are required and the cost is increased.
例えば、ポリゴンミラーを1個ずつ鏡面加工する場合には、上下のポリゴンミラーが各々厚さ3mmで光ビーム高さの差が7mmとすると、概算でワークを約10mm動かさないと鏡面の加工が完了しない。ポリゴンミラーの厚さは合計すると6mmなので約40%工数が伸びる計算になる。工数の影響はポリゴンミラーの面数が多いほど顕著であり、コストに与える影響も甚大なものとなる。 For example, when mirroring one polygon mirror at a time, if the upper and lower polygon mirrors are 3mm thick and the difference in light beam height is 7mm, the mirror finish is completed unless the workpiece is moved approximately 10mm. do not do. Since the total thickness of the polygon mirror is 6 mm, the calculation will increase by about 40%. The effect of the man-hour is more conspicuous as the number of polygon mirrors is larger, and the effect on the cost is also greater.
また、ポリゴンミラーを多数個重ね合わせて鏡面を一度に削る方法もあるが、一度に重ねられる数量が減るためやはり1個あたりの工数が増加してしまう。例えば3mm厚のポリゴンミラーであれば30個同時に加工できる(光学走査装置としては半分の15台分)加工機があるとする。上記の例と同様に上下のポリゴンミラーが各々厚さ3mmで光ビーム高さの差が7mmの場合に置き換えると、トータルでポリゴンの厚みが10mmになるため重ねられる数は3mm×30個÷10mm=9個となる。1回の加工でできるのが光学走査装置15台分から9台分に減ってしまうため、概算で約1.66倍の工数がかかってしまうことになる。 Also, there is a method in which a large number of polygon mirrors are overlapped and the mirror surface is cut at a time, but the number of overlaps at a time is reduced, so that the man-hour per one is also increased. For example, it is assumed that there is a processing machine that can process 30 pieces of polygon mirrors with a thickness of 3 mm at the same time (half of the 15 optical scanning devices). As in the above example, if the upper and lower polygon mirrors are each 3 mm thick and the difference in light beam height is 7 mm, the total polygon thickness will be 10 mm, so the number of layers will be 3 mm x 30 ÷ 10 mm = 9. Since the number of optical scanning devices that can be processed in one operation is reduced from 15 to 9, it takes approximately 1.66 times more man-hours.
上下2つの鏡面のうち、片方の鏡面加工が終わったら、もう一方の鏡面加工に移るまでの間、ワーク送り速度を速くして上下の鏡面加工を行なう間の時間を短縮する方法もある。その場合は、加工機がそもそも送り速度を2速持てる構成でないと、加工機を改造する必要が出てきてしまい、追加投資の償却によるコストアップの一因となる。 There is also a method of shortening the time between the upper and lower mirror surfaces by increasing the work feed speed until one of the upper and lower mirror surfaces is finished and before moving to the other mirror surface. In that case, if the processing machine is not configured to have two feeding speeds, it is necessary to remodel the processing machine, which contributes to a cost increase due to amortization of additional investment.
特許文献2記載の光偏向装置には、ポリゴンミラーとロータヨークが別体となっており部品点数が増え、光偏向装置の高さも高くなり、重量も増加して光偏向装置の立ち上がり時間が増加するという課題がある。
In the optical deflecting device described in
そこで本発明は、加工工数を少なく抑えコストアップをおさえることができるとともに、光偏向装置の高さ、重量をおさえ、立ち上がり時間を短縮できる光偏向装置及び光学走査装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical deflecting device and an optical scanning device that can reduce the number of processing steps and suppress the cost increase, reduce the height and weight of the optical deflecting device, and shorten the rise time. .
上記課題を解決するために本発明に係る光偏向装置の代表的な構成は、同一の回転軸を中心に回転可能に重ねた複数の回転多面鏡を有し、複数の発光源より出射された光ビームを前記複数の回転多面鏡で偏向走査する光偏向装置において、前記複数の回転多面鏡はそれぞれ異なる部材であり、そのうち1つの第一の回転多面鏡は前記光偏向装置を駆動させるためのマグネットを内部に収容してロータフレームとして機能すること特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of an optical deflecting device according to the present invention has a plurality of rotating polygon mirrors that are rotatable about the same rotation axis, and are emitted from a plurality of light emitting sources. In the optical deflection apparatus that deflects and scans a light beam with the plurality of rotary polygon mirrors, the plurality of rotary polygon mirrors are different members, and one of the first rotary polygon mirrors is for driving the optical deflection apparatus. The magnet is housed inside and functions as a rotor frame.
