JPH0659207A - 走査光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリゴンミラー停止中、光源からの光ビーム
の強度や形状を容易に検出でき、および／または、光源
からの光ビームが系外に漏れない走査光学系を得る。 【構成】 ポリゴンスキャナ５は、ポリゴンミラー２
０、ポリゴンモータ２１、ベース盤３５、ポリゴンミラ
ー２０を予め設定した所定の位置に停止させるための手
段であるホームポジション用電磁石３０及び鉄片３２と
で構成されている。ホームポジション用電磁石３０と鉄
片３２との間に働く吸引力を利用することによりポリゴ
ンミラー２０が強制的に所定の位置に停止させられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光プリンタ等に組み込
まれて使用される走査光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術と課題】従来の走査光学系にあっては、ポ
リゴンミラーを回転駆動させるポリゴンモータを停止さ
せたとき、ポリゴンミラーの停止位置は特に設定されて
いなかった。従って、ポリゴンミラーを停止させた状態
で光源からの光ビームの強度や形状を検査、調整する場
合、光ビーム観測装置のビデオモニタの視野に光ビーム
が入るようにポリゴンミラーを手動で回して位置決めし
なければならなかった。このため、検査、調整に長時間
を要していた。

【０００３】また、ポリゴンミラーを停止させた状態で
光源からの光ビームを検査、調整する場合、光ビームが
ビーム射出孔から走査光学系の外に漏れているのに気づ
かないで検査、調整作業を行うおそれがあり、特に光ビ
ームがレーザビームであるときは作業時の安全性に問題
があった。そこで、本発明の課題は、ポリゴンミラーを
停止させた状態で行なう光ビームの検査、調整に要する
時間を短縮でき、および／または、ポリゴンミラーを停
止させた状態で光源からの光ビームが系外に漏れない走
査光学系を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段と作用】以上の課題を解決
するため、本発明に係る走査光学系は、（ａ）光源と、
（ｂ）光源からの光ビームを走査偏向するポリゴンミラ
ーと、（ｃ）前記ポリゴンミラーを回転駆動させるポリ
ゴンモータと、（ｄ）前記ポリゴンモータが停止した際
に前記ポリゴンミラーを所定の位置に停止させるための
手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００５】以上の構成において、ポリゴンミラーを回
転駆動させるポリゴンモータを停止させた際、ポリゴン
ミラーを所定の位置に停止させるための手段が働くこと
により、ポリゴンミラーが予め設定された位置に停止す
る。ポリゴンミラーの所定の位置とは、例えば、光源か
らの光ビームが光ビーム観測装置のテレビモニタの視野
に入る位置、あるいは、光源からの光ビームが走査光学
系外に漏れない位置等を意味する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明に係る走査光学系の実施例を添
付図面を参照して説明する。 ［第１実施例、図１〜図６参照］第１実施例は、ポリゴ
ンミラー停止中の光ビームの検査、調整に要する時間を
短縮できる走査光学系について説明する。

【０００７】図１にレーザビーム走査光学系１を示す。
この走査光学系１は、レーザダイオード２、コリメータ
レンズ３、シリンドリカルレンズ４、ポリゴンスキャナ
５、ｆθレンズ８をハウジング１０に取り付けたもので
ある。レーザダイオード２から出射されたレーザビーム
はコリメータレンズ３、シリンドリカルレンズ４を通過
する。コリメータレンズ３によって平行光にされたレー
ザビームは、シリンドリカルレンズ４を通過することに
よりポリゴンスキャナ５の反射面付近にその偏向面に一
致する直線状に収束される。ポリゴンスキャナ５は矢印
ｃ方向に一定速度で回転駆動され、レーザビームを連続
的に等角速度で偏向走査する。走査されたレーザビーム
はｆθレンズ８を透過した後、ハウジング１０のスリッ
ト１０ａを通過して感光体ドラム１２上で結像する。こ
のとき、レーザビームは感光体ドラム１２の軸方向に矢
印ａ方向に等速で走査される。

【０００８】この走査光学系１のレーザビームの強度や
形状を検査、調整するために光ビーム観測装置１５が利
用される。ビーム観測装置１５は、折り返しミラー１
６、結像レンズ群１７、２次元イメージセンサ１８及び
ビデオモニタを備えている。ビーム観測装置１５は、走
査光学系１のハウジング１０に対して着脱自在になって
おり、ハウジング１０に取り付けられた状態で感光体ド
ラム１２上のレーザビームに相当するビームを拡大した
状態で観測するものである。すなわち、ポリゴンスキャ
ナ５からｆθレンズ８を介して折り返しミラー１６に導
かれたビームは折り返しミラー１６によって反射され、
結像レンズ群１７によって拡大された状態でイメージセ
ンサ１８に入射する。そして、このイメージセンサ１８
に入射したビームは、ビデオモニタによって観測され
る。

