JP2018097055A - Polygon mirror rotation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress variations in a reflection position of light as a polygon mirror rotates to reduce distortion of a scan.SOLUTION: A polygon mirror rotation device 100 includes a polygon mirror 24, a bearing member 106 and a reciprocation motion mechanism 115. The bearing member 106 rotatably supports the polygon mirror 24. The reciprocation motion mechanism 115 reciprocates the bearing member 106 in synchronization with rotation of the polygon mirror 24 such that the bearing member 106 performs single reciprocation each time the polygon mirror 24 rotates for a central angle (60°) that corresponds to one edge of a regular hexagon (a regular polygon) defined by the polygon mirror 24.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、ポリゴンミラー回転装置に関する。詳細には、所定の方向から入射された光を偏向するポリゴンミラー上で光の反射位置が変動するのを抑制するための構成を備えたポリゴンミラー回転装置に関する。   The present invention relates to a polygon mirror rotating device. More specifically, the present invention relates to a polygon mirror rotating apparatus having a configuration for suppressing the fluctuation of the reflection position of light on a polygon mirror that deflects light incident from a predetermined direction.

従来から、光源からの光を直線状の主走査線に沿って走査する技術が、画像形成装置やレーザ加工装置等に広く利用されている。特許文献1は、この種の装置に備えられる光走査装置を開示する。   Conventionally, a technique for scanning light from a light source along a linear main scanning line has been widely used in image forming apparatuses, laser processing apparatuses, and the like. Patent Document 1 discloses an optical scanning device provided in this type of device.

この特許文献1の光走査装置は、投光手段と、光反射手段と、を備えている。投光手段はポリゴンミラーを有しており、所定の方向から入射された光を回転するポリゴンミラーの正多角形の各辺の反射面で反射することにより、当該ポリゴンミラーが等速で角移動しながら光を放射する。光反射手段は、投光手段から放射された光を複数の反射部により反射し、所定の走査線上の任意の被照射点に導く。光反射手段の複数の反射部の配置が機械的に調整されることにより、投光手段から被照射点までの光路長が走査線上の全ての被照射点にわたって略一定とされており、且つ、投光手段から放射された光の走査線上での走査速度が略一定とされている。   The optical scanning device disclosed in Patent Document 1 includes a light projecting unit and a light reflecting unit. The light projecting means has a polygon mirror, and reflects the incident light from a predetermined direction on the reflecting surface of each side of the regular polygon of the rotating polygon mirror, so that the polygon mirror moves at an angular speed at a constant speed. While emitting light. The light reflecting means reflects the light emitted from the light projecting means by a plurality of reflecting portions and guides it to an arbitrary irradiated point on a predetermined scanning line. By mechanically adjusting the arrangement of the plurality of reflecting portions of the light reflecting means, the optical path length from the light projecting means to the irradiated point is made substantially constant over all the irradiated points on the scanning line, and The scanning speed of the light emitted from the light projecting means on the scanning line is substantially constant.

この構成により、特許文献1の光走査装置では、光を主走査方向に沿って略直線状に走査させることを可能としている。   With this configuration, the optical scanning device disclosed in Patent Document 1 can scan light in a substantially straight line along the main scanning direction.

特許第5401629号公報Japanese Patent No. 5401629

しかし、上記特許文献1の構成では、ポリゴンミラーの回転に伴って、当該ポリゴンミラーの正多角形の各辺の反射面での光の反射位置が変動することに起因して、走査の歪み等が生じる点で改善の余地があった。   However, in the configuration of Patent Document 1, scanning distortion or the like is caused by the fact that the reflection position of light on the reflecting surface of each side of the regular polygon of the polygon mirror varies with the rotation of the polygon mirror. There was room for improvement in terms of

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ポリゴンミラーの回転に伴って光の反射位置が変動するのを抑制し、走査の歪みを低減することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suppress the fluctuation of the reflection position of light with the rotation of the polygon mirror and to reduce the distortion of scanning.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。   The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.

本発明の観点によれば、以下の構成のポリゴンミラー回転装置が提供される。即ち、このポリゴンミラー回転装置は、ポリゴンミラーと、支持部材と、往復運動機構と、を備える。前記支持部材は、前記ポリゴンミラーを回転可能に支持する。前記往復運動機構は、前記ポリゴンミラーがなす正多角形の1辺に相当する中心角だけ当該ポリゴンミラーが回転する毎に前記支持部材が1回の往復を行うように、前記ポリゴンミラーの回転と同期して前記支持部材を往復運動させる。   According to an aspect of the present invention, a polygon mirror rotating apparatus having the following configuration is provided. That is, this polygon mirror rotating device includes a polygon mirror, a support member, and a reciprocating mechanism. The support member rotatably supports the polygon mirror. The reciprocating mechanism is configured to rotate the polygon mirror so that the support member reciprocates once each time the polygon mirror rotates by a central angle corresponding to one side of a regular polygon formed by the polygon mirror. The support member is reciprocated synchronously.

これにより、正多角形状のポリゴンミラーの回転に伴って光の反射位置が変動するのを、支持部材とともにポリゴンミラーが往復運動することによって抑制することができる。従って、走査の歪み等を低減することができる。   Thereby, it is possible to prevent the reflection position of the light from fluctuating with the rotation of the regular polygonal polygon mirror by the reciprocating motion of the polygon mirror together with the support member. Accordingly, scanning distortion and the like can be reduced.

本発明によれば、ポリゴンミラーの回転に伴って光の反射位置が変動するのを抑制し、走査の歪みを低減することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the fluctuation of the light reflection position with the rotation of the polygon mirror, and to reduce scanning distortion.

本発明の一実施形態に係るポリゴンミラー回転装置を有する光書込装置を備える画像形成装置の全体的な構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing an overall configuration of an image forming apparatus including an optical writing device having a polygon mirror rotating device according to an embodiment of the present invention. ポリゴンミラー回転装置を備える光書込装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of an optical writing device provided with a polygon mirror rotation apparatus. 光書込装置におけるポリゴンミラーの偏向中心、第1反射部の反射面、第2反射部の反射面、及び主走査線の位置関係を示す概略図。FIG. 3 is a schematic diagram showing a positional relationship among a deflection center of a polygon mirror, a reflection surface of a first reflection unit, a reflection surface of a second reflection unit, and a main scanning line in an optical writing device. 照射範囲が重複している部分において、2つの分割角度範囲の光を選択的に照射するように、レーザ光のON・OFFが制御されることを説明する概念図。The conceptual diagram explaining ON / OFF of a laser beam being controlled so that the light of two division | segmentation angle ranges may be selectively irradiated in the part with which the irradiation range overlaps. 本実施系形態に係るポリゴンミラー回転装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the polygon mirror rotating apparatus which concerns on this embodiment type | system | group. ポリゴンミラー及び支持部材が往復ストロークの上限に位置するときの様子を示す模式図。The schematic diagram which shows a mode when a polygon mirror and a supporting member are located in the upper limit of a reciprocation stroke. ポリゴンミラー及び支持部材が往復ストロークの下限に位置するときの様子を示す模式図。The schematic diagram which shows a mode when a polygon mirror and a supporting member are located in the minimum of a reciprocation stroke. カム面のカムプロフィールを説明する概念図。The conceptual diagram explaining the cam profile of a cam surface. ポリゴンミラーとカムプレートの回転角度の関係を示す概念図。The conceptual diagram which shows the relationship between the rotation angle of a polygon mirror and a cam plate. カム面に対してローラが移動する様子を示す概念図。The conceptual diagram which shows a mode that a roller moves with respect to a cam surface. ローラのカム面に対する接触位置の変化を拡大して示す概念図。The conceptual diagram which expands and shows the change of the contact position with respect to the cam surface of a roller.

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るポリゴンミラー回転装置100を有する光書込装置32を備える画像形成装置1の全体的な構成を示すブロック図である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an image forming apparatus 1 including an optical writing device 32 having a polygon mirror rotating device 100 according to an embodiment of the present invention.

初めに、本発明の実施の一形態に係るポリゴンミラー回転装置100を有する光書込装置32を備える画像形成装置1の全体的な構成について図1を参照して説明する。   First, an overall configuration of an image forming apparatus 1 including an optical writing device 32 having a polygon mirror rotating device 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1に示すように、本実施形態の画像形成装置1は、主として、装置制御部10、操作部11、表示部12、画像処理部13、通信部14、画像形成部15及び記憶部19を備える。   As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 according to the present embodiment mainly includes an apparatus control unit 10, an operation unit 11, a display unit 12, an image processing unit 13, a communication unit 14, an image forming unit 15, and a storage unit 19. Prepare.

装置制御部10は、画像形成装置1の各構成要素の動作を制御するものである。装置制御部10は、主として、CPU、ROM、RAM、I/Oコントローラ、タイマ等からなるマイクロコンピュータによって実現される。装置制御部10は、ROM等に予め格納された制御プログラムに基づいて各ハードウェアを有機的に動作させることにより、画像形成装置1を機能させる。   The apparatus control unit 10 controls the operation of each component of the image forming apparatus 1. The device control unit 10 is realized mainly by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an I / O controller, a timer, and the like. The apparatus control unit 10 causes the image forming apparatus 1 to function by organically operating each hardware based on a control program stored in advance in a ROM or the like.

操作部11は、画像形成装置1を操作するためのインタフェースである。操作部11は、例えば、キー及びボタン等として構成することができる。或いは、操作部11は、表示部12と一体的に設けられたタッチパネルとして構成されてもよい。ユーザは、操作部11を操作することによって、画像形成装置1に対して各種の指示を行うことができる。   The operation unit 11 is an interface for operating the image forming apparatus 1. The operation unit 11 can be configured as, for example, a key and a button. Alternatively, the operation unit 11 may be configured as a touch panel provided integrally with the display unit 12. The user can give various instructions to the image forming apparatus 1 by operating the operation unit 11.

表示部12は、各種情報の表示を行う部分であり、例えば液晶ディスプレイ、ELディスプレイ等で構成される。   The display unit 12 is a part that displays various types of information, and includes, for example, a liquid crystal display, an EL display, or the like.

画像処理部13は、各種の画像処理を行う。例えば、画像処理部13は、図略の画像読取部で読み取られて生成された画像データについて、操作部11からの指示に従って、明るさ調整及びコントラスト調整等の処理を行うことができる。   The image processing unit 13 performs various types of image processing. For example, the image processing unit 13 can perform processing such as brightness adjustment and contrast adjustment on the image data read and generated by an unillustrated image reading unit in accordance with an instruction from the operation unit 11.

通信部14は、ネットワーク等を介して、コンピュータや携帯情報端末、外部の情報処理装置やファクシミリ等との通信を行い、メールやFAX等の種々の情報をこれら外部の通信装置との間で送受信する。   The communication unit 14 communicates with a computer, a portable information terminal, an external information processing apparatus, a facsimile, or the like via a network or the like, and transmits / receives various information such as mail and FAX to / from these external communication apparatuses. To do.

