JP2799722B2 - 走査光学装置及びこの装置の調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザビームプリンタやバーコード読み取り
装置等に使用される走査光学装置及びこの装置を調整す
るための装置に関する。

［従来の技術］ 従来、光ビームを走査する走査光学装置においては、
回転速度の安定性、走査速度などの面から１方向に回転
する回転多面鏡が広く使用されている。

しかし、こうした回転多面鏡には、これの偏向走査面
ないし反射面が、これによる偏向走査ビームの形成すべ
き理想主走査面に垂直な面から倒れるなどといった問題
がある。

この様な問題を解決する手段として、例えば、特開昭
63−188112に開示された次の如きものがある。即ち、円
筒状の金属部材の対向する部分を平行な平面に切削し、
この２面を光ビームを偏向走査するための反射面として
使用する。そして、この回転鏡を、これの取り付けフラ
ンジ面の傾斜方向に対して２つの平行反射面が平行とな
るように取り付けることにより、取り付けフランジ面の
傾斜による回転鏡の反射面の上述の倒れが生じないよう
にし、走査ビームによる被走査面上の走査線のピッチむ
らを最小限にしている。

この方法により、従来では必要とされた上述の倒れを
補正するための高価で特殊な光学系（いわゆる倒れ補正
光学系）を使用しなくて済むようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、回転鏡の取り付けフランジ面の傾斜は一
般には大変小さなものであり、この傾斜方向を検出する
ことは難しい。従つて、回転鏡の反射面と取り付けフラ
ンジ面の傾斜方向を平行にして組み立てることも困難で
ある。また、たとえ傾斜方向を検出しても、組立時のば
らつきもある為、大量のものを常に精度良く組み立てる
ことは不可能に近い。

そこで、本発明の目的は、回転鏡の反射面と上記取り
付けフランジ面の傾斜方向を平行にするという構成を確
実に達成すべく、回転鏡を組み込んだ後で取り付けフラ
ンジ面の傾斜方向と回転鏡の反射面とが確実に平行にな
るように調整できうる構造を持つた走査光学装置、及び
その為の調整装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成する為に、本発明による光源からの光
ビームを回転鏡の偏向反射面で偏向走査し、結像光学系
により被走査面上に結像する走査光学装置においては、
前記回転鏡は対向する２面のみに偏向反射面を有し、前
記回転鏡が付勢手段により、回転鏡駆動モータの回転軸
と一体的に回転鏡取り付け部の取り付け面に押し付けら
れており、前記回転鏡を前記付勢手段に抗して取り付け
面より離すことができ、このとき、前記回転鏡と前記回
転軸とが相対回転できる構成となっており、前記相対回
転により前記偏向反射面が前記取り付け面の傾斜方向と
平行になる状態に調整されていることを特徴とする。

従って、組み込んだ後で回転鏡と上記取り付け面との
位相関係が調整でき、回転鏡の反射面がこの取り付け面
の傾斜方向と平行となる状態に確実にもってくることが
できる。

この場合、自動調整装置のクランプ部で回転軸を固定
し、同調整装置の爪で回転軸を上記取り付け面から浮上
させつつ回転させてその位相位置を変えてやればよい。

［実施例］ 第１図と第２図は本発明の一実施例を示す。概略構成
を示す第２図において、１は、対向する２面が平面に切
削されて鏡面加工されレーザ光を偏向走査するための反
射面1aとなつた回転鏡であり、２はこの回転鏡１を駆動
する駆動モータである。半導体レーザとコリメータレン
ズを含むレーザ光源ユニット３から出射したレーザ光Ｌ
は回転鏡１に入射してここで偏向走査される。

回転鏡１は、駆動モータ２のロータ20の中央部にある
取り付け部21（取り付けフランジ）の上に取り付けられ
ている。

回転鏡１により偏向走査されたレーザ光Ｌは、ｆ・θ
機能（理想像高が焦点距離ｆとビーム入射角θとの積で
与えられるもの）を備えた結像レンズ系４を通過した
後、被走査面である感光ドラム５上に結像されて潜像を
形成する。