上記課題を解決するために本発明に係る光学走査装置の代表的な製造方法は、複数の発光源と、上記光偏向装置と、前記光偏向装置により偏向走査された光ビームを像担持体上に走査させるためのレンズと、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a typical method for manufacturing an optical scanning device according to the present invention includes a plurality of light sources, the light deflection device, and a light beam deflected and scanned by the light deflection device on an image carrier. And a lens for scanning.
本発明によれば、加工工数を少なく抑えコストアップをおさえることができるとともに、光偏向装置の高さ、重量をおさえ、立ち上がり時間を短縮できる。 According to the present invention, the number of processing steps can be reduced and the cost can be increased, and the height and weight of the optical deflecting device can be suppressed, and the rise time can be shortened.
[第一実施形態]
本発明に係る光偏向装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図1は本実施形態に係る光偏向装置81の断面図、斜視図である。図2は本実施形態に係る光偏向装置81に用いられている回転体の分解図である。
[First embodiment]
A first embodiment of an optical deflection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view and a perspective view of an
図1に示すように、光偏向装置81は、回転多面鏡であるポリゴンミラー42a、42b、駆動モータ82、回転軸83、マグネット84、コイル85、軸受86を有している。
As shown in FIG. 1, the
ポリゴンミラー42a、42bは、それぞれ下段、上段の2段に分かれて、同一の回転軸83を中心に回転可能に重ねられており、光ビームの反射面41a、41bを有している。ポリゴンミラー42a、42bは、ともにアルミニウム製である。なお、本実施形態では、反射面41a、41bは6面設けられているが、本発明において特に限定されるものではなく、通常ポリゴンミラーに用いられている面数であれば良い。
Each of the polygon mirrors 42a and 42b is divided into two stages, a lower stage and an upper stage, and is overlapped so as to be rotatable about the
下段のポリゴンミラー42a(第一の回転多面鏡)は、中心部に回転軸83を圧入されており、ロータフレームとしての機能も兼ね備えている。回転軸83はポリゴンミラー42aの外接円と同軸となる。
The lower polygon mirror 42a (first rotary polygon mirror) is press-fitted with a
ポリゴンミラー42aの上面(軸方向上側の面)には、基準面92a(ポリゴンミラー42bを保持する当接面)、嵌合突起部93aが設けられている。嵌合突起部93aは回転軸83と同軸となる。
On the upper surface (the upper surface in the axial direction) of the polygon mirror 42a, a
ポリゴンミラー42aは、円筒状のマグネット84を内部に収容している。具体的には、ポリゴンミラー42aは、反射面41aと基準面92aとの間に非鏡面部Pを有し、非鏡面部Pの高さ分段差が設けられている。非鏡面部Pは反射面41aと異なり、表面の精度が要求されない。
The polygon mirror 42a accommodates a
ポリゴンミラー42aは、内側に収容部91を有し、収容部91にマグネット84が接着固定されている。収容されたマグネット84の上面の高さは、ポリゴンミラー42aの下面の高さよりも高い。
The polygon mirror 42 a has an
上段のポリゴンミラー42b(他の回転多面鏡)は、略平板状の正6角柱であり、基準面92b、嵌合穴93bとが設けられている。嵌合穴93bは、ポリゴンミラー42bの中央部に設けらており、ポリゴンミラー42bの外接円と同軸となる。 The upper polygon mirror 42b (another rotating polygon mirror) is a substantially flat hexagonal prism, and is provided with a reference surface 92b and a fitting hole 93b. The fitting hole 93b is provided at the center of the polygon mirror 42b and is coaxial with the circumscribed circle of the polygon mirror 42b.
ポリゴンミラー42aの嵌合突起部93aは、ポリゴンミラー42bの嵌合穴93bに圧入して、ポリゴンミラー42a、42bが固定される。嵌合突起部93aと嵌合穴93bの嵌合により、2個のポリゴンミラー42a、42bの同軸度と平行度を満たす。 The fitting projection 93a of the polygon mirror 42a is press-fitted into the fitting hole 93b of the polygon mirror 42b, and the polygon mirrors 42a and 42b are fixed. The coaxiality and parallelism of the two polygon mirrors 42a and 42b are satisfied by the fitting of the fitting protrusion 93a and the fitting hole 93b.