画像形成部15は、画像処理部13によって生成された画像データを用紙上に印刷するものであり、感光ドラム202と、感光ドラム202に静電潜像を書き込むための光書込装置32と、を備えている。光書込装置32は、書込制御部21、半導体レーザ(光源)22、ポリゴンミラー回転装置100、ポリゴンミラー24、書込設定部25、及び反射部66を備える。この構成で、画像形成部15は、画像処理部13によって生成された画像データに基づいて感光ドラム202に光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させることでトナー像を形成する。感光ドラム202の表面に形成されたトナー像は、感光ドラム202の回転によって図略の転写ローラ側へ近づくように移動し、その電界吸引力によって用紙に転写され、加熱することで定着される。   The image forming unit 15 prints image data generated by the image processing unit 13 on a sheet, and includes a photosensitive drum 202, an optical writing device 32 for writing an electrostatic latent image on the photosensitive drum 202, It has. The optical writing device 32 includes a writing control unit 21, a semiconductor laser (light source) 22, a polygon mirror rotating device 100, a polygon mirror 24, a writing setting unit 25, and a reflecting unit 66. With this configuration, the image forming unit 15 irradiates the photosensitive drum 202 with light based on the image data generated by the image processing unit 13 to form an electrostatic latent image, and attaches toner to the electrostatic latent image. Thus, a toner image is formed. The toner image formed on the surface of the photosensitive drum 202 moves so as to approach the transfer roller (not shown) by the rotation of the photosensitive drum 202, is transferred onto the sheet by the electric field attraction force, and is fixed by heating.

書込制御部21は、例えばマイクロコンピュータとして構成されており、半導体レーザ22の発光タイミング等を制御するものである。   The write control unit 21 is configured as a microcomputer, for example, and controls the light emission timing of the semiconductor laser 22 and the like.

半導体レーザ22は、電流を流すことによりレーザ光を発振する。   The semiconductor laser 22 oscillates a laser beam by passing a current.

ポリゴンミラー回転装置100は、ポリゴンミラー24を等角速度で回転させるための装置である。ポリゴンミラー回転装置100の詳細な構成については後述する。   The polygon mirror rotating device 100 is a device for rotating the polygon mirror 24 at an equiangular speed. The detailed configuration of the polygon mirror rotating device 100 will be described later.

図2に示すように、ポリゴンミラー24は、全体として偶数個の辺を有する正多角形状(本実施形態では、正6角形状)に形成されており、その側面(各辺)のそれぞれに反射鏡が設けられる。半導体レーザ22から出射してポリゴンミラー24で反射したレーザ光は、(図2に示す後述の反射部66で反射して)感光ドラム202に照射される。このとき、レーザ光の照射位置は、ポリゴンミラー24の反射鏡(反射面)の角度に応じて、感光ドラム202の軸方向で変化する。言い換えれば、ポリゴンミラー24は、半導体レーザ22からのレーザ光を偏向することで当該ポリゴンミラー24からのレーザ光の出射角を変更し、これにより、レーザ光が、感光ドラム202上で主走査方向Xに走査される。感光ドラム202を回転させながら、当該感光ドラム202の軸方向の一端から他端までレーザ光の走査(照射)を繰り返すことで、感光ドラム202の表面に2次元の静電潜像を書き込むことができる。   As shown in FIG. 2, the polygon mirror 24 is formed in a regular polygonal shape (in this embodiment, a regular hexagonal shape) having an even number of sides as a whole, and is reflected on each of the side surfaces (each side). A mirror is provided. The laser light emitted from the semiconductor laser 22 and reflected by the polygon mirror 24 is irradiated onto the photosensitive drum 202 (reflected by a reflection unit 66 described later shown in FIG. 2). At this time, the irradiation position of the laser light changes in the axial direction of the photosensitive drum 202 according to the angle of the reflecting mirror (reflecting surface) of the polygon mirror 24. In other words, the polygon mirror 24 changes the emission angle of the laser light from the polygon mirror 24 by deflecting the laser light from the semiconductor laser 22, so that the laser light is moved on the photosensitive drum 202 in the main scanning direction. X is scanned. A two-dimensional electrostatic latent image can be written on the surface of the photosensitive drum 202 by repeating scanning (irradiation) of laser light from one end to the other end in the axial direction of the photosensitive drum 202 while rotating the photosensitive drum 202. it can.

なお、ポリゴンミラー24での光の反射位置(偏向中心の位置)の、当該ポリゴンミラー24の回転中心からの距離は、ポリゴンミラー24の回転角によって変動する。後に詳述するように、本実施形態のポリゴンミラー回転装置100は、ポリゴンミラー24の回転に伴って光の反射位置が変動するのを抑制する機能を果たす。   The distance of the light reflection position (position of the deflection center) on the polygon mirror 24 from the rotation center of the polygon mirror 24 varies depending on the rotation angle of the polygon mirror 24. As will be described in detail later, the polygon mirror rotating device 100 according to the present embodiment has a function of suppressing fluctuations in the light reflection position as the polygon mirror 24 rotates.

本実施形態では、1回の主走査分のレーザ光の照射により、画像データのうちの用紙の幅方向の一端から他端までの1列分に相当する画素列が、感光ドラム202の表面に静電潜像として形成されることになる。   In this embodiment, the pixel row corresponding to one row from one end to the other end in the width direction of the paper in the image data is irradiated on the surface of the photosensitive drum 202 by the irradiation of the laser beam for one main scanning. It is formed as an electrostatic latent image.

図1の書込設定部25は、例えばROM等により構成されており、光書込装置32における画像の書込みに関する様々なパラメータを変更可能に記憶することができる。書込設定部25に対する設定は、例えば操作部11を操作することにより行うことができる。   The writing setting unit 25 in FIG. 1 is configured by a ROM or the like, for example, and can store various parameters relating to image writing in the optical writing device 32 in a changeable manner. The setting for the writing setting unit 25 can be performed, for example, by operating the operation unit 11.

反射部66は、複数の反射面を有しており、ポリゴンミラー24で反射されたレーザ光を適宜反射させて、感光ドラム202の表面に導く。なお、反射部66の詳細な構成は後述する。   The reflection unit 66 has a plurality of reflection surfaces, and appropriately reflects the laser light reflected by the polygon mirror 24 and guides it to the surface of the photosensitive drum 202. The detailed configuration of the reflection unit 66 will be described later.

記憶部19は、画像形成装置1の各種機能を実現するために必要な情報や、プログラムを記憶するものである。記憶部19としては、RAMやROM等の半導体素子、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体が用いられる。   The storage unit 19 stores information and programs necessary for realizing various functions of the image forming apparatus 1. As the storage unit 19, a semiconductor element such as a RAM or a ROM, a storage medium such as a hard disk or a flash memory is used.

次に、画像形成装置1に備えられる光書込装置32の構成及びその作用について、主として図2及び図3を参照して詳細に説明する。   Next, the configuration and operation of the optical writing device 32 provided in the image forming apparatus 1 will be described in detail with reference mainly to FIGS.

図2は、光書込装置32の構成を示す概略図である。図2に示すように、光書込装置32は、レーザ光を走査する光学系を構成する光学素子又は光学ユニットとして、レーザ光の光路に沿って半導体レーザ22の側から順に、レンズ61、プリズム62、第1折返しミラー63、第2折返しミラー64、ポリゴンミラー24、及び反射部66を備えている。半導体レーザ22及びポリゴンミラー24等によって出射部が構成されている。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the optical writing device 32. As shown in FIG. 2, the optical writing device 32 includes, as an optical element or an optical unit constituting an optical system for scanning laser light, a lens 61 and a prism in order from the semiconductor laser 22 side along the optical path of the laser light. 62, a first folding mirror 63, a second folding mirror 64, a polygon mirror 24, and a reflection section 66. The semiconductor laser 22 and the polygon mirror 24 make up the emission part.

光書込装置32は、上記光学素子及び光学ユニットの少なくとも一部を内蔵する筐体69を備えている。図2は、筐体69が第2折返しミラー64、ポリゴンミラー24、及び反射部66を収容する場合を示しているが、これは一例に過ぎない。筐体69には、当該筐体69の内部からレーザ光を感光ドラム202に向かって照射するためのレーザ照射口34が形成されている。   The optical writing device 32 includes a housing 69 that houses at least a part of the optical element and the optical unit. FIG. 2 shows a case where the housing 69 accommodates the second folding mirror 64, the polygon mirror 24, and the reflecting portion 66, but this is only an example. The casing 69 is formed with a laser irradiation port 34 for irradiating the photosensitive drum 202 with laser light from the inside of the casing 69.

レンズ61は、半導体レーザ22で発光されたレーザ光が焦点を結ぶことを可能にするための光学素子である。プリズム62、第1折返しミラー63、及び第2折返しミラー64は、レンズ61を通過したレーザ光をポリゴンミラー24の反射鏡に導く。また、プリズム62、第1折返しミラー63、及び第2折返しミラー64は、ポリゴンミラー24よりも光路上流側で、レーザ光を感光ドラム202の表面上で合焦させるために必要な光路長を確保すべく光路を折り曲げる光学ユニットを構成する。これらの素子62,63,64は適宜省略可能であるし、他のプリズム又はミラーがレンズ61とポリゴンミラー24との間に適宜追加されてもよい。   The lens 61 is an optical element that enables the laser light emitted from the semiconductor laser 22 to be focused. The prism 62, the first folding mirror 63, and the second folding mirror 64 guide the laser light that has passed through the lens 61 to the reflecting mirror of the polygon mirror 24. In addition, the prism 62, the first folding mirror 63, and the second folding mirror 64 ensure the optical path length necessary for focusing the laser beam on the surface of the photosensitive drum 202 on the upstream side of the optical path from the polygon mirror 24. An optical unit that bends the optical path as much as possible is configured. These elements 62, 63, 64 can be omitted as appropriate, and other prisms or mirrors may be added as appropriate between the lens 61 and the polygon mirror 24.

ポリゴンミラー24は、回転することにより、第2折返しミラー64から入射したレーザ光を等速で角移動させるようにして放射する。反射部66は、ポリゴンミラー24から出射した光を反射し、主走査線52(具体的には、感光ドラム202の表面において軸方向に平行な直線)上の照射位置に導く。ポリゴンミラー24の回転角が変化することにより、照射位置は、感光ドラム202上の主走査線52に沿って主走査方向Xに順次移動する。半導体レーザ22から照射位置までの光路長は、全ての照射位置にわたって略一定である。   The polygon mirror 24 emits the laser beam incident from the second folding mirror 64 so as to be angularly moved at a constant speed by rotating. The reflector 66 reflects the light emitted from the polygon mirror 24 and guides it to the irradiation position on the main scanning line 52 (specifically, a straight line parallel to the axial direction on the surface of the photosensitive drum 202). As the rotation angle of the polygon mirror 24 changes, the irradiation position sequentially moves in the main scanning direction X along the main scanning line 52 on the photosensitive drum 202. The optical path length from the semiconductor laser 22 to the irradiation position is substantially constant over all irradiation positions.