【０００９】次に、ポリゴンスキャナ５について説明す
る。図２に示すように、ポリゴンスキャナ５は、ポリゴ
ンミラー２０、ポリゴンモータ２１、ベース盤３５、ポ
リゴンミラー２０を予め設定した所定の位置（以下、ホ
ームポジションとする）に停止させるための手段である
ホームポジション用電磁石３０及び鉄片３２とで構成さ
れている。

【００１０】ポリゴンモータ２１はベース盤３５と一体
化され、概略、ベース盤３５、ステータ２３、駆動マグ
ネット２４、ロータヨーク２５、回転軸２６からなる。
ベース盤３５は板状のアルミ製部材３７の上面に駆動回
路基板３６を接合したものである。部材３７には筒部３
７ａが設けられている。回転軸２６はこの筒部３７ａの
穴に貫通された状態で筒部３７ａの開口部に配設されて
いる玉軸受２７ａ，２７ｂにて回転自在に支えられてい
る。回転軸２６の中央部にはロータヨーク２５が固着さ
れている。ロータヨーク２５の内壁天井面には駆動マグ
ネット２４が配設されている。駆動回路基板３６には駆
動マグネット２４と相対する位置にステータ２３が配設
されている。

【００１１】ポリゴンミラー２０は正六角形をしてお
り、その材料としてはアルミや樹脂等が採用される。ポ
リゴンミラー２０の中央部には穴２０ａが設けられてお
り、この穴２０ａに回転軸２６を挿通してポリゴンミラ
ー２０をロータヨーク２５の上面に載置した後、ミラー
取付け部材２８にてポリゴンミラー２０を回転軸２６に
固定している。

【００１２】駆動回路基板３６には、２個のホームポジ
ション用電磁石３０が、走査中心線ＣＬに対して、１６
５度の位置と−１５度の位置に配設されている（図１参
照）。一方、ポリゴンミラー２０の底面の縁部には、電
磁石３０と相対する位置に２個の鉄片３２が配設されて
いる。以上の構造からなるポリゴンスキャナ５の駆動回
路ブロック図を図３に示す。

【００１３】ポリゴンモータ２１は、ＤＣブラシレスモ
ータであり、その回転制御にはＰＬＬ制御（Phase Lock
ed Loop）を採用している。ポリゴンモータ２１は、モ
ータの回転に同期してパルスを発生させる周波数発生器
ＦＧを備えている。周波数発生器ＦＧは、ロータヨーク
２５に設けたマグネット（図示せず）と駆動回路基板３
６に設けた磁気検出素子（図示せず）とを有している。

【００１４】周波数発生器ＦＧは、モータ２１が駆動す
ると、磁気検出素子がマグネットを検出し、ポリゴンミ
ラー２０の回転数に応じた周波数信号を発生させる。こ
の周波数信号はＰＬＬ制御部回路４０に送られ、予め設
定しておいた回転数に相当する基準周波数と比較（位相
のずれを比較）される。回転数にずれがあると、ＰＬＬ
制御部回路４０からモータ制御部回路４１に補正信号が
送られる。補正信号が送られたモータ制御部回路４１
は、モータ２１のステータ２３に流す電流の通電時間を
変え、設定回転数にてポリゴンミラー２０が回転するよ
うにする。

【００１５】図４はポリゴンモータ２１の回転開始から
予かじめ設定された回転数に到るまでの立ち上がり時間
を示したものである。本実施例のモータ２１は４０００
ｒｐｍを設定回転数とし、この回転数で安定して回転駆
動するまでに１２秒を要する。ＰＬＬ制御部回路４０と
モータ制御部回路４１からなるポリゴンモータ駆動回路
３９には、ＯＲ素子４７の出力信号が入力される。ＯＲ
素子４７の一方の入力端子にはスキャナＯＮ信号１７ａ
が入る。他方の入力端子はタイマ４６を介してバイアス
抵抗４４とスキャナ停止スイッチ４５に接続され、ホー
ムポジション用電磁石３０を作動させるためのスキャナ
ホームポジション信号１７ｃが入る。

【００１６】このスキャナホームポジション信号１７ｃ
は、図５に示されているホームポジション用電磁石３０
を作動させる回路に送られる。この回路はＰＮＰ型トラ
ンジスタ４９のエミッタにホームポジション用電磁石３
０を接続し、ベースに抵抗５０を接続し、コレクタを接
地したものである。スキャナホームポジション信号１７
ｃがＬｏｗレベルになると、抵抗５０を介してトランジ
スタ４９にベース電流が供給される。これにより、トラ
ンジスタ４９はＯＮ状態になり、電磁石３０に電流が流
れて電磁石３０が作動する。

