JPH03177809A

JPH03177809A - 光偏向装置

Info

Publication number: JPH03177809A
Application number: JP31637889A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shiraishi; 貴志白石; Takeshi Omura; 健大村; Masao Yamaguchi; 雅夫山口; Shigeto Yoshida; 成人吉田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1991-08-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明はレーザプリンタ等の装置に用いられる走査式
光学装置、特に、半導体レーザ素子からの先ビームを、
走査対象物へ導く光偏向装置の改良に関する。

（従来の技術）一般に、レーザプリンタなどの装置に組込まれる走査式
光学装置は、光ビームを偏向させる光偏向装置を備えて
いる。この光偏向装置では、入射された光ビームは等角
速度で走査するために回転多面鏡（ポリゴンミラー）が
用いられる。この回転多面鏡は、モータの回転軸に固定
された複数の反射面（例えば４面或いは８面）を有する
多面鏡であって、感光体の記録面に記録すべき情報を走
査する。

回転多面鏡は、感光体の副走査方向における回転速度（
周速）と比べて非常に高速（例えば１６．０ＯＯｒ、ｐ
、ｓ、）で回転している。また、一つの面によって走査
される線幅、即ち、主走査方向における一回のスキャン
によって感光体に照射される光ビームの幅は、数１０．
〜概ね１００ｕと非常に少なく、回転軸と多面鏡の固定
に際しては、固定手段に対して高精度に位置決め可能な
ことが要求されている。この多面鏡は、板ばねなとの圧
接部材及びその端部に配置される固定部材によって、モ
ータの回転軸に対してかなり強い圧力で固定されている
。通常、圧接手段として板ばねが用いられる場合には、
その圧力は、ＩＫｇ／ｃｊ未満で使用される。しかしな
がら、多面鏡の固定に用いられる場合にあっては、高精
度な位置決め手段としての目的を有することから、数Ｋ
ｇ／ｃ−の圧力で使用される。また、多面鏡の位置決め
に際しては、高精度に加工された反射面に対してキズが
着かないよう、特殊な工具によって組立てる必要がある
。

（発明が解決しようとする課題）上述したように、板ばね等の圧接部材は、モータの回転
軸に対してかなり強い圧力で固定されている。しかしな
がら、この板ばね部材には、前記強い圧力による経時変
化が存在するとともに、この経時変化を考慮した板ばね
の設計が非常に複雑になるという問題がある。さらに、
回転軸に対して、前記板ばねを固定する固定部材を固定
するための加工が必要となるとともに多面鏡の固定に際
して専用工具が必要となり、コストが高くなるという問
題がある。

この発明は、光偏向装置に用いられる回転多面鏡とこの
多面鏡を回転させるモータの回転軸とが簡単な方法でし
かも高精度に位置決めされる光偏向装置を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、モー
タの回転軸と、前記モータの回転軸とともに回転し、光
ビームを走査対象物に対して走査する光反射体とを備え
、前記光反射体は、前記モータの回転軸と一体形成され
ることを特徴とする光偏向装置が提供される。

（作用）この発明によれば、光偏向装置に用いられる回転多面鏡
とこの多面鏡を回転させるモータの回転軸とが一体形成
されることから、多ｒｋＪｍを固定する固定部材が除去
される。即ち、経時変化を考慮する必要のある複雑な設
計が必要な板ばねが不要となり、部品点数が低減される
。また、回転多面鏡の複雑な位置決めも不要となる。従
って、光偏向装置を構成する装置全体が小形化され、Ｒ
つ、コストも低減される。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第２Ａ図及び第２Ｂ図には、この発明の折返しミラー、
ｖＬ筒及びハウジングを省略したレーザプリンタなどに
用いられる光学装置の展開図が示されている。第２Ａ図
は平面図、第２Ｂ図は、副走査方向における偏向角０″
の状態を示す断面図である。この光学装置は、光ビーム
を発生する半導体レーザ素子２、光学ガラスによって製
造されたｖＬｉ：？ｉ及び押え部材への取付用フランジ
を有するレンズ４、ハウジングへの取付用フランジがそ
の周囲に形成され、位置決め用の突起又は凹みが主走査
方向のほぼ中心に形成されているプラスチック例えばＰ
ＭＭＡ　（ポリメチルメタクリル）によって製造されて
いる第１プラスチツクレンズ６及び第２プラスチツクレ
ンズ８を有し、且つ、レンズ４は（図示しない）鏡筒に
一体形成されている第−拮像光学系、プラスチック例え
ばＰＭＭＡ　（ポリメチルメタクリル）によって製造さ
れる第３プラスチツクレンズ１２及び防塵ガラス１４を
有する第二結像光学系、前記有限レンズ４と前記第１プ
ラスチツクレンズ６の間に配置される絞り３０、第一結
像光学系と第二結像光学系の間に配置され、アキシャル
ギャップ、型のスキャナモータ２２のロータが固定され
ている回転軸と一体形成されて所定の方向に回転される
偏向反射鏡ＩＯ及び水平同期検出用反射ミラー１８を備
えている。