ポリゴンミラー24は、その回転角を一定の速度で変化させるように、ポリゴンミラー回転装置100に備えられる駆動源によって駆動される。従って、ポリゴンミラー24からのレーザ光の出射角は、一定の角速度で変化する。   The polygon mirror 24 is driven by a drive source provided in the polygon mirror rotating device 100 so as to change the rotation angle at a constant speed. Therefore, the emission angle of the laser beam from the polygon mirror 24 changes at a constant angular velocity.

図3は、偏向中心Cと、第1反射部71と、第2反射部72と、主走査線52と、の位置関係を示す概略図である。本実施形態に係る光書込装置32は、ポリゴンミラー24の回転角に応じてレーザ光の焦点距離を変える手段を備えていない。従って、仮に反射部66が存在しなければ、レーザ光の焦点(光に沿って半導体レーザ22から一定距離離れた点)は、図3の上側に示すように、ポリゴンミラー24の回転角が主走査1回分変化するのに伴って円弧状の軌跡を描く。この軌跡の中心は、ポリゴンミラー24によってレーザ光を偏向させる偏向中心Cであり、その軌跡の半径は当該偏向中心Cから焦点までの光路長である。一方、主走査線52は、円弧状の軌跡と異なり、主走査方向Xに直線的に延びる。すると、主走査線52上の照射位置から焦点までの距離が、当該照射位置に応じて変わってしまう。よって、上記の偏向中心Cから主走査線52上の任意の照射位置までの光路長を考えると、当該光路長は一定とならず、当該照射位置の位置に応じて変化することになる。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a positional relationship among the deflection center C, the first reflection unit 71, the second reflection unit 72, and the main scanning line 52. The optical writing device 32 according to the present embodiment does not include means for changing the focal length of the laser light according to the rotation angle of the polygon mirror 24. Therefore, if the reflecting portion 66 does not exist, the focal point of the laser light (a point separated from the semiconductor laser 22 along the light) is the rotation angle of the polygon mirror 24 as shown in the upper side of FIG. An arc-shaped trajectory is drawn as it changes for one scan. The center of the locus is a deflection center C for deflecting the laser beam by the polygon mirror 24, and the radius of the locus is the optical path length from the deflection center C to the focal point. On the other hand, the main scanning line 52 extends linearly in the main scanning direction X, unlike an arc-shaped locus. Then, the distance from the irradiation position on the main scanning line 52 to the focal point changes according to the irradiation position. Therefore, considering the optical path length from the deflection center C to an arbitrary irradiation position on the main scanning line 52, the optical path length is not constant and changes according to the position of the irradiation position.

反射部66は、この課題を解消するために備えられており、ポリゴンミラー24からのレーザ光を少なくとも2度反射してから感光ドラム202(主走査線52)に導く。反射部66は、ポリゴンミラー24の反射面(厳密には、光の反射位置)から感光ドラム202上の主走査線52上の任意の照射位置までの光路長が全ての照射位置で略一定となるように、複数の反射部71,72を有している。   The reflection unit 66 is provided to solve this problem, and reflects the laser beam from the polygon mirror 24 at least twice before guiding it to the photosensitive drum 202 (main scanning line 52). The reflection unit 66 is configured such that the optical path length from the reflection surface of the polygon mirror 24 (strictly speaking, the light reflection position) to an arbitrary irradiation position on the main scanning line 52 on the photosensitive drum 202 is substantially constant at all irradiation positions. As shown, a plurality of reflecting portions 71 and 72 are provided.

本実施形態に係る反射部66は、ポリゴンミラー24からのレーザ光を反射する第1反射部71と、当該第1反射部71からのレーザ光を更に反射する第2反射部72とを有し、ポリゴンミラー24からのレーザ光を2度反射する。反射部66は、これら第1反射部71と第2反射部72とにより構成され、筐体69内で固定されている。ただし、反射部66は3以上の反射部を有していてもよい。   The reflection unit 66 according to the present embodiment includes a first reflection unit 71 that reflects the laser beam from the polygon mirror 24 and a second reflection unit 72 that further reflects the laser beam from the first reflection unit 71. The laser beam from the polygon mirror 24 is reflected twice. The reflection unit 66 includes the first reflection unit 71 and the second reflection unit 72 and is fixed in the housing 69. However, the reflection part 66 may have three or more reflection parts.

上述したように、仮に、第1反射部71及び第2反射部72が存在しなければ、レーザ光の焦点(光に沿って半導体レーザ22から一定の距離離れた点)は、光の出射角が変化するのに伴って、偏向中心Cを中心とした円弧(以降、「仮想円弧」と称する場合がある。)を描くこととなる。仮想円弧の半径Rは、偏向中心Cから焦点までの光路長である。第1反射部71及び第2反射部72は、偏向中心Cから焦点までの光路を折り曲げ、それにより仮想円弧を感光ドラム202上で概ね主走査方向Xに直線状に延びるように変換する。詳細に言えば、仮想円弧を分割した分割円弧DA1,DA2,・・・の位置は、その各弦VC1,VC2,・・・の向きが主走査線52とほぼ一致するように、反射部66によって変換される。   As described above, if the first reflecting portion 71 and the second reflecting portion 72 are not present, the focal point of the laser light (a point separated from the semiconductor laser 22 along the light) is the light emission angle. As the angle changes, an arc centering on the deflection center C (hereinafter sometimes referred to as a “virtual arc”) is drawn. The radius R of the virtual arc is the optical path length from the deflection center C to the focal point. The first reflecting portion 71 and the second reflecting portion 72 bend the optical path from the deflection center C to the focal point, thereby converting the virtual arc so as to extend substantially linearly in the main scanning direction X on the photosensitive drum 202. More specifically, the positions of the divided arcs DA1, DA2,... Obtained by dividing the virtual arc are such that the directions of the respective strings VC1, VC2,. Converted by

即ち、第1反射部71及び第2反射部72はそれぞれ複数の反射面を有しており、レーザ光のポリゴンミラー24からの出射角の範囲が複数に分割された分割角度範囲ごとに、光に沿って半導体レーザ22から一定距離離れた点(焦点)が当該分割角度範囲において光の出射角が変化するのに伴って描く軌跡である分割円弧DA1,DA2,・・・の弦VC1,VC2,・・・が、主走査方向Xと同じ方向となるように(主走査方向Xに並ぶように)、光を複数回反射させる。   In other words, each of the first reflecting portion 71 and the second reflecting portion 72 has a plurality of reflecting surfaces, and each of the divided angle ranges obtained by dividing the range of the emission angle of the laser beam from the polygon mirror 24 into a plurality of light angles. Along the divided arcs DA1, DA2,... Of the arcs DA1, DA2,..., Which are trajectories drawn as the light emission angle changes in the division angle range. ,... Are reflected a plurality of times so that they are in the same direction as the main scanning direction X (aligned in the main scanning direction X).

仮想円弧の位置を主走査線52に一致させるように変換するための具体的な方法について簡単に説明すると、まず、仮想円弧を等間隔に分割することにより複数の分割円弧DA1,DA2,・・・を得る。そして、複数の分割円弧DA1,DA2,・・・のそれぞれに対応した複数の仮想弦VC1,VC2,・・・を得る。そして、複数の仮想弦VC1,VC2,・・・が感光ドラム202上で主走査方向Xに順次に直線状に並ぶように、第1反射部71及び第2反射部72がそれぞれ有する反射面の位置及び向きを定める。   A specific method for converting the position of the virtual arc so as to coincide with the main scanning line 52 will be briefly described. First, by dividing the virtual arc at equal intervals, a plurality of divided arcs DA1, DA2,.・ Get. Then, a plurality of virtual strings VC1, VC2,... Corresponding to the plurality of divided arcs DA1, DA2,. The first reflective portion 71 and the second reflective portion 72 have reflective surfaces such that a plurality of virtual strings VC1, VC2,... Are sequentially arranged linearly in the main scanning direction X on the photosensitive drum 202. Determine position and orientation.

このように主走査線52を形成すると、分割円弧DA1,DA2,・・・の両端2点が主走査線52上に再配置され、分割円弧DA1,DA2,・・・(即ち、当該2点を繋ぐ曲線)が、主走査線52よりも光軸方向下流側へと再配置される。レーザ光の焦点は、このように位置が変換された分割円弧DA1,DA2,・・・に沿って移動する。   When the main scanning line 52 is formed in this way, the two ends of the divided arcs DA1, DA2,... Are rearranged on the main scanning line 52, and the divided arcs DA1, DA2,. Are rearranged downstream of the main scanning line 52 in the optical axis direction. The focal point of the laser light moves along the divided arcs DA1, DA2,.

仮想円弧を分割して複数の分割円弧DA1,DA2,・・・を得ると、分割円弧DA1,DA2,・・・はこれに対応した仮想弦VC1,VC2,・・・に良好に近似する。このため、ポリゴンミラー24の偏向中心Cから主走査線52上の任意の照射位置までの光路長は、全ての照射位置にわたって略一定となる。分割円弧DA1,DA2,・・・は、対応する仮想弦VC1,VC2,・・・と良好に近似しているので、それぞれの分割円弧DA1,DA2,・・・における焦点の挙動は、主走査線52に沿う等速直線運動と良好に近似する。   When the virtual arc is divided to obtain a plurality of divided arcs DA1, DA2,..., The divided arcs DA1, DA2,. For this reason, the optical path length from the deflection center C of the polygon mirror 24 to an arbitrary irradiation position on the main scanning line 52 is substantially constant over all irradiation positions. Since the divided arcs DA1, DA2,... Are well approximated to the corresponding virtual strings VC1, VC2,..., The behavior of the focus in each divided arc DA1, DA2,. It is a good approximation to a constant velocity linear motion along line 52.

分割円弧DA1,DA2,・・・の分割数が増えれば増えるほど、仮想弦VC1,VC2,・・・の中点と分割円弧DA1,DA2,・・・の中点との間の距離が小さくなり、焦点の軌跡が仮想弦VC1,VC2,・・・に近づく。このため、光路長の一定性を高く保つことができる。分割数は、光書込装置32に許容される誤差に応じて適宜に定めることができる。   As the number of divisions of the divided arcs DA1, DA2,... Increases, the distance between the midpoint of the virtual chords VC1, VC2,. Thus, the locus of the focus approaches the virtual strings VC1, VC2,. For this reason, the uniformity of the optical path length can be kept high. The number of divisions can be appropriately determined according to the error allowed for the optical writing device 32.

なお、本実施形態の光書込装置32では、図3及び図4に示すように、それぞれの分割角度範囲において、当該分割角度範囲の一端から他端まで光の出射角が変化したときの光の感光ドラム202への照射位置の軌跡である照射範囲を考えたときに、互いに隣接する分割角度範囲の間で照射範囲が主走査方向で一部重複するように意図的に配置している。この構成により、光の走査の連続性を確実に確保することができる。言い換えれば、光の走査の欠けを確実に無くすことができる。   In the optical writing device 32 of this embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the light when the light emission angle changes from one end to the other end of the divided angle range in each divided angle range. When the irradiation range which is the locus of the irradiation position on the photosensitive drum 202 is considered, the irradiation ranges are intentionally arranged so that the irradiation ranges partially overlap in the main scanning direction between the adjacent divided angle ranges. With this configuration, the continuity of light scanning can be reliably ensured. In other words, the lack of light scanning can be reliably eliminated.