ポリゴンミラー42a、42bは、互いの反射面41a、41bが平行になるように組み付けられている。これはポリゴンミラー42a、42bへ入射する光ビームの角度が同じであるためである。光ビームの入射角度がポリゴンミラー42a、42bで異なる場合は、互いの反射面が所定の角度を持つように組み付けてもよい。
The polygon mirrors 42a and 42b are assembled so that the
ポリゴンミラー42a、42bが固定される際に、ポリゴンミラー42aの基準面92aとポリゴンミラー42bの基準面92bが当接し、ポリゴンミラー42bの高さ方向の位置決めがなされる。
When the polygon mirrors 42a and 42b are fixed, the
また、回転軸83は、軸受86に支持されており、ポリゴンミラー42a、42bが一体的に軸受86の周りを回転可能となっている。駆動モータ82は、制御基板87にコイル85を組みつけて構成されており、ポリゴンミラー42a、42bを回転駆動させる。制御基板87は駆動回路が形成された鉄製の板である。
The rotating
(効果)
上述の如く構成したことにより、ポリゴンミラー42aの反射面41a(鏡面)以外の部分については、円筒面状なので旋削により加工することが可能である。旋削を行なう際に、ポリゴンミラー42bとの嵌合突起部93aと基準面92aを除いては表面の精度が要求されない。そのため、加工速度を早くすることが可能であり、その結果として、表面精度が悪くなったとしても問題とはならない。
(effect)
By configuring as described above, portions other than the
一方、ポリゴンミラー42bは、その形状が略平板状なので、複数個のポリゴンミラーを重ね合わせてミラー面を鏡面加工することで加工効率を向上させることが可能である。その加工の際には、ポリゴンミラーの取り個数は、ポリゴンミラーの厚さ分だけで決まる。なお、本実施形態のポリゴンミラー42bは略平板状であるが、凹凸があってもポリゴンミラーを重ねた時に互いの凹凸が相互に対応していて、厚み方向に厚くならなければよい。 On the other hand, since the shape of the polygon mirror 42b is substantially flat, it is possible to improve the processing efficiency by superposing a plurality of polygon mirrors to mirror the mirror surface. At the time of processing, the number of polygon mirrors to be taken is determined only by the thickness of the polygon mirror. Although the polygon mirror 42b of the present embodiment has a substantially flat plate shape, even if there are irregularities, it is sufficient that the irregularities correspond to each other when the polygon mirrors are overlapped and do not become thicker in the thickness direction.
そして、ポリゴンミラー42a、42bは別体なので各ポリゴンの位相をずらすことも可能となる。 Since the polygon mirrors 42a and 42b are separate bodies, the phase of each polygon can be shifted.
また、ポリゴンミラー42aをロータフレームと一体化しているため、ロータフレームの上面にポリゴンミラーを載せた構成に比べて非鏡面部Pで高さ方向寸法差を吸収でき、反射面41aの高さが低くなる。その結果として光偏向装置81の回転体(ポリゴンミラー42a、42b)の重心高さを低くすることが可能となる。
Further, since the polygon mirror 42a is integrated with the rotor frame, the non-specular surface portion P can absorb the difference in the height direction compared to the configuration in which the polygon mirror is mounted on the upper surface of the rotor frame, and the height of the reflecting
また、ポリゴンミラー42aをロータフレームと一体化しているため、ロータフレームの上面にポリゴンミラーを載せた構成に比べて回転体の質量も小さくすることが可能となる。その結果として、回転体の回転時のイナーシャが小さくなり、光偏向装置81が規定の回転数に達するまでの立ち上がり時間が短縮されるとともに、回転時に必要となる電力も削減される。
In addition, since the polygon mirror 42a is integrated with the rotor frame, the mass of the rotating body can be reduced as compared with the configuration in which the polygon mirror is mounted on the upper surface of the rotor frame. As a result, the inertia during the rotation of the rotating body is reduced, the rise time until the
また、ポリゴンミラー42aとロータフレームを一体加工しているので、初期バランスが良く、バランス修正タクトが短くなる。 Further, since the polygon mirror 42a and the rotor frame are integrally processed, the initial balance is good and the balance correction tact is shortened.