半導体レーザ素子２（以下ＬＤとする）から放射された
光ビームは、レンズ４によって集束光或いは平行光に変
換され、絞り３０によって所定のビームスポットに制限
されて、主走査方向へは負のパワーを有し副走査方向へ
は僅かに正のパワーを有する第１プラスチツクレンズ６
へ導かれる。レンズ６を通過した光ビームは、主走査方
向においては平行光或いは集束光に、また、副走査方向
では集束光に変換され、主走査方向に関しては負のパワ
ーを有し、副走査方向に対しては負のパワーを有する第
２プラスチツクレンズ８へ導かれる。

レンズ８を通過した光ビームは、主走査方向及び副走査
方向ともに集束光に変換され、主走査方向の断面が凸で
半径Ｒの円筒面の一部を反射面としてＨする４面の回転
多面鏡である偏向反射＃Ｒ１０ヘ導かれる。回転多面鏡
ｌＯへ導かれた光ビームは、第２結像光学系の面倒れを
補正する一種のｆθレンズである第３プラスチツクレン
ズ１２へ向かって反射される。このレンズ１２は、主走
査方向へは反射面の回転角θに対して像高を比例させた
ｈ−ｆθを満たす形状で、副走査方向へは主走査方向へ
の一向角が大きくなるに連れてバ°ワーが小さくなる曲
率が与えられた一種のｆθレンズであって、主走査方向
においては前記光ビームの像面湾曲の影響を低減し、且
つ、歪曲収差を適切な値にするとともに、副走査方向で
は前記光ビームが感光体１Ｂに照射される際の感光体の
すべての面上における面倒れ補疋面を一致させる。

レンズ１２を通過した光ビームは、光学系／Ｘウジング
（図示しない）内のレンズなどを密閉するための防塵ガ
ラス１４を介して、情報記録媒体即ち感光体１６へ導か
れる。感光体１６は図示しない他の駆動源によって駆動
され所定の方向に回転し、その外周面に画像が露光され
る。この感光体１６に露光された画像は、図示しない顕
像手段によって現像され転写用材料に転写される。

また、一種のｆθレンズ１２を通過した光ビームの一部
は、主走査方向におけるスキャン毎に水平同期検出用反
射ミラー１８へ導かれ、同期信号検出器２０へ向かって
反射されて水平同期が検出される。

第１Ａ図及び第１Ｂ図には、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示
されている光偏向装置に装着されるモータの詳細が示さ
れている。第１Ａ図は、平面図、第１Ｂ図は、偏向角０
°における断面図である。

モータ本体５２は、走査式光学系を形成する図示しない
光学系ベースに固定されている。このモータ本体５２は
、軸受６０を収容する内筒５４、回転力を発生させるた
めに内筒に固定されているステータコイル６４、ロータ
の回転を検出するセンサ６８及びステータコイルへの図
示しない電源供給源を備えている。内筒５４は、両端に
軸受が押入される軸受支持部５６を有し、この軸受支持
部５Ｂに転動体例えばボール、ローラ等で形成された軸
受６０を収容している。この軸受６０は、その内輪部に
モータの回転軸５８を滑らかに回転可能に支持している
。モータの回転軸５８は、軸受６０の内輪を貫通し、そ
の一端には、モータの回転部分であるロータ７０及び４
或いは８に分割された多面鏡８０を備えている。多面鏡
８０は、回転軸５８と一体形成され、その回転軸の一端
にロータ７０を備えている。このロータ７０は、モータ
本体５２に固定されているステータコイルによって発生
される磁界に対して所定の回転方向へ同転するための磁
界を発生させるロータコイル７２、及び、回転検出セン
サ６８に回転状態を伝達するマグネット７６を備えてい
る。また、モータの回転軸５８の他の一端は、スラスト
ワッシャ等の滑り材６２を介して固定部材６６によって
モータ本体５２から抜けないよう固定されている。

回転軸５８と多面鏡８０は、金属材料による切削加工、
金属材料或いは樹脂材料による成型加工のいづれの方法
で形成されても良く、また、樹脂材料が用いられる場合
には、光ビームを透過する材料が用いられても良い。こ
の場合、反射面に対して例えばアルミニューム等の反射
率増加材料が蒸着され、或いは、液体光輝アルミ等の増
反射剤が塗布される。この増反射剤の塗布或いは反射率
増加材料の蒸着は、金属材料による切削加工によって形
成される多面鏡にも用いられて良いことはいうまでもな
い。