一方で、本実施形態の光書込装置32では、光の走査の重複を無くすために、書込制御部21が、照射範囲が重複している部分において、2つの分割角度範囲の光が選択的に照射されるように、半導体レーザ22からの光の照射を制御している。   On the other hand, in the optical writing device 32 of the present embodiment, in order to eliminate the overlap of light scanning, the writing control unit 21 selects light in the two divided angle ranges in the portion where the irradiation ranges overlap. The irradiation of light from the semiconductor laser 22 is controlled so as to irradiate automatically.

本実施形態では、光書込装置32に、半導体レーザ22からの光の照射に関する設定が可能な書込設定部25(図1を参照)が備えられている。この書込設定部25は、それぞれの分割角度範囲において、光の照射が許容される角度範囲が開始する出射角である照射開始出射角と、前記角度範囲が終了する出射角である照射終了出射角と、を設定可能となっている。書込制御部21は、設定されたそれぞれの分割角度範囲における照射開始出射角と、照射終了出射角と、に基づいて、半導体レーザ22からの光の照射、ひいてはポリゴンミラー24からの光の照射を制御することが可能である。   In the present embodiment, the optical writing device 32 is provided with a writing setting unit 25 (see FIG. 1) capable of setting relating to the irradiation of light from the semiconductor laser 22. The writing setting unit 25 includes an irradiation start emission angle that is an emission angle at which an angle range in which light irradiation is allowed is started and an irradiation end emission that is an emission angle at which the angle range ends in each divided angle range. Corners can be set. The writing control unit 21 irradiates light from the semiconductor laser 22 and further irradiates light from the polygon mirror 24 based on the irradiation start emission angle and the irradiation end emission angle in each set division angle range. Can be controlled.

より具体的には、本実施形態の光書込装置32では、照射範囲が重複している部分において、一側の分割角度範囲における照射終了出射角に対応する照射位置と、他側の分割角度範囲における照射開始出射角に対応する照射位置と、が一致するように、書込設定部25によりそれぞれの分割角度範囲における照射開始出射角と、照射終了出射角と、が設定されている。これらの設定値は、例えば、画像形成装置1の工場出荷時に作業者が行う測定作業に基づいて決定される。この構成により、照射範囲が重複している部分において、2つの分割角度範囲における光の照射が、ある照射位置を基準にして振り分けられるので、光の照射の重複や欠けを防止することができる。   More specifically, in the optical writing device 32 according to the present embodiment, in the portion where the irradiation ranges overlap, the irradiation position corresponding to the irradiation end emission angle in the division angle range on one side and the division angle on the other side The writing setting unit 25 sets the irradiation start emission angle and the irradiation end emission angle in each divided angle range so that the irradiation position corresponding to the irradiation start emission angle in the range matches. These set values are determined based on, for example, measurement work performed by an operator when the image forming apparatus 1 is shipped from the factory. With this configuration, in the portion where the irradiation ranges overlap, the light irradiation in the two divided angle ranges is distributed based on a certain irradiation position, so that it is possible to prevent overlapping or lack of light irradiation.

以下では、1回の主走査分のポリゴンミラー24の角度変更に伴ってレーザ光の出射角が0°から120°まで変化し、仮想円弧を8つの分割円弧DA1,DA2,・・・に等分割して配置転換することにより主走査線52を形成した場合の、レーザ光のON・OFFの制御について、図4を参照して説明する。図4は、照射範囲が重複している部分において、2つの分割角度範囲の光を選択的に照射するように、レーザ光のON・OFFが制御されることを説明する概念図である。なお、図4では、実際には反射部66によって折り曲げられている光路を展開した形で示している。また、図4では、各分割角度範囲に対応する照射範囲を区別して分かり易く示すために、主走査方向Xで隣接する照射範囲同士が上下方向で位置を異ならせるように描いているが、実際には、複数の照射範囲は主走査線52に沿って一直線状に並んで配置される。   In the following, the laser beam emission angle changes from 0 ° to 120 ° in accordance with the angle change of the polygon mirror 24 for one main scan, and the virtual arc is divided into eight divided arcs DA1, DA2,. The laser light ON / OFF control when the main scanning line 52 is formed by dividing and changing the arrangement will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating that laser light ON / OFF is controlled so that light in two divided angle ranges is selectively emitted in a portion where the irradiation ranges overlap. In FIG. 4, the optical path actually bent by the reflecting portion 66 is shown in a developed form. Further, in FIG. 4, in order to distinguish and clearly show the irradiation ranges corresponding to the respective divided angle ranges, the irradiation ranges adjacent in the main scanning direction X are drawn so that the positions are different in the vertical direction. The plurality of irradiation ranges are arranged in a straight line along the main scanning line 52.

上記の例では、レーザ光の出射角が120°変化することに基づく仮想円弧を8等分しているので、1つの分割円弧DA1,DA2,・・・に相当する出射角の角度範囲は、理論的には15°である。1回の主走査分の照射における瞬時瞬時のタイミングをレーザ光のポリゴンミラー24からの出射角θ(0°≦θ≦120°)で表したとき、例えば、0°≦θ≦15°の照射範囲と、15°≦θ≦30°の照射範囲と、は主走査方向Xで一部重複している。この重複している範囲に含まれる1点の照射位置は、一側の分割角度範囲に含まれる角度であるθ1Bで表すこともでき、他側の分割角度範囲に含まれるθ2Aで表すこともできる。例えば、θ1B=14°、θ2A=16°であったとする。   In the above example, since the virtual arc based on the laser beam emission angle changing by 120 ° is divided into eight equal parts, the angle range of the emission angle corresponding to one divided arc DA1, DA2,. Theoretically, it is 15 °. When the instantaneous instantaneous timing of irradiation for one main scanning is expressed by the angle θ (0 ° ≦ θ ≦ 120 °) of the laser beam emitted from the polygon mirror 24, for example, irradiation of 0 ° ≦ θ ≦ 15 ° The range and the irradiation range of 15 ° ≦ θ ≦ 30 ° partially overlap in the main scanning direction X. The irradiation position of one point included in the overlapping range can be represented by θ1B that is an angle included in one divided angle range, or can be expressed as θ2A included in the other divided angle range. . For example, it is assumed that θ1B = 14 ° and θ2A = 16 °.

この場合に、本実施形態では、θ1B<θ<θ2Aの区間ではレーザ光をOFFとし、それ以外の区間で走査を行うように制御する。これにより、走査の重複を防止することができる。   In this case, in the present embodiment, control is performed so that the laser beam is turned off in the section θ1B <θ <θ2A and scanning is performed in the other sections. Thereby, the duplication of scanning can be prevented.

これと同じ考え方で、他の角度範囲の被り代の部分についても、重複する2つの分割角度範囲における光の照射を、重複している範囲に含まれる1点を境界にして振り分ける。従って、図4の例では、θ2B<θ<θ3A及びθ3B<θ<θ4Aの区間においてもレーザ光がOFFとされる(走査が行われない)。   In the same way of thinking, the light irradiation in the overlapping two divided angle ranges is also distributed with respect to the overlapping portion in the other angle range, with one point included in the overlapping range as a boundary. Accordingly, in the example of FIG. 4, the laser beam is turned off (scanning is not performed) even in the sections of θ2B <θ <θ3A and θ3B <θ <θ4A.

このように、θ1B<θ<θ2A,θ2B<θ<θ3A,θ3B<θ<θ4A,・・・の範囲ではレーザ光をOFFとする一方、それ以外の角度範囲ではレーザ光を通常どおり走査することにより、光が重畳することも途切れることもなく主走査線52に沿って走査することができる。   In this way, the laser beam is turned off in the range of θ1B <θ <θ2A, θ2B <θ <θ3A, θ3B <θ <θ4A,..., And the laser beam is scanned normally in the other angle ranges. Thus, it is possible to scan along the main scanning line 52 without superimposing or interrupting light.

ここで、ポリゴンミラー24の外形は円ではなく正多角形状であるため、ポリゴンミラー24の回転中心(ミラー回転軸108の軸線)から光の反射位置(偏向中心C)までの距離は、ポリゴンミラー24の回転角に応じて変動する。従って、仮にミラー回転軸108を一定の位置に固定したとすれば、光の反射位置が上下に変動することとなり、光の走査の歪み等が生じることになる。本実施形態では、この問題点に着目し、ポリゴンミラー24の回転中心から光の反射位置までの距離の変動に対応して、後に詳述するポリゴンミラー回転装置100の往復運動機構115を用いてポリゴンミラー24を上下に往復移動することとしている。   Here, since the outer shape of the polygon mirror 24 is not a circle but a regular polygon, the distance from the rotation center of the polygon mirror 24 (axis line of the mirror rotation axis 108) to the light reflection position (deflection center C) is the polygon mirror. It fluctuates according to the rotation angle of 24. Accordingly, if the mirror rotation shaft 108 is fixed at a fixed position, the light reflection position will fluctuate up and down, causing light scanning distortion and the like. In the present embodiment, paying attention to this problem, the reciprocating mechanism 115 of the polygon mirror rotating device 100, which will be described in detail later, is used in response to fluctuations in the distance from the rotation center of the polygon mirror 24 to the light reflection position. The polygon mirror 24 is reciprocated up and down.

以下では、往復運動機構115を有するポリゴンミラー回転装置100の詳細な構成について、図5を参照して説明する。図5は、本実施系形態に係るポリゴンミラー回転装置100の構成を示す概略図である。   Hereinafter, a detailed configuration of the polygon mirror rotating device 100 having the reciprocating mechanism 115 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the polygon mirror rotating apparatus 100 according to the present embodiment.

上述したように、ポリゴンミラー回転装置100は、ポリゴンミラー24を等速度で回転させるための装置である。また、このポリゴンミラー回転装置100は、ポリゴンミラー24の回転に伴って光の反射位置が変動するのを抑制することができる。   As described above, the polygon mirror rotating device 100 is a device for rotating the polygon mirror 24 at a constant speed. Further, the polygon mirror rotating device 100 can suppress the fluctuation of the light reflection position with the rotation of the polygon mirror 24.

本実施形態のポリゴンミラー回転装置100は、第1ベース部材101、第2ベース部材102、モータ103、カム回転軸104、カムプレート105、支持部材106、伝達軸107、ミラー回転軸108等を備える。   The polygon mirror rotating device 100 of this embodiment includes a first base member 101, a second base member 102, a motor 103, a cam rotating shaft 104, a cam plate 105, a supporting member 106, a transmission shaft 107, a mirror rotating shaft 108, and the like. .

