JPH073513B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】

本発明は光走査装置に係り、特にレーザビームプリンタ
や画像読み取り装置あるいは表示装置等に用いるのに好
適な回転鏡を用いた光走査装置に関する。

【従来の技術】

レーザビームプリンタや画像読み取り装置あるいは表示
装置等に用いる光走査装置は、回転鏡の相次ぐ多数の反
射鏡面（FACET）によつて光ビームを繰返し偏向して該
光ビームで照射面に形成するスポツトを繰返し走査す
る。そして該走査装置は、該スポツトを明確な平行線分
離関係（走査方向に対し垂直な方向の変動を最小値に保
持して）所定の領域を横切つて繰返し移動（走査）させ
得ることが必要である。 しかし、回転鏡の各反射鏡面が回転軸心に対して傾いて
いる、いわゆる面倒れがあると、これによつて各反射鏡
面の偏向による各走査線間にむらが生じ、高解像度走査
に支障をもたらす。このような現象は回転鏡の回転軸が
心振れしても同様に起る。これらの主な原因は構成部品
の加工誤差や組立て誤差にあるが、前記現象は、回転鏡
を高速回転させる高精細・高速光走査装置においては、
回転鏡の形状のアンバランスや風圧或は空気の乱流等に
よつて増長される傾向にある。このため回転鏡の面倒れ
精度は、通常３〜５秒以内の極めて高い精度が要求さ
れ、製作が困難であり、たとえ精度が得られたとしても
高価なものになつてしまう問題がある。 また、前記回転鏡の形状アンバランスや空気の乱流は、
振動や騒音発生の原因にもなる。 回転鏡の面倒れによる影響を軽減するために、光学的に
補正する方法が多数提案されている。第２図〜第４図に
示したレーザビームプリンタの光走査装置はその一例
で、光源装置１から射出した光ビームを変調器３を通し
て画像信号に応じて強弱変調し、その後、ビームエクス
パンダー４で適正寸法に整形し、回転軸９の端部に固定
した回転鏡６の偏向面（反射鏡面）上に該光ビームを円
筒レンズ５によつて副走査方向に集光した線形像として
投影し、該回転鏡６で反射した光ビームを円筒レンズ７
で副走査方向を実質的にコリメートし、Ｆθレンズ８を
通して感光ドラム10の走査面（照射面）上に集束して微
小スポツトを形成し、該スポツトを走査する構成であ
る。 該レーザビームプリンタは、更に、前記感光ドラム10の
表面を予め一様に帯電する帯電器を備えて一様に帯電さ
れた該感光ドラム10の表面を前記スポツトで走査露光す
ることによつて静電潜像を形成し、感光ドラム表面に現
像剤を作用させる現像装置を備えて該静電潜像をトナー
像に変換する。そして更に、該感光ドラム表面上のトナ
ー像を記録用紙に転写し、該記録用紙に定着して印刷物
を得る構成である。 前述した光走査装置において、光ビーム通路上で回転鏡
６の前後にある２つの円筒レンズ5,7は、回転鏡６の反
射鏡面に関して共焦関係にあるため（第３図参照）、反
射鏡面の回転軸心２に対する面倒れや回転軸９の心振れ
があつたとしても、スポツトは常に走査面上の同一個所
を走査することになり、感光ドラム10が一定速度で回転
していれば走査面上における走査線のピツチむらは発生
しない（第４図参照）。 しかしながらこの光走査装置は、２つの円筒レンズ5,7
を必要とするので、光学系が複雑で大型且つ高価にな
り、小型なレーザビームプリンタや画像読み取り装置あ
るいは表示装置等への適用が困難であり、また、回転鏡
の形状のアンバランスや風圧或は空気の乱流による振動
や騒音発生防止対策等にはならない。 なお、このような光走査装置は特公昭52−28666号公報
に開示されている。

【発明が解決しようとする課題】 以上のように従来の光走査装置においては、回転鏡の面
倒れによる影響を光学的に補正するようにしていたの
で、構成が複雑で大型且つ高価になつていた。 本発明の目的は、簡便な構成で回転鏡の面倒れによる悪
影響を軽減し、走査むらを軽減することができる小型で
安価な光走査装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