更に、感光ドラム５の周囲には、不図示のプロセス機
器、即ち、一次帯電器、感光ドラム５の露光を受けた部
分に現像剤を付着させて反転現象を行なう現像器、転写
帯電器、クリーナ等が配設されており、既知の電子写真
プロセスでもつて紙などに印字される。

ここにおいて、上記フランジ21の取り付け面とモータ
２の回転軸の間に傾斜角度がある場合でも（言い換えれ
ば、フランジ21の取り付け面が、走査ビームの形成すべ
き理想主走査面との平行状態から傾いている）、回転鏡
１の反射面1aをフランジ21の取り付け面の傾斜方向と平
行にしてこの反射面1aが上記の理想主走査面と垂直な状
態から傾かないように回転鏡１を取り付けることによ
り、フランジ21の取り付け面の傾斜によって生じるはず
の、主走査面と直角な方向である副走査方向の走査線ピ
ッチむらを防ぐことができる。

このことを可能にした構成を次に説明する。第１図に
示すモータ２付近の断面図において、回転鏡１を取り付
けるフランジ21の外周は回転鏡１の外接円よりも径が小
さく、フランジ21は回転軸22とは焼ばめや接着などで固
定され、ロータ20とは加締められて固定されている。こ
のロータ20の内側には駆動マグネット23が取り付けら
れ、このマグネット23の対向位置にありモータ２の本体
部に取り付けられた駆動コイル24に通電することによ
り、マグネット23とコイル24間に発生する力に従ってロ
ータ20が回転駆動される。この回転駆動は不図示のホー
ル素子などによって高精度に制御されている。更に、駆
動モータ２は軸受25やこの軸受25などを内部に有するモ
ータケース26により構成されている。

対向する２面が反射鏡面1aに形成された回転鏡１の、
回転軸22と嵌合している中空の部分は、稜部の面取りを
大きくして回転軸22との嵌合部100が出来るだけ小さく
なるように構成されている。

回転鏡１は、星形をしたバネなどの弾性部材11（付勢
手段）によって上部から規制されてフランジ21に押し付
けられている。これにより、回転鏡１の底面とフランジ
21の取り付け面間に摩擦力が働いて回転鏡１がフランジ
21に固定され、ロータ20、フランジ21、回転軸22、回転
鏡１等が一体となって回転する。弾性部材11の上部に
は、緊定などの固定部材12が回転軸22に固定されてあ
り、弾性部材11を回転鏡１の上面との間で押え付けてい
る。

次に、組み立てた後で回転鏡１の反射面1aがフランジ
21の面の傾斜方向と平行になるように調整する方途につ
いて第３図と第４図を用いて説明する。

第４図は、フランジ21の面上に任意に取り付けられた
回転軸１の位相（回転鏡１のフランジ21に対する位置
を、任意取付位置を基準に回転軸22の回りの回転角度で
表わしたもの）を順次変えたときの走査線ピッチむら量
を示す。

この図において、振幅δ_２で示される正弦曲線に近い
グラフは単にフランジ21の面の傾斜のみを考慮したとき
のピッチむら量と回転鏡の角度の関係を示すものであ
る。更に、これに回転鏡自体の鏡面の倒れが加わると、
図のようにδ_１分だけ０位置がオフセットすることにな
る。なお、この図で０位置から曲線までの長さがピッチ
むら量であって、最大のピッチむら量はδである。

通常は、回転鏡の鏡面の倒れよりもフランジ面の傾斜
の方が大きいため第４図のような関係が成り立ちピッチ
むら量を０にすることが可能である。しかしながら、フ
ランジ面の加工精度や取り付け精度が良好で回転鏡の鏡
面の倒れよりも小さくなったときには、図のδ_２が非常
に小さくなり回転鏡の角度を変えてもピッチむら量が０
にならないことになる。

ここで、結像光学系の焦点距離が100mm程度まであれ
ば回転鏡の鏡面の倒れは現在の加工精度をもってすれば
問題にはならないためピッチむらの主要因をフランジ面
の傾斜として考えることができる。