【００１７】次に、ポリゴンミラー２０をホームポジシ
ョンに停止させる手順について図６に示すタイムチャー
トを参照して説明する。図６に示すように、ポリゴンミ
ラー２０が停止している状態において、スキャナ停止ス
イッチ４５をＯＮすると、スキャナＯＮ信号１７ａが
０．５秒間だけＬｏｗレベルになる。これにより、ＯＲ
素子４７からポリゴンモータ駆動回路３９に出力信号が
送られ、この出力信号に基づいて駆動回路３９からポリ
ゴンモータ２１に０．５秒間電流が供給される。ポリゴ
ンモータ２１は０．５秒間だけ駆動するので、図４のグ
ラフからポリゴンミラー２０の回転数は０ｒｐｍから約
５００ｒｐｍまで上昇する。

【００１８】次に、スキャナＯＮ信号１７ａが０．５秒
後にＨｉｇｈレベルに戻ると、ポリゴンモータ２１への
給電が停止され、ポリゴンミラー２０は慣性力で回転を
続けることになる。一方、０．５秒にセットされたタイ
マ４６により、スキャナＯＮ信号１７ａがＨｉｇｎレベ
ルに戻るタイミングに合わせて、スキャナホームポジシ
ョン信号１７ｃがＬｏｗレベルになる。これにより、ト
ランジスタ４９はＯＮ状態になり、ホームポジション用
電磁石３０に電流が流れて電磁石３０が作動する。この
結果、ポリゴンミラー２０に設けられた鉄片３２と電磁
石３０の間に吸引力が働いて、慣性力で回転していたポ
リゴンミラー２０は強制的に減速され、ホームポジショ
ン、すなわち、図１に示されている状態で位置決めされ
る。従って、レーザビームがビーム観測装置１５のビデ
オモニタの視野に容易に入るので、ポリゴンミラー２０
を停止させた状態で行なうレーザビームの強度や形状の
検査、調整に要する時間を短縮することができる。

【００１９】［第２実施例、図７参照］第２実施例は、
ポリゴンミラー停止中に光源からの光ビームが系外に漏
れない走査光学系について説明する。第２実施例の走査
光学系は、ホームポジション用電磁石以外は第１実施例
の走査光学系１と同様のものである。従って、第２実施
例においては第１実施例の走査光学系１と同じ部品及び
同じ部分には同一符号を付した。

【００２０】図７にレーザビーム走査光学系１’を示
す。この走査光学系１’はホームポジション用電磁石６
０を備えたポリゴンスキャナ５’を有したものである。
２個のホームポジション用電磁石６０は、ポリゴンミラ
ー２０がハウジング１０の射出孔１０ａからレーザビー
ムが漏れない位置で停止するように駆動回路基板３６に
配設されている。すなわち、レーザダイオード２から出
射されたレーザビームが、停止中のポリゴンミラー２０
の反射面によって射出孔１０ａから漏れる最大の走査角
θ１より大きい走査角θ２にて反射されるように、電磁
石６０は配設されている。

【００２１】以上の構成からなる走査光学系１’におい
て、ポリゴンミラー２０が停止している状態でスキャナ
停止スイッチ４５をＯＮすることにより、ポリゴンミラ
ー２０は強制的にホームポジション、すなわち、図７に
示されている状態にされ、この状態で位置決めされる。
従って、誤ってレーザダイオード２を点灯させてもレー
ザビームが走査光学系１’の系外に漏れることはなくな
り、作業時の安全性が確保される。

【００２２】［第３実施例、図８〜図１１参照］図８及
び図９は第３実施例のポリゴンスキャナ７０を示すもの
である。取付け基板７８に固定されたポリゴンスキャナ
７０はポリゴンモータ７１とポリゴンミラー７２で構成
されている。ポリゴンミラー７２は正方形をしており、
中央部には穴が設けられ、この穴にポリゴンモータ７１
の回転軸７１ａを挿通して回転軸７１ａに固定されてい
る。ポリゴンモータ７１の上面にはフォトセンサ７６が
設けられている。一方、ポリゴンミラー７２の底面の縁
部には、フォトセンサ７６が検出できる位置に１個のマ
ーク部材７５が配設されている。フォトセンサ７６はマ
ーク部材７５を検出するごとに検出信号を後述のホーム
ポジション停止制御回路８０に送る。

【００２３】以上の構成からなるポリゴンスキャナ７０
のホームポジション停止制御回路ブロック図を図１０に
示す。８０はホームポジション停止制御回路である。こ
の制御回路８０はポリゴンモータ７１へ通電信号を送
り、フォトセンサ７６からの検出信号を受ける。次に、
ポリゴンミラー７２をホームポジションに停止させる手
順について図１１に示すタイムチャートを参照して説明
する。