本発明は、光源装置から入射する光ビームを繰返し偏向
する偏向装置を備えた光走査装置において、前記偏向装
置は、回転軸を中心にして面倒れ角の絶対値が略同じ大
きさの対向する位置に設けた２つだけの反射鏡面と、前
記反射鏡面の間の円弧状面により構成される回転鏡を備
えたことを特徴とする。 さらに具体的には、前記回転鏡の２つの反射鏡面は回転
軸を中心とする円周上の位置に対向して形成され、前記
回転鏡の２つの反射鏡面は回転軸を中心とする円周上の
対向位置を平面に切り欠いて形成された形状であること
を特徴とする。

【作用】

回転多面鏡の面倒れ分布は１回転周期内で正弦波状であ
り、回転軸を中心にして対向する位相差が180゜の位置
にある反射鏡面同志（例えば６面体の場合は第１面と第
４面）は相対誤差が極少である。従つて、回転鏡は、回
転軸を中心として、面倒れを角の絶対値が略同じ大きさ
の対向する位置に２つだけの反射鏡面を形成して作られ
ているため、この回転鏡を用いて光ビームを偏向して操
作するようにすれば、面倒れによる操作むらを軽減する
ことができ、補正光学系が不要となる。 そして、該光操作装置を、例えば、レーザビームプリン
タに用いて画像情報を印字すれば、むらのない画像印字
を実現することができる。

【実施例】

先ず、実施例の技術的理解を助けるために、回転鏡の面
倒れについて詳細に説明する。第５図は光走査装置で用
いる回転鏡の製造プロセスと面倒れ分布および該光走査
装置を使用したレーザビームプリンタで印字した画像の
例を示したものである。 第５図（ａ）に示すように、例えば、６面体の回転多面
鏡を加工する場合について説明する。アルミニウム材を
母材とし、フライカツテイング法として知られている鏡
面切削法を用いて切削加工する場合、第１面を切削した
後にワークをθｍ（６面体の場合は60゜）だけ回転し、
次の面を切削する。以下、この手順を反復して第６面ま
で切削加工する。 このようにして得られた回転多面鏡の面倒れ精度は、イ
ンデックス装置の誤差等の機械精度の影響を受けて、第
５図（ｂ）に示すように第１面を基準としてその相対的
面倒れ角を鏡面番号順にプロツトしていくと、正弦波状
に周期的分布を示す傾向が強い。従つて、このような傾
向の回転多面鏡を使用した光走査装置を、例えば、レー
ザビームプリンタに使用した場合、第５図（ｃ）に示す
ように、回転多面鏡の１回転周期に相当する規則的周期
をもつて画像印字むらを発生することになる。第５図
（ｃ）は、回転多面鏡の１面毎に黒，白が反転する反復
画像を印字した例であり、線画の右側に付記した１〜６
の参照数字は、回転多面鏡の第１面〜第６面に対応して
いる。 次に、回転多面鏡の面倒れが１回転周期内で正弦波状の
分布を呈する理由を第６図を用いて詳述する。 第６図は回転多面鏡の切削状況を模式的に示した図で、
第６図（ａ）は回転多面鏡をフライカツトマシンで鏡面
切削する状態を模式的に示している。回転多面鏡50を固
定した加工治具51は、片側がセンター52で回転自在に支
持され、他側がエアチヤツク53に固定され、前述したθ
ｍのインデツクスが可能とされている。このとき、イン
デツクス装置の回転中心が図に示すように偏心して振れ
回ると、これに伴つて回転多面鏡50の切削面が各面毎に
特有の角度θの傾きをもつことになり、結果的に反射鏡
面が面倒れすることになる。 第６図（ｂ）は、前述した軸の偏心形態を示したもので
あり、フライカツトマシンの状態に応じて種々の態様を
とる。この偏心形態に応じて第５図（ｂ）に示した面倒
れ分布は、正弦波状以外にも種々の形態をとる（一般的
には偏心形態が真円に近い場合が多いので、第５図
（ｂ）に示す形態となる）。何れにしても、面倒れは周
期的な分布を示し、その主な原因はインデツクス装置の
偏心にある。 以下、本発明をレーザビームプリンタに適用した実施例
を図面を参照して詳細に説明する。前述した技術内容と
共通な技術内容については詳細な説明を省略する。 該レーザビームプリンタの構成の殆どは前述したレーザ
ビームプリンタの構成と共通であり、その特徴点は、光
走査装置として回転軸を中心にして対向する２つだけの
反射鏡面とした回転鏡を備えた偏向装置を使用したこと
にある。 従つて、回転鏡について詳細に説明する。 第１図（ａ）は本発明になる光走査装置における回転鏡
の一実施例を示す平面図、同面（ｂ）は該回転鏡を用い
たレーザビームプリンタによつて印字した画像を第５図
（ｃ）に対応させて示した図である。 第１図（ａ）の回転鏡100は、円筒状外周面を有するア
ルミニウム母材の該円筒状外周面上の回転軸心を中心に
した２つの対向位置を平面に切り欠いて２つだけの反射
鏡面101,102を形成したものである。円筒状外周面を有
する母材を基本形状とした理由は、形状のアンバランス
および高速回転における風圧や空気の乱流の発生を極力
少なくするためであるが、円筒状外周面以外の表面をも
つものであつても差し支えないことはいうまでもない。
形状のアンバランスおよび高速回転による風圧や空気の
乱流の影響が問題にならないような光走査装置の場合に
は、対向する２つの面のみを有効な反射鏡面として利用
するような形状にすればよい。 第１図（ａ）に示すような２つの反射鏡面101,102を形
成するための切削方法としては前述したフライカツトマ
シンによるフライカツテイング法が好適であり、回転軸
を中心にして対向する180゜の位相差の位置を鏡面に切
削加工することにより相対誤差の少ない２つの反射鏡面
101,102を得ることができる。インデツクス装置を用い
ずに回転する刃物を載置した主軸を対向する２個所に配
置して２つの面を同時に切削加工するようにすることに
より、一層加工精度を向上することができる。 このように製作した回転鏡100を用いると、第１図
（ｂ）に示すように、仮に２つの反射鏡面101,102の第
１面と第２面に面倒れ誤差があつたとしても、黒と黒お
よび白と白とはすべて同一面による偏向によつて印字さ
れるから黒同志あるいは白同志のピツチは常に一定であ
り、目視で識別できるような画像むらが発生するような
ことはない。すなわち、２つの反射鏡面101,102の面倒
れの影響を実質的に回避することができる。 そして、該回転鏡100の２つの反射鏡面101,102の間を結
ぶ表面は円弧状面であるので、形状のアンバランスや風
圧の影響や空気の乱流発生が軽減され、高速回転時に発
生する悪影響を軽減することができる。