第1ベース部材101は固定側のベース部材として機能するものであり、前述の光書込装置32が備える図示しないフレームに固定される。第1ベース部材101には、長い軸状の部材であるカム回転軸104が、その軸線を水平に向けた状態で回転可能に支持される。また、第1ベース部材101には、支持部材106を上下移動可能に案内するためのリニアガイド(直線案内機構)113のレール部分が固定される。   The first base member 101 functions as a fixed-side base member, and is fixed to a frame (not shown) included in the optical writing device 32 described above. The first base member 101 supports a cam rotation shaft 104, which is a long shaft-like member, so as to be rotatable with its axis line oriented horizontally. In addition, a rail portion of a linear guide (linear guide mechanism) 113 for guiding the support member 106 so as to be vertically movable is fixed to the first base member 101.

カム回転軸104は、ポリゴンミラー回転装置100に動力を入力するための入力軸としての機能を有する。このカム回転軸104の一側の端部は第1ベース部材101から突出しており、この突出部分に、駆動源としてのモータ103が備える出力軸がカップリングを介して連結されている。カム回転軸104においてモータ103が接続される側と反対側の端部には、ベベルピニオン141が固定されている。   The cam rotation shaft 104 has a function as an input shaft for inputting power to the polygon mirror rotation device 100. One end of the cam rotation shaft 104 protrudes from the first base member 101, and an output shaft included in the motor 103 as a drive source is connected to the protrusion through a coupling. A bevel pinion 141 is fixed to the end of the cam rotation shaft 104 opposite to the side to which the motor 103 is connected.

カム回転軸104の中途部には、カムプレート105が相対回転不能に固定される。このカムプレート105は正3角形状の板カムとして構成されており、その3角形の頂点部分には回転可能なローラ151がそれぞれ支持される。このローラ151は、カムプレート105の直上方に配置された支持部材106の下縁部(後述のカム面106a)に接触することができる。このカムプレート105及びローラ151及びカム面106aにより、支持部材106を周期的に運動させるカム機構111が構成されている。   A cam plate 105 is fixed in the middle of the cam rotation shaft 104 so as not to be relatively rotatable. The cam plate 105 is configured as a regular triangular plate cam, and a rotatable roller 151 is supported at the apex portion of the triangle. The roller 151 can come into contact with a lower edge portion (a cam surface 106a described later) of the support member 106 disposed immediately above the cam plate 105. The cam plate 111, the roller 151, and the cam surface 106a constitute a cam mechanism 111 that periodically moves the support member 106.

第1ベース部材101には、筒状の回転ボス131が、その軸線を上下方向に向けた状態で回転可能に支持されている。この回転ボス131にはベベルギア142が固定され、このベベルギア142が、カム回転軸104に固定されているベベルピニオン141と噛み合っている。回転ボス131の軸孔には、当該回転ボス131の回転を伝達軸107に伝達するためのスプラインハブ132が固定される。   A cylindrical rotating boss 131 is supported on the first base member 101 so as to be rotatable with its axis line directed in the vertical direction. A bevel gear 142 is fixed to the rotating boss 131, and the bevel gear 142 meshes with a bevel pinion 141 fixed to the cam rotation shaft 104. A spline hub 132 for transmitting the rotation of the rotating boss 131 to the transmission shaft 107 is fixed to the shaft hole of the rotating boss 131.

第2ベース部材102は、移動側のベース部材として機能するものであり、支持部材106に固定されている。この第2ベース部材102には、長い軸状の部材であるミラー回転軸108が、その軸線を水平に向けた状態で回転可能に支持される。ミラー回転軸108の軸線は、カム回転軸104の軸線の直上方に配置されるとともに、カム回転軸104の軸線と平行に向けられている。ミラー回転軸108の一側の端部には、ポリゴンミラー24の中心部が固定され、反対側の端部にはベベルギア144が固定されている。   The second base member 102 functions as a base member on the moving side, and is fixed to the support member 106. On this second base member 102, a mirror rotation shaft 108, which is a long shaft-like member, is rotatably supported with its axis oriented horizontally. The axis of the mirror rotation shaft 108 is disposed immediately above the axis of the cam rotation shaft 104 and is directed parallel to the axis of the cam rotation shaft 104. A central portion of the polygon mirror 24 is fixed to one end portion of the mirror rotation shaft 108, and a bevel gear 144 is fixed to the opposite end portion.

第2ベース部材102には、長い軸状の部材である伝達軸107が、その軸線を上下方向に向けた状態で回転可能に支持されている。この伝達軸107にはベベルピニオン143が固定され、このベベルピニオン143が、ミラー回転軸108に固定されているベベルギア144と噛み合っている。また、伝達軸107は第2ベース部材102から下方に突出しており、この突出部分はスプライン軸として構成されている。そして、このスプライン軸の部分が、前述の回転ボス131のスプラインハブ132に差し込まれている。これにより、ベベルギア142と伝達軸107とが、相対回転不能に、かつ軸方向での相対移動が可能に連結される。   A transmission shaft 107, which is a long shaft-like member, is supported on the second base member 102 so as to be rotatable with its axis line directed in the vertical direction. A bevel pinion 143 is fixed to the transmission shaft 107, and the bevel pinion 143 meshes with a bevel gear 144 fixed to the mirror rotation shaft 108. The transmission shaft 107 protrudes downward from the second base member 102, and the protruding portion is configured as a spline shaft. The spline shaft portion is inserted into the spline hub 132 of the rotary boss 131 described above. Thereby, the bevel gear 142 and the transmission shaft 107 are coupled so as not to be relatively rotatable and to be relatively movable in the axial direction.

ポリゴンミラー24は、正多角形状(具体的には、正6角形状)に構成されている。このポリゴンミラー24がミラー回転軸108とともに回転することで、前述の第2折返しミラー64で反射されて一定の向きに入射するレーザ光が、ポリゴンミラー24の各辺の反射面により偏向される。本実施形態では、レーザ光がポリゴンミラー24の回転中心に向かって下方に入射するように光軸が調整されている。   The polygon mirror 24 is configured in a regular polygon shape (specifically, a regular hexagonal shape). By rotating the polygon mirror 24 together with the mirror rotation shaft 108, the laser beam reflected by the second folding mirror 64 and incident in a certain direction is deflected by the reflecting surface on each side of the polygon mirror 24. In this embodiment, the optical axis is adjusted so that the laser light is incident downward toward the rotation center of the polygon mirror 24.

支持部材106は、板状に形成されており、その厚み方向がミラー回転軸108と平行となるように配置される。この支持部材106は、第1ベース部材101及びミラー回転軸108を介して、ポリゴンミラー24を回転可能に支持している。支持部材106は、リニアガイド113が備えるキャリッジに固定されている。従って、支持部材106はリニアガイド113の案内により上下方向に移動可能である。   The support member 106 is formed in a plate shape, and is arranged so that the thickness direction thereof is parallel to the mirror rotation axis 108. The support member 106 rotatably supports the polygon mirror 24 via the first base member 101 and the mirror rotation shaft 108. The support member 106 is fixed to a carriage provided in the linear guide 113. Therefore, the support member 106 can move in the vertical direction by the guide of the linear guide 113.

支持部材106の下端面には、カムプレート105が接触可能な円弧状のカムプロフィールを有するカム面106aが形成される。そして、このカム面106aがバネ等の付勢部材により付勢されてカムプレート105(厳密には、ローラ151)に常時接触することで、荷重が作用する支持部材106が下側から受け止められている。従って、カムプレート105を回転させて支持部材106を変位させることで、ポリゴンミラー24の回転軸を上下方向(即ち、ポリゴンミラー24に光が入射する方向と平行な方向)に往復運動させることができる。   A cam surface 106 a having an arcuate cam profile with which the cam plate 105 can come into contact is formed on the lower end surface of the support member 106. The cam surface 106a is urged by a urging member such as a spring and is always in contact with the cam plate 105 (strictly, the roller 151), so that the support member 106 to which a load acts is received from below. Yes. Therefore, by rotating the cam plate 105 and displacing the support member 106, the rotational axis of the polygon mirror 24 can be reciprocated in the vertical direction (that is, the direction parallel to the direction in which light enters the polygon mirror 24). it can.

なお、支持部材106の上下方向の移動に伴って、第2ベース部材102、ベベルピニオン143、ベベルギア144、及び伝達軸107等も一体的に移動する。しかしながら、伝達軸107とベベルギア142とが上述のとおりスプライン結合されているので、モータ103の動力をポリゴンミラー24に問題なく伝達することができる。   As the support member 106 moves in the vertical direction, the second base member 102, the bevel pinion 143, the bevel gear 144, the transmission shaft 107, and the like also move together. However, since the transmission shaft 107 and the bevel gear 142 are spline-coupled as described above, the power of the motor 103 can be transmitted to the polygon mirror 24 without any problem.

この構成で、モータ103の駆動力は、カム回転軸104、伝達軸107及びミラー回転軸108の順に伝達されて、ポリゴンミラー24を回転させる。また、カム回転軸104がカムプレート105を回転させるのに伴って支持部材106が上下方向に往復運動し、この結果、ポリゴンミラー24の回転軸が上下方向に変位する。   With this configuration, the driving force of the motor 103 is transmitted in the order of the cam rotation shaft 104, the transmission shaft 107, and the mirror rotation shaft 108 to rotate the polygon mirror 24. Further, as the cam rotation shaft 104 rotates the cam plate 105, the support member 106 reciprocates in the vertical direction. As a result, the rotation shaft of the polygon mirror 24 is displaced in the vertical direction.

以上に示すように、カム回転軸104、ベベルピニオン141、ベベルギア142、伝達軸107、ベベルピニオン143、ベベルギア144及びミラー回転軸108により動力伝達機構112が構成されており、この動力伝達機構112を介して、カムプレート105はポリゴンミラー24と機械的に連動して回転するようになっている。ここで、ベベルピニオン143とベベルギア144との間では回転を等速で伝達するように歯数比が設定されているが、ベベルピニオン141とベベルギア142の間では回転を1/2に減速して伝達するように歯数比が設定されている。従って、カム回転軸104はミラー回転軸108の2倍の速さで回転する。言い換えれば、カムプレート105はポリゴンミラー24の2倍の角速度で回転する。   As described above, the cam rotation shaft 104, the bevel pinion 141, the bevel gear 142, the transmission shaft 107, the bevel pinion 143, the bevel gear 144, and the mirror rotation shaft 108 constitute the power transmission mechanism 112. Accordingly, the cam plate 105 is rotated mechanically in conjunction with the polygon mirror 24. Here, the gear ratio is set so that the rotation is transmitted at a constant speed between the bevel pinion 143 and the bevel gear 144, but between the bevel pinion 141 and the bevel gear 142, the rotation is reduced to ½. The tooth ratio is set to transmit. Therefore, the cam rotation shaft 104 rotates at twice the speed of the mirror rotation shaft 108. In other words, the cam plate 105 rotates at an angular velocity twice that of the polygon mirror 24.