ただし、結像光学系の焦点距離が上記よりも長いよう
な場合には、フランジ面の傾斜を鏡面の倒れよりも大き
くして、第４図のような関係になるように工夫すること
が好ましい。

第１図と第３図を用いて、自動調整機などの機械的に
回転鏡１の位相調整を行う例を説明する。

前述したようにフランジ21の取り付け面の大きさは回
転鏡１の非反射面である曲面の外周円より小さいので、
ロータ20の上面と回転鏡１の底面の間には隙間Ｃがほぼ
対向する位置に２個所できている。尚、こうした隙間が
できるようにするには、フランジ21の外周が回転鏡１の
外周より内にあるところが少なくとも２個所程存在すれ
ばよいのであって（勿論、連続的であれば１つとな
る）、上記の例はあくまで例示である。こうした隙間Ｃ
のところに自動調整機60（回転鏡１などと区別するため
に斜線部として示す）の爪61が挿入され、爪61が回転鏡
１の底面に押し当てられて、回転鏡１を弾性部材11の付
勢力に抗して僅かに持ち上げる。このとき、弾性部材11
の力が強くなりすぎると回転鏡１を歪ませることにもな
る為、回転鏡１の浮上量は出来る限り小さくした上に、
弾性部材11もこの浮上量分の変化であまり規制力が変化
しないような構造であるのが望ましい。

実験によれば、回転鏡１に5Kgの荷重をかけた場合に
反射面1aに歪みが生じた為、弾性部材11の規制力ないし
付勢力は5kg以下である必要がある。従って、回転鏡１
の反射面1aの位相を変える為に浮上させる量を0.1乃至
0.2mm程度として、弾性部材11に必要とされる変形スト
ロークを小さくし回転鏡１を浮上させたときでも弾性部
材11から回転鏡１にかかる力が5kgを越えないようにす
る必要がある。

また、本実施例では、回転鏡１のシャフトないし回転
軸22と接する部分100を小さくして、回転鏡１を浮上さ
せる際や回転鏡１をシャフト22の回りで回転させてその
位相を変える際に、シャフト22との間の摩擦作用が大き
くならないように工夫している。この摩擦軽減手段とし
ては、第５図に示すように、シャフト22の該当部分を一
部において凹形状部220に加工しても同じ効果が得られ
る。

上述のように回転鏡１を自動調整機60で浮上させるの
に併せて、モータ２のケース26より突出しているシャフ
ト22を自動調整機60のクランプ部62で固定する。これに
より、フランジ21の位置を固定する。この場合、モータ
２の形状に制約があってシャフト22を下方に突出させる
ことができなければ、ロータ20の側部を保持したりまた
シャフト22の上部を保持して、フランジ21の位置を固定
すればよい。

こうして、回転鏡１を矢印Ａのように回転させてその
位相を種々に変え、各位相位置で実際にビームを偏向走
査させてピッチむらが小さくなる位相位置を見い出せ
ば、そこで調整が完了する。

次に、第６図乃至第８図により他の実施例を説明す
る。

第６図は、回転鏡１の底面に一対の溝ないし穴110を
設けた実施例を示し、この穴110に自動調整機の爪61aが
引っ掛かるので回転鏡１の浮上及び位相変化をしやすく
している。

第７図は回転鏡１の上面の一部を鏡面111としてマー
クを形成した実施例を示す。前述の如く、位相とピッチ
むら量との間には第４図の正弦曲線で示すような関係が
ある為、フランジ21と回転鏡１の位相関係を直接検出で
きれば、その都度各位相位置でピッチむらを見る必要が
なくなりその位相の検出のみで調整が完了してより早く
調整できることになる。そこで、回転鏡１の上方に不図
示の位置検出センサを設置して回転鏡１のマーク111か
らの反射光を検出すれば、回転鏡１の位相が検出でき
る。こうして、この実施例では効率的に調整ができる。