【発明の効果】

以上説明したように、本発明は、２つだけの反射鏡面を
備えた回転鏡を用いるようにしたので、製作誤差による
面倒れの影響を軽減でき、走査むらをなくすることがで
きる。そして面倒れ補正のための光学系が不要な簡単な
構成であるので小型で安価な光走査装置とすることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）は本発明になる光走査装置における回転
鏡の平面図、（ｂ）は該光走査装置を用いたレーザビー
ムプリンタによつて印字した画像を示す図、第２図はレ
ーザビームプリンタの概略構成図、第３図は第２図に示
したレーザビームプリンタの光路を展開して示す図、第
４図は面倒れ補正光学系の作用説明図、第５図の（ａ）
は本発明になる光走査装置で用いる回転鏡の製造プロセ
ス説明図、（ｂ）は面倒れ分布図、（ｃ）は該光走査装
置を用いたレーザビームプリンタで印字した画像の例を
示す図、第６図の（ａ）は回転鏡の切削状況を模式的に
示した図、（ｂ）は偏心特性図である。 100……回転鏡、101,102……反射鏡面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源装置から入射する光ビームを繰返し偏
   向する偏向装置を備えた光走査装置において、 前記偏向装置は、回転軸を中心にして面倒れ角の絶対値
   が略同じ大きさの対向する位置に設けた２つだけの反射
   鏡面と、前記反射鏡面の間の円弧状面により構成される
   回転鏡を備えたことを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記回転
   鏡の２つの反射鏡面は回転軸を中心とする円周上の位置
   に対向して形成されたことを特徴とする光走査装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記回転
   鏡の２つの反射鏡面は回転軸を中心とする円周上の対向
   位置を平面に切り欠いて形成された形状であることを特
   徴とする光走査装置。