【００２４】図１１に示すように、ポリゴンミラー７２
が一定速度で回転している状態において、ポリゴンミラ
ー７２をホームポジションに停止させるための停止信号
をホームポジション停止制御回路８０に送る。この後、
制御回路８０はフォトセンサ７６からの検出信号を受け
ることにより、ポリゴンモータ７１への通電信号をＬｏ
ｗレベルにしてポリゴンモータ７１への給電を停止させ
る。一方、モータ７１への給電が停止した後もポリゴン
ミラー７２は慣性力が自然減衰してなくなるまで回転す
る。この慣性力の自然減衰は常に一定の位置（ホームポ
ジション）にポリゴンミラー７２を停止させることにな
る。

【００２５】従って、ポリゴンミラー７２のホームポジ
ションが、レーザビームがビーム観測装置１５のビデオ
モニタの視野に容易に入る位置になるように、フォトセ
ンサ７６をポリゴンモータ７１の上面の所定の位置に配
設すれば、ポリゴンミラー７２を停止させた状態で行な
うレーザビームの強度や形状の検出、調整に要する時間
を短縮することができる走査光学系が得られる。また、
ポリゴンミラー７２のホームポジションが、レーザビー
ムが走査光学系の系外に漏れない位置になるように、フ
ォトセンサ７６をポリゴンモータ７１の上面の所定の位
置に配設すれば、ポリゴンミラー７２を停止させた状態
で行なう作業の安全性が確保できる走査光学系が得られ
る。

【００２６】［他の実施例］本発明に係る走査光学系は
前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内
で種々に変形することができる。第１実施例及び第２実
施例で説明したポリゴンスキャナは、ホームポジション
用電磁石３０，６０及び鉄片３２を、それぞれ２個備え
たものであるが、必らずしもこれに限定されるものでは
なく、それぞれ１個しか備えないものであってもよい。

【００２７】また、図１２に示すように、２組のホーム
ポジション用電磁石３０，６０を駆動回路基板３６に設
け、選択的にいずれか一方の組の電磁石に電流を流すこ
とにより、ポリゴンスキャナが第１実施例及び第２実施
例で説明した作用、効果を併せもつ走査光学系が得られ
る。さらに、第３実施例のポリゴンスキャナは、慣性力
の自然減衰によりポリゴンミラーを停止させるものであ
るが、これ以外に電磁ブレーキを利用したり、パルス制
御（ポリゴンモータにステッピングモータを採用した場
合）を利用したりして強制的にポリゴンミラーを停止さ
せてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、ポリゴンモータが停止した際、ポリゴンミラー
を所定の位置に停止させる手段により、ポリゴンミラー
を予め設定した停止位置に停止させるようにしたので、
ポリゴンミラーを停止させた状態で行なう光ビームの強
度や形状の検出、調整に要する時間を短縮することがで
き、および／または、光ビームが系外に漏れない走査光
学系が得られる。

【図面の簡単な説明】

図１ないし図６は本発明に係る走査光学系の第１実施例
を示すものである。

【図１】走査光学系の構成を示す平面図。

【図２】図１に示されているポリゴンスキャナの断面
図。

【図３】ポリゴンスキャナの駆動回路ブロック図。

【図４】ポリゴンモータの立ち上がり特性を示すグラ
フ。

【図５】ホームポジション用電磁石の作動電気回路図。

【図６】ポリゴンスキャナの駆動タイムチャート。

【図７】本発明に係る走査光学系の第２実施例を示す平
面図。図８ないし図１１は本発明に係る走査光学系の第
３実施例を示すものである。

【図８】ポリゴンスキャナの平面図。

【図９】ポリゴンスキャナの正面図。

【図１０】ポリゴンスキャナのホームポジション停止制
御回路ブロック図。

【図１１】ポリゴンスキャナの駆動タイムチャート。

【図１２】他の実施例を示すポリゴンスキャナの平面
図。

【符号の説明】

１，１’…レーザビーム走査光学系 ２…レーザダイオード ５，５’…ポリゴンスキャナ ２０…ポリゴンミラー ２１…ポリゴンモータ ３０…ホームポジション用電磁石 ３２…鉄片 ６０…ホームポジション用電磁石 ７０…ポリゴンスキャナ ７１…ポリゴンモータ ７２…ポリゴンミラー ７５…マーク部材 ７６…フォトセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 光源からの光ビームを走査偏向するポリゴンミラーと、 前記ポリゴンミラーを回転駆動させるポリゴンモータ
   と、 前記ポリゴンモータが停止した際に前記ポリゴンミラー
   を所定の位置に停止させるための手段と、 を備えたことを特徴とする走査光学系。