以上のような構成のポリゴンミラー回転装置100において、カム機構111、動力伝達機構112、及びリニアガイド113等によって、支持部材106を周期的に往復運動させる往復運動機構115が構成されている。この往復運動機構115は、ポリゴンミラー24がなす正6角形の1辺に相当する中心角(60°)だけポリゴンミラー24が回転する毎に支持部材106が1回の往復を行うように、ポリゴンミラー24の回転と同期して支持部材106を往復運動させる。   In the polygon mirror rotating apparatus 100 configured as described above, a reciprocating mechanism 115 that periodically reciprocates the support member 106 is configured by the cam mechanism 111, the power transmission mechanism 112, the linear guide 113, and the like. The reciprocating mechanism 115 is configured so that the support member 106 reciprocates once each time the polygon mirror 24 rotates by a central angle (60 °) corresponding to one side of a regular hexagon formed by the polygon mirror 24. The support member 106 is reciprocated in synchronization with the rotation of the mirror 24.

本実施形態のポリゴンミラー回転装置100では、上述した光の反射位置が上下に変動する問題を解消するために、ポリゴンミラー24及びカムプレート105の位相が適宜に調整され、また、ポリゴンミラー24、支持部材106(カム面106a)、及びカムプレート105等の寸法が適宜に調整されている。   In the polygon mirror rotating apparatus 100 of the present embodiment, the phases of the polygon mirror 24 and the cam plate 105 are appropriately adjusted in order to solve the above-described problem that the light reflection position fluctuates up and down. The dimensions of the support member 106 (cam surface 106a), the cam plate 105, and the like are appropriately adjusted.

以下では、ポリゴンミラー24及びカムプレート105の位相、並びに、ポリゴンミラー24、支持部材106(カム面106a)及びカムプレート105等の形状について、図6から図8までを参照して詳細に説明する。図6は、ポリゴンミラー24及び支持部材106が往復ストロークの上限に位置するときの様子を示す模式図である。図7は、ポリゴンミラー24及び支持部材106が往復ストロークの下限に位置するときの様子を示す模式図である。図8は、カム面106aのカムプロフィールを説明する概念図である。   Hereinafter, the phases of the polygon mirror 24 and the cam plate 105, and the shapes of the polygon mirror 24, the support member 106 (cam surface 106a), the cam plate 105, and the like will be described in detail with reference to FIGS. . FIG. 6 is a schematic diagram showing a state when the polygon mirror 24 and the support member 106 are positioned at the upper limit of the reciprocating stroke. FIG. 7 is a schematic diagram showing a state when the polygon mirror 24 and the support member 106 are positioned at the lower limit of the reciprocating stroke. FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating the cam profile of the cam surface 106a.

図6に示すように、カムプレート105が有する3つのうち何れかのローラ151が上限位置にあるとき、当該ローラ151は支持部材106のカム面106aの円弧の中央の位置(最も窪んだ位置)に接触する。このとき、支持部材106は、ローラ151によって押し上げられることにより、往復ストロークの上限位置まで上昇する。この状態でのポリゴンミラー24の回転角は、その回転軸に沿う方向で見たときに1つの辺の中央(中点)の位置に光が入射するように設定されている。即ち、ミラー回転軸108の中心からポリゴンミラー24上の光の反射位置までの距離が最も短くなる回転角にポリゴンミラー24があるときに、ローラ151による押上げ量が最大となるように、ポリゴンミラー24及びカムプレート105の位相が調整されている。   As shown in FIG. 6, when any one of the three rollers 151 of the cam plate 105 is in the upper limit position, the roller 151 is located at the center of the arc of the cam surface 106a of the support member 106 (the most depressed position). To touch. At this time, the support member 106 is raised to the upper limit position of the reciprocating stroke by being pushed up by the roller 151. The rotation angle of the polygon mirror 24 in this state is set so that light enters the center (midpoint) position of one side when viewed in the direction along the rotation axis. That is, when the polygon mirror 24 is at the rotation angle at which the distance from the center of the mirror rotation axis 108 to the light reflection position on the polygon mirror 24 is the shortest, the polygon 151 is pushed up by the roller 151 so that the amount pushed up becomes maximum. The phases of the mirror 24 and the cam plate 105 are adjusted.

図7に示すように、カムプレート105が図6の状態からカム回転軸104回りに60°回転したとき、ローラ151は支持部材106のカム面106aの円弧の端部に接触している(なお、この時点で、もう1つのローラ151が、カム面106aの円弧の反対側の端部に接触し始める)。このとき、支持部材106は、カム面106aがローラ151に接触した状態を保ちながら、往復ストロークの下限位置まで下降する。この状態でのポリゴンミラー24の回転角は、その回転軸に沿う方向で見たときに1つの頂点の位置に光が入射するように設定されている。即ち、ミラー回転軸108の中心からポリゴンミラー24上の光の反射位置までの距離が最も長くなる回転角にポリゴンミラー24があるときに、ローラ151による押上げ量が最小となる。   As shown in FIG. 7, when the cam plate 105 rotates 60 ° around the cam rotation shaft 104 from the state of FIG. 6, the roller 151 is in contact with the end of the arc of the cam surface 106a of the support member 106 (note that At this point, another roller 151 begins to contact the opposite end of the arc of the cam surface 106a). At this time, the support member 106 is lowered to the lower limit position of the reciprocating stroke while maintaining the state where the cam surface 106 a is in contact with the roller 151. The rotation angle of the polygon mirror 24 in this state is set so that light is incident on the position of one vertex when viewed in the direction along the rotation axis. That is, when the polygon mirror 24 is at the rotation angle at which the distance from the center of the mirror rotation shaft 108 to the light reflection position on the polygon mirror 24 is longest, the amount of pushing up by the roller 151 is minimized.

更に言えば、1つの頂点が光の反射位置となる回転角から次の頂点が光の反射位置となる回転角までポリゴンミラー24がミラー回転軸108回りに60°だけ回転する間に、ローラ151は、カム面106aの一端部に接触する位置からカム面106aの他端部に接触する位置まで、カム回転軸104回りに120°だけ回転する。   More specifically, the roller 151 rotates while the polygon mirror 24 rotates about the rotation axis 108 by 60 ° from the rotation angle at which one vertex is the light reflection position to the rotation angle at which the next vertex is the light reflection position. Is rotated by 120 ° around the cam rotation shaft 104 from a position contacting one end of the cam surface 106a to a position contacting the other end of the cam surface 106a.

この構成で、ローラ151による押上げ量の変動の大きさが、ミラー回転軸108の中心からポリゴンミラー24上の光の反射位置までの距離の変動量と一致していれば、ミラー回転軸108の中心からポリゴンミラー24上の光の反射位置までの距離が最大になるときと最小となるときとで光の反射位置が変動しないようにすることができる。   In this configuration, if the magnitude of the fluctuation in the push-up amount by the roller 151 coincides with the fluctuation amount in the distance from the center of the mirror rotation axis 108 to the light reflection position on the polygon mirror 24, the mirror rotation axis 108 is obtained. It is possible to prevent the light reflection position from changing between when the distance from the center of the light beam to the light reflection position on the polygon mirror 24 becomes maximum and when the distance becomes minimum.

本実施形態において、カム回転軸104からローラ151の中心までの長さがaとされ、ポリゴンミラー24の1辺の長さは2aとされている。この条件で、ミラー回転軸108の中心からポリゴンミラー24上の光の反射位置までの距離の変動量は、ポリゴンミラー24がなす正6角形の外接円の半径(2a)と、当該正6角形の内接円の半径(√3・a)と、の差に等しいから、(2−√3)aで表される。   In the present embodiment, the length from the cam rotation shaft 104 to the center of the roller 151 is a, and the length of one side of the polygon mirror 24 is 2a. Under this condition, the amount of variation in the distance from the center of the mirror rotation axis 108 to the light reflection position on the polygon mirror 24 is determined by the radius (2a) of the circumscribed circle of the regular hexagon formed by the polygon mirror 24 and the regular hexagon. This is equal to the difference between the radius of the inscribed circle (√3 · a) and is represented by (2−√3) a.

一方、上述のようにカム回転軸104の中心からローラ151の中心までの長さをaとしたとき、ローラ151が図7の位置から図6の位置(上限位置)まで移動するときのローラ151の上下方向の変位量は、正3角形の幾何学的関係により、a/2で表される。   On the other hand, when the length from the center of the cam rotation shaft 104 to the center of the roller 151 is a as described above, the roller 151 when the roller 151 moves from the position of FIG. 7 to the position of FIG. 6 (upper limit position). The amount of displacement in the vertical direction is represented by a / 2 due to the geometric relationship of a regular triangle.

ここで、支持部材106が備えるカム面106aのカムプロフィールが仮に円弧でなく直線(水平面)である場合、ローラ151が図7の位置から図6の位置(上限位置)まで移動するときのローラ151の上下方向の変位量(a/2)がそのまま、支持部材106及びポリゴンミラー24を押し上げる量となり、上述の変動量に対して押し上げ過ぎとなる(a/2>(2−√3)a)。そこで、カム面106aのカムプロフィールを上側に窪んだ円弧状とすることで、支持部材106及びポリゴンミラー24の押上げ量が過剰にならないように調整している。カム面106aは、カムプレート105の回転軸に沿う方向で見たときに、その中央が上側に最も窪んだ形状を有している。   Here, when the cam profile of the cam surface 106a included in the support member 106 is not a circular arc but a straight line (horizontal plane), the roller 151 when the roller 151 moves from the position of FIG. 7 to the position of FIG. 6 (upper limit position). The amount of displacement (a / 2) in the vertical direction is the amount by which the support member 106 and the polygon mirror 24 are pushed up as it is, and is pushed up excessively with respect to the above-described fluctuation amount (a / 2> (2-√3) a). . Therefore, the cam profile of the cam surface 106a is formed in an arc shape that is recessed upward, so that the push-up amounts of the support member 106 and the polygon mirror 24 are adjusted so as not to be excessive. The cam surface 106a has a shape in which the center is most depressed upward when viewed in the direction along the rotation axis of the cam plate 105.

ミラー回転軸108の中心からポリゴンミラー24上の光の反射位置までの距離が最大になるときと最小となるときとで光の反射位置が変動しないようにするためには、カム面106aの円弧の中央(中点)の両端部に対しての窪み量をJとすると、a/2−J=(2−√3)aが成り立つことが必要である。この式を解くと、J=(√3−3/2)aとなる。   In order to prevent the light reflection position from changing between when the distance from the center of the mirror rotation axis 108 to the light reflection position on the polygon mirror 24 is maximized and when the distance is minimized, the arc of the cam surface 106a is changed. When the amount of depressions at both ends of the center (middle point) of J is J, it is necessary that a / 2−J = (2−√3) a holds. When this equation is solved, J = (√3-3 / 2) a.

ところで、支持部材106が図6の上限位置から図7の下限位置まで移動するまでに、カムプレート105は30°回転するので、このときのローラ151の左右方向の移動量は、幾何学的関係により(√3/2)aとなる。円弧の中央(中点)から一端までの左右方向の長さが(√3/2)aであり、かつ円弧の中央(中点)と一端との高低差が(√3−3/2)aであるような円弧を考えると、図8に示すようになり、半径が√3・a、中心角が60°の円弧に一致する。   By the way, since the cam plate 105 rotates 30 ° before the support member 106 moves from the upper limit position in FIG. 6 to the lower limit position in FIG. 7, the movement amount of the roller 151 in the left-right direction at this time is geometrically related. (√3 / 2) a. The length in the left-right direction from the center (midpoint) of the arc to one end is (√3 / 2) a, and the height difference between the center (midpoint) and one end of the arc is (√3-3 / 2) Considering an arc such as a, the arc is as shown in FIG. 8, which coincides with an arc having a radius of √3 · a and a central angle of 60 °.