[第二実施形態]
次に本発明に係る光偏向装置の第二実施形態について図を用いて説明する。図3は本実施形態に係る光偏向装置181を示す断面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the optical deflection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an
図3に示すように、光偏向装置181は、上記第一実施形態の光偏向装置81において、収容部91の高さを、ポリゴンミラー42bの取り付け基準面92aよりも高くなるように構成したものである。
As shown in FIG. 3, the
以上のような構成をとることにより、収容部91にはより大きなマグネット84とコイル85を備えることが可能となる。その結果として、光偏向器の高さを変えずにモータの駆動力を向上させてモータの立ち上がり時間を短縮させることが可能となる。
By adopting the above configuration, the
(光学走査装置)
図4は本実施形態に係る光学走査装置50を示す斜視図である。図4に示すように、光学走査装置50は、上記第一又は第二実施形態の光偏向装置81、181を具備する。光学走査装置50は、半導体レーザ51、コリメートレンズ54、シリンドリカルレンズ47、fθレンズ43、折り返しミラー70、71、72を有している。
(Optical scanning device)
FIG. 4 is a perspective view showing the
発光源である半導体レーザ51c〜51kから出射された光ビームLc〜Lkは、コリメートレンズ54c〜54kにより略並行光に変換され、シリンドリカルレンズ47c〜47kによりポリゴンミラー42a、42bに入射し、反射面41a、41b上で線像に結像される。ポリゴンミラー42a、42b入射した光ビームLc〜Lkは、2本ずつ互いに異なる方向へ反射偏向走査される。 Light beams Lc to Lk emitted from the semiconductor lasers 51c to 51k, which are light emission sources, are converted into substantially parallel light by the collimating lenses 54c to 54k, are incident on the polygon mirrors 42a and 42b by the cylindrical lenses 47c to 47k, and are reflected on the reflecting surface. A line image is formed on 41a and 41b. The light beams Lc to Lk incident on the polygon mirrors 42a and 42b are reflected, deflected and scanned in two different directions.
偏向走査された光ビームLc〜Lkは、それぞれfθレンズ43c〜43kを透過し、折り返しミラー70m、71m、72c、70y、71y、72kによって反射され、感光ドラム(像担持体)32c〜32kに入射する。 The deflected and scanned light beams Lc to Lk are transmitted through the fθ lenses 43c to 43k, reflected by the folding mirrors 70m, 71m, 72c, 70y, 71y, and 72k, and incident on the photosensitive drums (image carriers) 32c to 32k. To do.
その際に、光ビームLc〜Lkの描き出し位置を決めるために、光ビームLyの一部をBDミラー45にて折り返してBDセンサ46へ入射させて描き出し基準を決めている。
At that time, in order to determine the drawing positions of the light beams Lc to Lk, a part of the light beam Ly is turned back by the
以上のような構成をとることにより、光学走査装置50の高さを低くし、光偏向装置81、181の立ち上がり時間を短縮することも可能となる。
By adopting the configuration as described above, it is possible to reduce the height of the
L…光ビーム
42a、42b…ポリゴンミラー(回転多面鏡)
43…fθレンズ、47…シリンドリカルレンズ
50…光学走査装置
81、181…光偏向装置
83…回転軸
84…マグネット
L ... Light beams 42a, 42b ... Polygon mirror (rotating polygon mirror)
43 ... fθ lens, 47 ...
Claims (5)
前記複数の回転多面鏡はそれぞれ異なる部材であり、そのうち1つの第一の回転多面鏡は前記光偏向装置を駆動させるためのマグネットを内部に収容してロータフレームとして機能すること特徴とする光偏向装置。 In a light deflection apparatus that has a plurality of rotary polygon mirrors that are rotatably stacked around the same rotation axis, and deflects and scans light beams emitted from a plurality of light emission sources with the plurality of rotary polygon mirrors,
The plurality of rotary polygon mirrors are different members, and one of the first rotary polygon mirrors houses a magnet for driving the optical deflection device and functions as a rotor frame. apparatus.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光偏向装置と、
前記光偏向装置により偏向走査された光ビームを像担持体上に走査させるためのレンズと、を有することを特徴とする光学走査装置。 Multiple light sources;
An optical deflecting device according to any one of claims 1 to 3,
An optical scanning device comprising: a lens for scanning a light beam deflected and scanned by the light deflection device onto an image carrier.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006288764A JP2008107460A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Optical deflector and optical scanner |
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Cited By (2)
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JP2010097119A (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Ricoh Co Ltd | Laser scanner and image forming apparatus |
GB2498079A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-03 | Canon Kk | Light scanning apparatus |
-
2006
- 2006-10-24 JP JP2006288764A patent/JP2008107460A/en active Pending
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US9091958B2 (en) | 2011-12-26 | 2015-07-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Light scanning apparatus with reduced thermal stress |
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