第８図の実施例では、回転鏡１を上から規制している
弾性部材11aの力が作用する位置Ｂを、自動調整機の爪6
1が回転鏡１に係合する周辺に対応する上部にしてい
る。これにより、回転鏡１に剪断力による歪が生じにく
くなっている。この実施例の弾性部材11aは、図示の如
く、上から見て長く伸びた菱形、横から見て単なる山形
の形態なので、前述の星形の形状のバネよりもバネの有
効ストロークを長くでき、バネの機能低下なども少なく
なってより好ましい形状を持つといえる。

［発明の効果］ 以上の構成により、本発明においては、走査線のピッ
チむらを偏向反射面の倒れ以外によるものなど（例えば
装置の振動によるもの）の最小限にすることができ、近
年望まれている記録画像の高品質化に資することができ
る。

更に、組み立て後に回転鏡の位相位置を調整できるの
で、組み立てられたすべての走査光学装置において、組
立時のばらつきが解消されてフランジ面の傾斜方向と回
転鏡の反射面を平行にでき走査ピッチむらを小さく押え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はその概略
構成図、第３図は回転鏡の位相位置を調整する方法を説
明する図、第４図は回転鏡の位相位置とピッチむら量の
関係を示すグラフ図、第５図は変形例を示す図、第６
図、第７図、第８図は夫々他の実施例を示す図である。 １……回転鏡、1a……反射面、２……駆動モータ、11、
11a……弾性部材、21……フランジ、22……回転軸、60
……自動調整機、61、61a……爪、62……クランプ部、1
00……回転鏡の嵌合部、110……回転鏡の穴、111……回
転鏡のマーク、220……回転軸の凹形状部

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの光ビームを回転鏡の偏向反射面
   で偏向走査し、結像光学系により被走査面上に結像する
   走査光学装置において、 前記回転鏡は対向する２面のみに偏向反射面を有し、前
   記回転鏡が付勢手段により、回転鏡駆動モータの回転軸
   と一体的な回転鏡取り付け部の取り付け面に押し付けら
   れており、前記回転鏡を前記付勢手段に抗して取り付け
   面より離すことができ、このとき、前記回転鏡と前記回
   転軸とが相対回転できる構成となっており、前記相対回
   転により前記偏向反射面が前記取り付け面の傾斜方向と
   平行になる状態に調整されていることを特徴とする走査
   光学装置。
2. 【請求項２】前記回転鏡駆動モータは、前記回転軸に固
   定されていて前記回転鏡の外接円よりも小さい回転鏡取
   り付けフランジと、前記取り付けフランジと一体的なロ
   ータを有し、前記取り付けフランジに、前記回転鏡が、
   前記ロータとの間に少なくとも一部において隙間を有し
   て取り付けられている請求項１記載の走査光学装置。
3. 【請求項３】前記回転鏡は、回転軸に嵌合される部分が
   その回転鏡の厚みより小さく形成されている請求項１記
   載の走査光学装置。
4. 【請求項４】前記回転鏡は、回転鏡と嵌合する部分に凹
   形状部を有する請求項１記載の走査光学装置。
5. 【請求項５】前記駆動モータは、回転軸を支持する軸受
   を保持するモータケースを有し、このモータケースの上
   下に回転軸が突出している請求項１記載の走査光学装
   置。
6. 【請求項６】前記回転鏡は、その底面に一対の穴ないし
   溝が形成されている請求項１記載の走査光学装置。
7. 【請求項７】前記回転鏡の上面に鏡面のマークが形成さ
   れている請求項１記載の走査光学装置。
8. 【請求項８】前記弾性部材は前記隙間のある部分に対応
   する回転鏡の位置に力を作用させている請求項１記載の
   走査光学装置。
9. 【請求項９】回転鏡を回転鏡駆動モータの回転軸に対し
   て相対回転させて、回転軸と一体的な回転鏡取り付け部
   ないしフランジに対する回転鏡の位相位置を調整するた
   めの請求項１乃至８のいずれかに記載の走査光学装置用
   調整装置において、回転軸を固定するためのクランプ部
   と、回転鏡を付勢手段ないし弾性部材に抗して回転鏡取
   り付け部ないしフランジから離しつつ回転鏡を回転軸に
   対して回転するための爪部とを有する調整装置。