従って、このような円弧をカムプロフィールとして採用すれば、支持部材106の往復ストロークの大きさを(2−√3)aとすることができ、少なくとも図6の状態と図7の状態とで、ポリゴンミラー24上の光の反射位置が変動しないということができる。   Therefore, if such an arc is used as the cam profile, the magnitude of the reciprocating stroke of the support member 106 can be (2-√3) a, and at least in the state of FIG. 6 and the state of FIG. It can be said that the reflection position of the light on the polygon mirror 24 does not change.

次に、ミラー回転軸108の中心からポリゴンミラー24上の光の反射位置までの距離が最大になるとき(図7)と最小となるとき(図6)との間の、中間の回転角だけポリゴンミラー24が傾いているときの、光の反射位置について詳細に検討する。なお、今までの説明ではローラ151の半径をゼロとみなしていたが、以後ではローラ151の半径も考慮して説明する。   Next, only the intermediate rotation angle between when the distance from the center of the mirror rotation axis 108 to the reflection position of the light on the polygon mirror 24 is maximum (FIG. 7) and minimum (FIG. 6). The reflection position of light when the polygon mirror 24 is tilted will be examined in detail. In the description so far, the radius of the roller 151 is considered to be zero, but hereinafter, the description will be made in consideration of the radius of the roller 151.

ポリゴンミラー24の回転中心が上下に移動しないと仮定したときに、図6の状態(即ち、ミラー回転軸108の中心からポリゴンミラー24上の反射位置までの距離が最小となる状態)でのポリゴンミラー24の角度を基準(θ=0°)として、ポリゴンミラー24が図9に示すようにθだけ回転したときの光の反射位置の変動量(上方がプラス)をXとすると、幾何学的関係により、Xは以下の式で表される。
X=√3・a(1/cosθ−1)
When it is assumed that the rotation center of the polygon mirror 24 does not move up and down, the polygon in the state shown in FIG. 6 (that is, the distance from the center of the mirror rotation axis 108 to the reflection position on the polygon mirror 24 is minimum). Assuming that the angle of the mirror 24 is a reference (θ = 0 °), and X represents the fluctuation amount of the light reflection position when the polygon mirror 24 is rotated by θ as shown in FIG. Depending on the relationship, X is represented by the following equation.
X = √3 · a (1 / cos θ−1)

なお、カムプレート105はポリゴンミラー24の2倍の角速度で回転するので、ポリゴンミラー24の回転角を上記のようにθと表した場合、カムプレート105の回転角は2θで表される。これにより、図9に示すようにカムプレート105が2θだけ回転したときの、ローラ151の中心位置が左右方向へ移動した長さをgとすると、幾何学的関係により、gは以下の式で表される。
g=a・sin2θ
Since the cam plate 105 rotates at twice the angular velocity of the polygon mirror 24, when the rotation angle of the polygon mirror 24 is represented by θ as described above, the rotation angle of the cam plate 105 is represented by 2θ. Thus, as shown in FIG. 9, when the cam plate 105 rotates by 2θ and the length of the center position of the roller 151 moved in the left-right direction is g, g is given by expressed.
g = a · sin2θ

ここで、上述の説明に基づき、かつ、ローラ151の半径Rを考慮し、カム面106aのカムプロフィールとして、半径√3・a+Rの円弧を採用したとする。図10に示すように当該円弧の中央(中点)からαだけ傾いた角度の部分にローラ151が位置している場合に、ローラ151の中心位置が円弧の中央から左右方向へ移動した長さをwとすると、幾何学的関係により、wは以下の式で表される。
w=√3・a・sinα
Here, it is assumed that an arc having a radius of √3 · a + R is adopted as the cam profile of the cam surface 106a in consideration of the radius R of the roller 151 based on the above description. As shown in FIG. 10, when the roller 151 is located at an angle inclined by α from the center (middle point) of the arc, the length of the center position of the roller 151 moved from the center of the arc in the left-right direction. If w is w, w is expressed by the following equation due to the geometric relationship.
w = √3 ・ a ・ sinα

図9のようにカムプレート105が回転した結果、図10に示すようにカム面106aの円弧のうち角度αの位置にローラ151が移動しているとすると、gとwは同じ長さとなるので(g=w)、αとθの関係が以下の式で表される。
sinα=(sin2θ)/√3
As a result of the rotation of the cam plate 105 as shown in FIG. 9, if the roller 151 is moved to the position of the angle α in the arc of the cam surface 106a as shown in FIG. 10, g and w have the same length. (G = w), the relationship between α and θ is expressed by the following equation.
sinα = (sin2θ) / √3

上記のようにして、αとθの関係を具体的に計算して求めることができる。   As described above, the relationship between α and θ can be specifically calculated.

また、カムプレート105が2θだけ回転した結果、ローラ151の位置がカム面106aの円弧の中心角でαだけ変化した場合、カム面106aの高さは、一番高い場所(α=0°、もっとも窪んでいる場所の高さ)よりも低くなる。これによる支持部材106(ポリゴンミラー24)の上下方向の変位量(上方をプラス)をkとすると、kは以下の式で表される。
k=(R+√3・a)(1−cosα)
As a result of the cam plate 105 rotating by 2θ, when the position of the roller 151 changes by α at the center angle of the arc of the cam surface 106a, the height of the cam surface 106a is the highest place (α = 0 °, It is lower than the height of the most depressed area. When the displacement amount (upward plus) of the support member 106 (polygon mirror 24) in this way is k, k is represented by the following equation.
k = (R + √3 · a) (1−cosα)

上記のkは、カムプレート105が2θだけ回転した結果、ローラ151の位置がカム面106aの円弧の中心角でαだけ変化した場合、カムプロフィールに起因して支持部材106及びポリゴンミラー24が持ち上げられる量を意味している。   The above k indicates that, as a result of the cam plate 105 rotating by 2θ, when the position of the roller 151 changes by α at the central angle of the arc of the cam surface 106a, the support member 106 and the polygon mirror 24 are lifted due to the cam profile. Means the amount to be.

一方、カムプレート105が図9に示すように2θだけ回転した場合、このカムプレート105の回転に起因してローラ151が移動する上下方向の変位量(上方をプラス)をmとすると、mは以下の式で表される。
m=−a(1−cos2θ)
On the other hand, when the cam plate 105 rotates by 2θ as shown in FIG. 9, if m is the amount of displacement in the vertical direction in which the roller 151 moves due to the rotation of the cam plate 105 (upward is plus), m is It is expressed by the following formula.
m = −a (1-cos 2θ)

また、カム面106aは円弧状に形成されているので、ローラ151のカム面106aに対する接触位置は、図6に示す位置にあるとき(α=0°)はローラ151の頂点になるが、カム面106aの円弧の中心角でαに相当する角度だけローラ151が移動した状態では、図11の拡大図に示すように頂点に対して角度αだけ異なった点となる。このように、ローラ151がカム面106aの円弧の中心角でαだけ移動した場合に当該ローラ151のカム面106aに対する接触位置が変化し、これに伴って、支持部材106(ポリゴンミラー24)の上下方向の位置が影響を受ける。この影響による支持部材106の上下方向の変位量(上方をプラス)をnとすると、nは以下の式で表される。
n=−R(1−cosα)
Since the cam surface 106a is formed in an arc shape, when the contact position of the roller 151 with the cam surface 106a is at the position shown in FIG. 6 (α = 0 °), the cam surface 106a becomes the apex of the roller 151. When the roller 151 is moved by an angle corresponding to α at the central angle of the arc of the surface 106a, the point is different from the apex by the angle α as shown in the enlarged view of FIG. Thus, when the roller 151 moves by α at the central angle of the arc of the cam surface 106a, the contact position of the roller 151 with respect to the cam surface 106a changes, and accordingly, the support member 106 (polygon mirror 24) The vertical position is affected. Assuming that the amount of displacement in the vertical direction of the support member 106 due to this influence (upward is a plus) is n, n is expressed by the following equation.
n = -R (1-cosα)

以上を総合すると、ポリゴンミラー24の回転中心が上下に移動しないと仮定したときにポリゴンミラー24の回転によって光の反射位置が上下方向に変化する変位量(X)を、上記のカム機構による支持部材106(ポリゴンミラー24)の上下方向の変位量の合計(k+m+n)により相殺していれば、ポリゴンミラー24上の光の反射位置を変化させずに一定に維持できるということができる。   In summary, when the rotation center of the polygon mirror 24 is assumed not to move up and down, the displacement amount (X) in which the light reflection position changes in the vertical direction by the rotation of the polygon mirror 24 is supported by the cam mechanism. If the amount of displacement of the member 106 (polygon mirror 24) in the vertical direction is canceled (k + m + n), it can be said that the light reflection position on the polygon mirror 24 can be kept constant without being changed.

そこで、本願発明者はコンピュータを用いて、θを0°から30°まで0.1°単位で変化させながら、X+k+m+nの値を計算した。すると、例えば、aとして数十ミリメートル程度、Rとして10ミリメートル程度の具体的な値を与えた場合、全てのθにおいて、X+k+m+nの計算結果はゼロ又はゼロに極めて近い値を示した。このことにより、本実施形態のポリゴンミラー回転装置100によってポリゴンミラー24を駆動させれば、ポリゴンミラー24の回転に伴って光の反射位置が変動するのを抑制することができ、ひいては走査の歪み等を低減できることが確かめられた。   Therefore, the present inventor calculated the value of X + k + m + n using a computer while changing θ from 0 ° to 30 ° in units of 0.1 °. Then, for example, when a specific value of about several tens of millimeters as a and about 10 millimeters as R is given, the calculation result of X + k + m + n showed zero or a value very close to zero in all θ. As a result, if the polygon mirror 24 is driven by the polygon mirror rotating device 100 of the present embodiment, it is possible to suppress the fluctuation of the light reflection position with the rotation of the polygon mirror 24, and thus the scanning distortion. It was confirmed that the above could be reduced.

以上に説明したように、本実施形態のポリゴンミラー回転装置100は、ポリゴンミラー24と、支持部材106と、往復運動機構115と、を備える。支持部材106は、ポリゴンミラー24を回転可能に支持する。往復運動機構115は、ポリゴンミラー24がなす正6角形(正多角形)の1辺に相当する中心角(60°)だけポリゴンミラー24が回転する毎に支持部材106が1回の往復を行うように、ポリゴンミラー24の回転と同期して支持部材106を往復運動させる。   As described above, the polygon mirror rotating device 100 according to the present embodiment includes the polygon mirror 24, the support member 106, and the reciprocating mechanism 115. The support member 106 supports the polygon mirror 24 rotatably. The reciprocating mechanism 115 causes the support member 106 to reciprocate once each time the polygon mirror 24 rotates by a central angle (60 °) corresponding to one side of a regular hexagon (regular polygon) formed by the polygon mirror 24. As described above, the support member 106 is reciprocated in synchronization with the rotation of the polygon mirror 24.

