JPH0814662B2

JPH0814662B2 - 走査光学装置

Info

Publication number: JPH0814662B2
Application number: JP62019915A
Authority: JP
Inventors: 義則杉浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPS63188112A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の産業上の利用分野）本発明はレーザービームプリンター、レーザーアライ
ナー、バーコード読み取り装置等に使用される被走査部
を光走査する走査光学装置に関する。

（従来技術）光束、特にレーザービームを走査するものとしてはミ
ラーを回転することにより光を偏向するものが通常使用
される。

このような回転するミラーとしてはガルバノミラーの
様に平面鏡を使用するものと、多角柱状のミラーである
回転多面鏡がある。

平面鏡を回転するタイプは、回転のモーメントが大き
く異なる上に慣性モーメントが小さいのでバランスが悪
く変形し易く高速回転には不向きである。

そのため厚みを有し、この厚みの側面部を鏡面とする
ことにより大きな慣性モーメントが得られ、ほぼモーメ
ントのつり合いがとれている回転多面鏡が広く使用され
ている。この回転多面鏡は高速回転が可能で走査光学装
置の実現に非常に有効である。

（発明が解決する問題点）しかし、回転多面鏡は上述した利点を有するものの次
のような欠点を有する。

即ち、回転多面鏡が光束の入射方向に対して傾く（い
わゆる倒れ）と、光束の走査線間隔にばらつきが生じ走
査不良が生じてしまう。

この倒れをなくす精度で回転多面鏡を設けることは実
際上不可能であり、走査不良を防止するためには高価な
倒れ補正の光学系を設ける必要がある。

第11図は従来例で、６面体の回転多面鏡が回転して光
束を走査している様子を示したもので、一定速度で回転
している不図示の感光ドラム面に鏡面倒れの影響による
ピツチむらが生じている。これはポリゴンミラー10がモ
ータフランジ11に取付いている状態でモータ回転軸12と
ポリゴンミラー10を取付けるフランジ11が機械精度によ
る傾き角度をａ秒持っていたとすると、この10aの面か
らの反射光束はａの２倍の2a秒の傾きを持った光束とな
る。隣りの面では、また傾きが異なり、さらにモータ13
がミラー10を180度回転させ対向面10bにきたときミラー
面の傾きは第一面とは反対向きになって−ａ秒の傾きと
なる。この結果、反射光束の傾きは−2a秒となる。こう
してモータが１回転すると、その反射光束は±2a秒の間
で変化することになる。これにより走査線の間隔にばら
つきが生じる。

またレーザービームプリンターでは、プロセススピー
ド（感光体の移動速度に対応）が異なる機種に同一形状
の回転多面鏡を流用してコスト減を図ることや、プロセ
ススピードを変えることにより走査線密度を異ならせる
ことが考えられている。

この際使用される回転多面鏡は、回転数が高い程回転
むらが少なくなるけれども、回転数を高くしすぎると寿
命の低下を招来することになる。このように回転多面鏡
は最適な回転数範囲を有し、この最適回転数範囲で使用
されることが好ましい。

この最適回転数範囲は駆動モータ等により異なるが、
通常は5000〜8000rpmで使用することにより回転むらと
寿命の両方を満足できる。

レーザービームプリンタの回転多面鏡の回転数は次の
ように求めることができる。

Ｎ＝DPI/25.4×P/C×60 Ｎ＝回転多面鏡の回転数（rpm） DPI＝インチ当りのドツト数Ｐ＝プロセススピード（mm/sec.）Ｃ＝回転多面鏡の面数以上の式から、プロセススピードが小さいと回転多面
鏡の回転数は小さくなることが言える。例えば、Ｐ＝20
mm/sec.として300DPIでＣ＝６のとき、Ｎ＝2362.2rpmと
なって最適回転数より小さくなってしまう。この様な最
適回転数範囲より小さい回転数で回転多面鏡を正確に回
転させるためには、非常に高度な回転制御が必要であ
る。一般的に回転数が少なく慣性モーメントが小さな場
合、回転多面鏡（以下ポリゴンミラーとも言う）の回転
は、モータ駆動電流の波形や着磁パターンの影響を受け
やすく、高い回転精度が得られにくい。そのためレーザ
ービームプリンタでは画像が乱れてしまい、レーザービ
ームプリンタが有する高精度、高解像度という特徴を損
ねてしまうことになる。