次に、モータの動作について説明する。モータ本体５２
のステータコイル６４には、図示しない電源供給手段に
よって所定の磁界を発生させるための電流が供給される
。同時に、回転軸５８に固定されているロータ７０のロ
ータコイル７２には、図示しない電源供給手段によって
ステータコイル６４で発生される磁界に対して所定の回
転方向へ回転するための磁界を発生させる電流が供給さ
れる。この２つのコイルに供給される電流によって生じ
た２つの磁界によって、ロータ７０が所定の方向に回転
する。従って、回転軸５８と一体形成されている多面鏡
８０が所定の方向に回転される。ロータ７０の回転状態
は、ロータ７０に取付けられたマグネット７Ｂの位置を
モータ本体５２に取付けられた回転検出センサ６８が検
出することで監視される。このセンサ６８で検出された
信号が図示しないモータ制御回路で処理され、ステータ
コイル８４とロータコイル７２に供給される電流が制御
されてモータの回転数が制御される。この結果、多面ｉ
ｌＩ！ｇｏが所定の回転数で回転される。

ところで、上記回転多面１１８０には、同転多面鏡８０
のみを用いた場合には、図示しない情報記録媒体面上に
おける像面湾曲が像面よりも「−」側に補正されるよう
に、曲率Ｒが与えられている。即ち、一般に、回転多面
鏡８０のみが用いられて像面湾曲が補正されるには、Ｒ
を回転多面鏡の反射面の曲率を規定する円の半径とし、
上記回転角θの際の偏向点から情報記録媒体面までの距
Ｍ　ｚ　ｅがＺｏ”Ｚａで示されるとき、回転多面鏡の
回転角が０のときの偏向点から情報記録媒体面までの距
離Ｚ。と上記回転角θの間に、Ｒ／Ｚ −（１／ｃｏｓθ＋ｃｏｓθ／（１＋ｃｏｓθ）−１）
の関係が成立つ必要があり、右辺は、すべてのθに対し
て０．５以上になってしまう。その結果、ｆθ特性−（
ｈ−ｆθ）／ｆθ×１００で示されるｆθ特性は、回転
角θの絶対値が大きくなるにつれて、「−」から「＋」
側へ大きく移動することになる。従って、中心部よりも
端部で屈折率の大きな一種のｆθレンズが必要になり、
このようなレンズを押入すると、回転角θが大きくなる
につれて像面湾曲が回転多面鏡側へ移動するという問題
が生じる。

このため、この実施例では、回転多面鏡８０のみを用い
たばあいには光偏向装置の回転角θが大きくなるにつれ
て像面湾曲が回転多面鏡と反対の側即ち「−」側へ移動
するようにＲが設定され、その後、図示しない一種のｆ
θレンズによってｆθ特性及び像面湾曲が補正されてい
る。この曲率Ｒは、第２Ａ図に示したように回転多面鏡
の回転角θがＯ″のときの偏向点から情報記録媒体面ま
での距Ｍ　Ｚ　ｏと上記回転角θの間に、Ｒを回転多面
鏡の反射面の内接円の半径とするとき、Ｒ＜０．５２の条件をみたすことが好ましく、この実施例では、Ｒ−
７９，６５，２−１８７，１２カ（与えられている。

（発明の効果）以上説明したようにこの発明によれば、回転多面鏡とモ
ータの回転軸とが高精度に位置決めされる。また、部品
点数が低減するとともに、多面鏡と回転軸との組立て調
整が無５！Ｊ整化される。この結果、装置全体が小形化
できるとともに走査式光学系の１ｆＬｍも低減できる。

また、コストも大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示した光学装置に
用いられる光偏向装置の平面図、第１Ｂ図は、第２Ａ及
び第２Ｂ図に示した光偏向装置の断面図、第２Ａ図は、
この発明の一実施例である光偏向装置が組込まれている
走査式光学装置の平面展開図、第２Ｂ図は、第２Ａ図に
示した光学装置の断面図である。２・・・半導体レーザ素子、４・・・有限レンズ、６・
・・第１プラスチツクレンズ、８・・・第２プラスチツ
クレンズ、ｌＯ・・・ポリゴンミラー、１２・・・第３
プラスチクレンズ、１６・・・感光体、２２・・・モータ、３０・・・絞り、５２・・・モータ、５８・・・モータの回転軸、６０・・・軸受、０・・・回転多面鏡、

Claims

【特許請求の範囲】

モータの回転軸と、前記モータの回転軸とともに回転し
、光ビームを走査対象物に対して走査する光反射体とを
備え、前記光反射体は、前記モータの回転軸と一体形成
されることを特徴とする光偏向装置。