これにより、正6角形状(正多角形状)のポリゴンミラー24の回転に伴って光の反射位置が変動するのを、支持部材106とともにポリゴンミラー24が往復運動することによって抑制することができる。従って、走査の歪み等を低減することができる。   As a result, it is possible to prevent the reflection position of the light from changing with the rotation of the regular hexagonal (regular polygonal) polygon mirror 24 by the reciprocating motion of the polygon mirror 24 together with the support member 106. Accordingly, scanning distortion and the like can be reduced.

また、本実施形態のポリゴンミラー回転装置100においては、往復運動機構115による支持部材106の往復ストロークが、ポリゴンミラー回転装置100がなす正6角形(正多角形)の外接円の半径と、当該正6角形の内接円の半径と、の差と等しい。   In the polygon mirror rotating apparatus 100 of the present embodiment, the reciprocating stroke of the support member 106 by the reciprocating mechanism 115 is such that the radius of the circumscribed circle of the regular hexagon (regular polygon) formed by the polygon mirror rotating apparatus 100 is It is equal to the difference between the radius of the inscribed circle of the regular hexagon.

これにより、ポリゴンミラー24の角度に応じた支持部材106の変位を適切に定めることで、光の反射位置の変動を実質的にゼロにすることが可能になる。   As a result, by appropriately determining the displacement of the support member 106 according to the angle of the polygon mirror 24, it is possible to make the fluctuation of the light reflection position substantially zero.

また、本実施形態のポリゴンミラー回転装置100においては、往復運動機構115はカム機構111を備え、このカム機構111はカムプレート(回転カム)105を備える。カムプレート105は、ポリゴンミラー24と機械的に連動して回転する。   Further, in the polygon mirror rotating device 100 of the present embodiment, the reciprocating mechanism 115 includes a cam mechanism 111, and the cam mechanism 111 includes a cam plate (rotating cam) 105. The cam plate 105 rotates mechanically in conjunction with the polygon mirror 24.

これにより、ポリゴンミラー24の回転に正確に同期して支持部材106を往復運動させることができる。また、ポリゴンミラー24を回転させる駆動源と、カムプレート105を回転させる駆動源と、を共通化できるので、簡素な構成を実現できる。   Thereby, the support member 106 can be reciprocated in synchronization with the rotation of the polygon mirror 24 accurately. In addition, since the drive source for rotating the polygon mirror 24 and the drive source for rotating the cam plate 105 can be shared, a simple configuration can be realized.

また、本実施形態のポリゴンミラー回転装置100においては、ポリゴンミラー24がなす正6角形(正多角形)の辺の数は偶数(6つ)である。カムプレート(回転カム)150は、ポリゴンミラー24の辺の数の半分の辺(3つ)を有する正多角形状のカムとして構成されるとともに、ポリゴンミラー24の2倍の角速度で回転する。   Further, in the polygon mirror rotating device 100 of the present embodiment, the number of sides of a regular hexagon (regular polygon) formed by the polygon mirror 24 is an even number (six). The cam plate (rotating cam) 150 is configured as a regular polygonal cam having half the number of sides of the polygon mirror 24 (three), and rotates at twice the angular velocity of the polygon mirror 24.

これにより、カムプレート(回転カム)150の形状を単純化かつ小型化することができる。また、正3角形(正多角形)として構成されるカムプレート105の辺の数が少ないので、カムプレート105のローラ(頂点部)151が相手の部材である支持部材106を押すストロークが大きくなり、支持部材106の十分な往復ストロークを確保することができる。   Thereby, the shape of the cam plate (rotating cam) 150 can be simplified and reduced in size. In addition, since the number of sides of the cam plate 105 configured as a regular triangle (regular polygon) is small, a stroke for the roller (vertex portion) 151 of the cam plate 105 to press the support member 106 which is the counterpart member becomes large. A sufficient reciprocating stroke of the support member 106 can be ensured.

また、本実施形態のポリゴンミラー回転装置100においては、カムプレート(回転カム)150が接触するカム面106aが円弧状に形成されている。   Further, in the polygon mirror rotating device 100 of the present embodiment, the cam surface 106a with which the cam plate (rotating cam) 150 contacts is formed in an arc shape.

これにより、カム面106aの単純な形状を実現することができる。   Thereby, the simple shape of the cam surface 106a is realizable.

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.

上記の実施形態では、回転カムはプレート状の形状を有するものとしたが、必ずしもこれに限るものではない。即ち、回転カムは、支持部材を変位させて往復運動させることが可能な形状のものであればよい。   In the above embodiment, the rotating cam has a plate shape, but the present invention is not necessarily limited thereto. In other words, the rotary cam may have any shape that can reciprocate by displacing the support member.

上記の実施形態では、回転カム(カムプレート105)は、その多角形状(3角形状)の頂点の部分にローラ151,151,・・・を備えるものとしたが、ローラ151,151,・・・は必須の構成ではない。回転カムがローラを備えない構成とした場合、例えば、その多角形状の角部を丸みを帯びた形状とし、当該角部で支持部材106に接触して当該支持部材106を変位させるものとすることができる。   In the above embodiment, the rotating cam (cam plate 105) includes the rollers 151, 151,... At the apex of the polygonal shape (triangular shape), but the rollers 151, 151,.・ Is not a required configuration. In the case where the rotating cam is not provided with a roller, for example, the polygonal corner is rounded, and the support member 106 is displaced by contacting the support member 106 at the corner. Can do.

上記の実施形態では、回転カムは3角形状であるものとしたが、その辺の部分は直線状でなくてもよい。即ち、回転カムを、ポリゴンミラー24の半数の辺の多角形の各辺に所定の曲線を形成したものとしてもよい。   In the above embodiment, the rotating cam has a triangular shape, but the side portion may not be linear. That is, the rotating cam may be formed by forming a predetermined curve on each side of the polygon that is half of the polygon mirror 24.

上記の実施形態では、ポリゴンミラー24がなす正多角形の辺の数は6つであるものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、例えばこれに代えて、ポリゴンミラーを正8角形状としたり、正16角形状としたりしてもよい。   In the above embodiment, the number of sides of the regular polygon formed by the polygon mirror 24 is six. However, the number of sides is not necessarily limited to this. For example, instead of this, the polygon mirror has a regular octagonal shape. Or a regular hexagonal shape.

上記の実施形態においては、支持部材106及びポリゴンミラー24は上下方向に往復運動されるものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、例えばこれに代えて、左右方向或いは前後方向に往復運動されるものとしてもよい。その場合にも、上記の実施形態で示したのと同様に、回転カムと支持部材の接触状態を保つための付勢部材が備えられるものとすることができる。   In the above embodiment, the support member 106 and the polygon mirror 24 are reciprocated in the vertical direction. However, the present invention is not limited to this. For example, instead of this, the support member 106 and the polygon mirror 24 are reciprocated in the left-right direction or the front-rear direction. It is good also as a thing. Even in that case, an urging member for maintaining the contact state between the rotating cam and the support member can be provided in the same manner as shown in the above embodiment.

上記の実施形態においては、ポリゴンミラー回転装置100は、光書込装置32に備えられるものとしたが、これに限るものではなく、例えばソーラーパネル等の製造時に表面を加工するために用いられる光照射装置に備えられていてもよい。あるいは、検知対象の光の入射角を変更させながら読み取る光読取装置に、本発明のポリゴンミラー回転装置を適用してもよい。   In the above embodiment, the polygon mirror rotating device 100 is provided in the optical writing device 32. However, the polygon mirror rotating device 100 is not limited to this. For example, the light used for processing the surface when manufacturing a solar panel or the like. The irradiation apparatus may be provided. Alternatively, the polygon mirror rotating device of the present invention may be applied to an optical reading device that reads while changing the incident angle of light to be detected.

24 ポリゴンミラー
100 ポリゴンミラー回転装置
105 カムプレート(回転カム)
106 支持部材
106a カム面
115 往復運動機構
151 ローラ
24 Polygon mirror 100 Polygon mirror rotating device 105 Cam plate (rotating cam)
106 Support member 106a Cam surface 115 Reciprocating mechanism 151 Roller

Claims (5)

ポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーを回転可能に支持する支持部材と、
前記ポリゴンミラーがなす正多角形の1辺に相当する中心角だけ当該ポリゴンミラーが回転する毎に前記支持部材が1回の往復を行うように、前記ポリゴンミラーの回転と同期して前記支持部材を往復運動させる往復運動機構と、
を備えることを特徴とするポリゴンミラー回転装置。
Polygon mirror,
A support member for rotatably supporting the polygon mirror;
The support member is synchronized with the rotation of the polygon mirror so that the support member reciprocates once each time the polygon mirror rotates by a central angle corresponding to one side of a regular polygon formed by the polygon mirror. A reciprocating mechanism for reciprocating the
A polygon mirror rotating device comprising:
請求項1に記載のポリゴンミラー回転装置であって、
前記往復運動機構による前記支持部材の往復ストロークが、前記ポリゴンミラーがなす正多角形の外接円の半径と、当該正多角形の内接円の半径と、の差と等しいことを特徴とするポリゴンミラー回転装置。
The polygon mirror rotating device according to claim 1,
A polygon in which a reciprocating stroke of the support member by the reciprocating mechanism is equal to a difference between a radius of a circumscribed circle of a regular polygon formed by the polygon mirror and a radius of an inscribed circle of the regular polygon Mirror rotating device.
請求項2に記載のポリゴンミラー回転装置であって、
前記往復運動機構は回転カムを備え、
前記回転カムは、前記ポリゴンミラーと機械的に連動して回転することを特徴とするポリゴンミラー回転装置。
The polygon mirror rotating device according to claim 2,
The reciprocating mechanism comprises a rotating cam;
The polygon mirror rotating device, wherein the rotating cam rotates mechanically in conjunction with the polygon mirror.
請求項3に記載のポリゴンミラー回転装置であって、
前記ポリゴンミラーがなす正多角形の辺の数は偶数であり、
前記回転カムは、前記ポリゴンミラーの辺の数の半分の辺を有する正多角形状のカムとして構成されるとともに、前記ポリゴンミラーの2倍の角速度で回転することを特徴とするポリゴンミラー回転装置。
The polygon mirror rotating device according to claim 3,
The number of sides of the regular polygon formed by the polygon mirror is an even number,
2. The polygon mirror rotating device according to claim 1, wherein the rotating cam is configured as a regular polygonal cam having half the number of sides of the polygon mirror, and rotates at an angular velocity twice that of the polygon mirror.
請求項3又は4に記載のポリゴンミラー回転装置であって、
前記回転カムが接触するカム面が円弧状に形成されていることを特徴とするポリゴンミラー回転装置。
The polygon mirror rotating device according to claim 3 or 4,
A polygon mirror rotating device characterized in that a cam surface with which the rotating cam contacts is formed in an arc shape.
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