（発明の目的）本発明は上記問題点を解決するもので、回転多面鏡の
長所を備え、且つ、実質的に倒れの影響を受けない走査
光学装置を提供することを目的とする。

（発明の概要）上記目的を達成する本発明は、対向する二面が反射面
である回転鏡と、この回転鏡を回転させるモータと、を
有し、対向する二面の反射面のみを画像露光のためのレ
ーザー光の偏向走査に使用する走査光学装置において、上記回転鏡は上記モータの回転軸に対して傾いてお
り、上記対向する二面の反射面は共に上記回転鏡の傾斜
方向と平行に設けられていることを特徴とする。

（発明の実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

尚、同一機能を果たす部材には同一番号を符してあ
る。

第10図は本発明の走査光学装置の適用したレーザービ
ームプリンタの概略図である。

図において、１はモールド成形されたハウジングで、
このハウジング１の側壁に半導体レーザ光源２が設けら
れ、ハウジング１内には矢印Ａ方向に回転する回転鏡
３、ｆθレンズ系4a,4b,ミラー６、フアイバー７を収納
する。

レーザー光源２から照射された記録すべき情報に応じ
て変調されたレーザービームは回転鏡３の回転により主
走査方向（矢印Ｂ方向）に走査されるとともに、感光体
５の移動方向の副走査方向（矢印Ｃ方向）にライン走査
される。

感光体の有効走査領域（図中I₁からI₂の間）外の特定
位置でのレーザービームを光センサ８で受け、この同期
信号によりレーザ光源の変調開始時点が決定される。

感光体ドラム５の周囲には、帯電器、現像器、転写
器、クリーニング器等の不図示のプロセス手段が配置さ
れている。

この第10図実施例では後述の理由によりシリンドリカ
ルレンズ等の特別な倒れ補正光学系を設けていない。

次に、本発明の参考例について詳細に説明する。

第１図は本発明の参考例を示す概略図である。

回転鏡３はポリゴンミラーの長所を備え、厚みを有す
る円筒状の金属、特には非鉄金属の一部3a部分を平面的
に切削加工したものであり、この厚みの側部3a一面を反
射面としている。これにより、大きな慣性モーメントが
得られ回転が安定するとともに高速回転にも適する。こ
のとき鏡面がモータ13の回転軸に対して傾きｂ秒を持っ
ていたとすると、その反射光束は2b秒の傾きになるが、
ミラーが一面であるためモータが一回転して再びミラー
面で反射される時には、その反射光束の傾きは2b秒で同
じである。

この参考例の走査光学装置を利用して、感光体上をラ
イン走査する場合特に有効である。

何故なら、一面のミラーであるため、モータが一回転
して再びミラー面に来たときには同じ傾きになって感光
体上に書かれた走査線のピツチは常に一定間隔になるの
で、倒れによる画像劣化は防止でき、特殊な倒れ補正用
の光学系を使用しなくてもよく、装置の小型化，低コス
ト化が図れる。

また、このように使用面が一面であるため、回転鏡は
高い回転が望まれ、回転鏡としてはガラスではなく金属
性、特には非鉄金属が好ましい。

更には、第１図のように円筒状の一部を切り欠いた形
状では回転バランスがわずかに狂うため、切り欠き側に
おもりをつけるか、切り欠きと対向側の一部を削りバラ
ンスをとることが好ましい。

また、回転鏡は通常の回転多面鏡のように多角性状の
全面が鏡面になっていて、そのうち定められている一面
のみを使用するようにレーザ発光タイミングを制御して
もよく全く同様の効果が得られる。

このときポリゴンミラーが一周する時間間隔で同期信
号が得られるようにレーザ発光タイミングを制御して同
期検出して画像信号を出力すればよい。

また、同期信号を検出するセンサ８にレーザ光源が毎
回入射するよう制御して、この入射光をカウントして同
一面にきた時のみ画像信号が出力されるようにすれば、
誤って他の面を使用することはなく更に好ましい。

この第１図に示される一面を反射面として使用する回
転鏡は、第２図に示される通り、回転軸自身を切削する
ことができる。これによれば部品減が図れるとともに、
更に精度アツプが図れる。

また第３図に示すように円柱の一部を平面にカツトし
てその面を鏡面にすることも可能である。回転バランス
のことを考慮してもちろん平行に二面をカツトして一方
の面を鏡面加工して使用すると、回転バランスが向上し
更に好ましい。

このように、使用する面が一面であればポリゴンミラ
ーの全ての面を使用するもののように各面の倒れ精度は
関係なく、モータフランジへの鏡の取付け精度も関係な
くなる。この場合、振動による振れのみを抑えてやるだ
けで倒れ補正光学系を使用しなくてもピツチむらを防止
できる。

次に第４図を用いて本発明の実施例について説明す
る。

第４図実施例では対向する２面を主走査のための反射
面として使用している。

即ち、円筒状の金属製の回転鏡の対向する部分を平行
な平面に切削している。モータ12のポリゴンミラー取付
けフランジ11の傾斜角度がａ秒とすると、回転鏡３のミ
ラー面3aとミラー3bとが傾斜に沿った向き、即ち傾斜方
向と平行になるように配置する。このように構成するこ
とにより、ミラー面を回転軸と平行であるため、回転鏡
に倒れがあっても、対向するミラー面3aと3bでは反射角
度が実質同一であるためピツチムラが生じず、前述の一
面のみを使用する場合と同様に倒れ補正のための特殊な
光学系を必要としない。

二面のミラーを倒れ方向と平行に取付けるだけで、モ
ータのポリゴンミラー取付け部の傾きによる回転面倒れ
の影響を無くすことができるのである。このように簡単
な構成によって走査線ピツチむらを最少限にすることが
できる。

また、回転鏡は全面が鏡面になっていて、そのうちの
定められている対向二面のみを使用するようにレーザ発
光タイミングを制御しても全く同様の効果が得られる。

このように二面鏡であればモータのポリゴンミラー取
付け面の振れ精度は関係なく、ポリゴンミラーの対向す
る二面のみの精度を出せばよく、加工も簡単になってポ
リゴンミラーのコストも下げることが可能になる。さら
には第５図のように回転軸自体を切り欠くこともでき
る。また第６図に示すように円柱を平行に平面にカツト
してその面を鏡面にすることも可能である。

次に第７図，第８図により本発明の他の実施例を説明
する。

この第７図，第８図実施例では回転鏡の側部の使用し
ない部分に誤って光が入射しても被走査位置へ入射しな
い処理を施している。

即ち、第７図実施例においては、使用しない部分を黒
色にするなどの反射防止処理を施している。この反射防
止処理としては、レーザービームのように波長域が狭い
光束を走査する場合は、この波長域の光を吸収する吸収
膜を設けてもよい。

また、第８図実施例では、使用しない部分での反射光
は被走査部に入射しないように使用しない面3c,3dは回
転軸に対して傾けた面としている。

即ち、第10図に示すような、走査光学装置がハウジン
グに収容されている場合は、ハウジングの光出射窓から
外れた位置に光束がくるように不使用部3c,3bを傾け
る。

また、レーザービームプリンタにおいて感光体の手前
にスリツトして設け、スリツトにより阻止されるよう
に、不使用部3c,3dを傾けてもよい。

以上、説明した本発明の実施例では回転鏡の取付け状
態が傾くことによる倒れの影響を実質的に無視できる。

次に第９図に示されるタイミングチャートを用いて、
別の参考例について説明する。

従来技術で説明した通り、レーザービームプリンタの
プロセススピードと回転鏡の最適回転数範囲が適応しな
いことがある。

第９図は画像信号の制御のタイムチヤートである。

第10図に示される通り６面体のポリゴンミラーを使用
して、感光ドラム５が矢印Ｃ方向に回転しているとす
る。ポリゴンミラー３の第一面3aにより走査光束が光セ
ンサ８に入射され、この同期信号から所定の遅延時間の
後、画像信号が出力される。このようにして感光ドラム
上の主走査のミラー面3aによる一走査が終了すると第二
面目3bの走査光束が走る。同様にBD信号が得られるが所
定の遅延時間の後、無信号が出力され、レーザ光源２は
画像信号による変調は受けず、感光ドラムは記録されな
い。次に第三面目3cの走査光束のBD信号が入ると、所定
の遅延時間後に画像信号が出力される。同様に3eも画像
記録に関与し、3d,3fは関与しない。このように一面お
きに画像信号を出力することにより感光体の移動速度が
十分低くてもポリゴンミラーを適切な回転数で回すこと
ができる。例えば、感光体の移動速度が20mm/sec.でド
ツト密度が300DPIでポリゴン面数が６面のときポリゴン
モータの回転数は2362.2rpmとなる。この場合、既に説
明したようにポリゴンモータを安定に回転させることが
極めて難しく、制御装置に多額のコストがかかってしま
う。そこでポリゴンミラーを一面おきに使用することに
よりポリゴンモータの回転数を２倍にするとモータは47
24.4rpmとなり更に３倍にすると7086.6rpmになる。これ
により通常の最適回転数範囲5000〜8000rpmの範囲内と
なる。モータの回転数はそれぞれのモータの性能によっ
て適切な回転数を選べばよく、所定の２倍を選んだ場合
はポリゴンミラーの一面おきに画像信号を出力し、３倍
を選んだ場合はポリゴンミラーの２面おきに画像信号を
出力すればよい。このようにＮ＝DPI/25.4×P/C×60か
ら得られたポリゴンモータの回転数のＭ倍で回転させた
とき画像信号の出力タイミングを（Ｍ−１）面おきにし
て、なおかつ画像信号クロツクをＭ倍にする。

このように画像信号の出力タイミングを制御すること
で、感光体の移動速度の遅いレーザービームプリンタで
も適切なポリゴンモータの回転数を得るこが可能にな
る。

また、モータ及びモータの制御回路としても高速回転
でないと回転が安定しない安価なものが使用可能とな
る。

この参考例において、ポリゴンミラーは６面にとらわ
れることなく何面でも構わない。しかし使用する面と使
用しない面が常に一義的に決定されるべくすることが好
ましい。

また、このように使用される面が決定する場合、第７
図のように誤って使用しない面に光が入射しても被走査
部に入射しない様に反射防止処理を施し、あらかじめ決
められた時間遅延としてレーザービームを発光させて使
用する面での同期信号を得ることも好ましい。

（発明の効果）以上、本発明によれば、高い慣性モーメントが得られ
高速回転、回転精度が優れ、且つ回転鏡の取り付けの際
の倒れの影響を実質的に無くすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は夫々本発明の実施例の簡略図。第10図は本発明を適用したレーザービームプリンタの上
面図。第11図は従来の走査光学装置を説明するための簡略図で
ある。図において、３は回転鏡、５は感光体ドラム、11は回転
鏡取付フランジ、12は回転軸、13はモータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する二面が反射面である回転鏡と、こ
の回転鏡を回転させるモータと、を有し、対向する二面
の反射面のみを画像露光のためのレーザー光の偏向走査
に使用する走査光学装置において、上記回転鏡は上記モータの回転軸に対して傾いており、
上記対向する二面の反射面は共に上記回転鏡の傾斜方向
と平行に設けられていることを特徴とする走査光学装
置。
【請求項２】上記回転鏡は上記モータのフランジに取り
付けられている特許請求の範囲第１項に記載の走査光学
装置。