JPH10260370A - ラスタ走査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば３０ｋｒｐｍの高速回転時のポリゴン
のノイズレベルを大幅に低減させる。 【解決手段】 ノイズ低減用として走査装置の回転ポリ
ゴン向け透明円筒カバー１４０を提供する。該透明円筒
カバーによりポリゴンミラーの周囲に均一な空間を設
け、空気の流れの不均一が誘起する乱流を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラスタ走査システ
ムに使用されている回転ポリゴンミラー用カバー、特に
高速回転ポリゴンミラーが発生するノイズを実質的に削
減するカバーに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は印刷システムで使用されている従
来技術を用いたラスタ出力スキャナ１０の正接図（高速
走査図）である。該ラスタ走査システム１０はレーザー
光源１２、コリメーター１４、ポリゴン前光学系１６、
走査要素としての複数ファセット（複数面）回転ポリゴ
ンミラー１８、ポリゴン後光学系２０、感光媒体２２か
ら構成される。

【０００３】レーザー光源１２から照射された光ビーム
２４はコリメーター１４とポリゴン前光学系１６を経由
し、回転ポリゴンミラー１８に到達する。コリメーター
１４はまず光ビーム２４の光軸を平行補正し、次いでポ
リゴン前光学系１６は光ビーム２４をポリゴンミラー１
８のサジタルまたはクロススキャン平面に集光させる。
回転ポリゴンミラー１８の小面２６は光ビーム２４を反
射し、反射された光ビーム２４を小面２６の反射点近傍
で軸回りに回転させる。ミラー面で反射された光ビーム
２４はポリゴン後光学系２０により画像形成システムの
入力側での文書を走査するためにまたは写真フィルムや
画像形成システムの出力側でのゼログラッフィックドラ
ム等の感光媒体２２への照射のために利用される。以
下、「回転ポリゴンミラー」は表記上簡潔に「ポリゴ
ン」と記述する。

【０００４】印刷の速度を上げるためには、走査線はよ
り早く走査されなければならない。それはつまりポリゴ
ンの回転速度をより高めなければならないことを意味す
る。しかしポリゴンの回転速度が上昇するに連れポリゴ
ンはノイズを発生し始める。ノイズレベルはポリゴンの
回転速度が上昇するに伴い増大する。そして分速３万回
転（Ｋｒｐｍ）を超えるような高速時にはノイズレベル
は耐えがたいものとなる。従って、静かな高速印刷シス
テムを実現させるためにはポリゴンのノイズレベルを大
幅に低減させる必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、３０
ｋｒｐｍのような高速回転時のポリゴンのノイズレベル
を大幅に低減させることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、ノイズ低減
用として走査システムの回転ポリゴンを覆うために利用
される透明円筒カバーを開示した。この該透明円筒カバ
ーにより空気の流路の不均一性が誘起する乱流を抑える
ためにポリゴンミラーの周囲に均一な空間が設けられ
る。本発明の透明円筒カバーは、サジタルオフセット走
査システムのポリゴンミラーにかぶせられる円筒カバー
が引き起こす問題を補償するものである。本発明の一態
様は、ラスタ走査システムであって、頂部とベース部と
の間に介在される円筒状の壁を備えるハウジングを有
し、回転ポリゴンミラーを有し、前記回転ポリゴンミラ
ーは前記ハウジング内に配置されると共に、前記ハウジ
ングの前記ベース部に回動可能に装着され、前記ハウジ
ングは前記ポリゴンミラーの回転を許容するサイズとさ
れ、前記円筒状の壁の一部は前記回転ポリゴンミラーへ
の光ビームの透過および前記回転ポゴンミラーからの光
ビームの透過のために透明である。

【０００７】

【発明の実施の形態】ノイズ問題解決のために幾つかの
対処方法が考えられた。図２は従来技術による回転ポリ
ゴンミラー３２と円筒カバー３４の斜視図を示す。ここ
でポリゴンミラー３２はベース３６にマウント（取り付
け）され、開口部３６のある円筒金属カバー３４はポリ
ゴンミラー３２の共軸に設置されている。カバー３４は
ベース３６にネジや接着剤などを使い固定されている。

【０００８】図３は図２で示したポリゴン３２を採用し
た走査システム４０の正接図を示している。また図２の
カバー３４の平面Ａ−Ａでの断面図を示した。

【０００９】走査システム４０はレーザー光源４２、コ
リメーター４４、ポリゴン前光学系４６、走査要素とし
ての多面回転ポリゴンミラー３２、ポリゴンカバー３
４、ポリゴン後光学系４８、感光媒体５０より構成され
る。レーザー光源４２より発せられた光ビーム５２はコ
リメーター４４とポリゴン前光学系４６を通過し、回転
ポリゴンミラー３２に照射される。

【００１０】カバー３４には開口部５４が設けられ、光
ビーム５２がカバー内を出入りできるようになってい
る。また開口部５４には平面ガラス５６が取り付けられ
ているのでポリゴン全体がカバーされている状態になっ
ている。この方法ならばノイズレベルの低減が可能であ
る。しかしこの方法でも十分に静かなポリゴンとは言え
ない。

【００１１】この問題についての数カ月に及ぶ調査によ
り、カバー３４のこの設計ではノイズを有効に削減出来
ないことが判明した。図４は図２で示したカバー３４の
Ａ−Ａ平面での断面図を示す。ここでカバー３４の内側
ではポリゴン３２の回転に伴いファセット面５８がポリ
ゴン周囲の空気を動かす。カバー内の空気量は限られて
いるため、カバーの無いポリゴンが発するノイズレベル
と比較してカバーのあるポリゴンではノイズ発生が少な
い。ただし、平坦な開口窓５６により作り出される領域
６０は気流の流路の均一性を妨げている。円形領域６２
内で移動する空気が領域６０に達したとき、領域６０で
は空気の流入と流出が繰り返され乱流が発生する。領域
６０で発生した乱流により好ましくないノイズが発生さ
れる。

【００１２】この問題を認識した後最初の解決策では領
域６０部分を無くし、平面であった窓部分を円筒状のも
のに置き換えることが考えられた。図５にはポリゴン７
４をカバーする円筒窓７２を備えたポリゴンカバー７０
の正接断面図を示した。平面窓を円筒窓に取り替えるの
は光学上の特性変更を伴うため容易なことではない。円
筒窓を使用するためには走査システムの光学的要素を全
く新たに設計し直さなければならない。

【００１３】典型的な事例として平面窓は正接オフセッ
ト走査システムで使用されている。図３に戻り走査シス
テム４０は正接オフセット走査システムを表わす。図３
で線７６は走査システム４０の光軸（走査軸）を示す。
光ビーム５２は任意の方向Ｎ１よりポリゴン後光学系な
どの光学要素を避けて接平面上のポリゴン３２に照射さ
れる。ポリゴン３２の回転に伴い反射された光ビーム５
２は位置７８から位置７９へと移動することにより受光
体（感光媒体）上に走査線Ｓ１を走査する。光ビームが
位置７８にある時、走査の開始点ａ１で走査線Ｓ１をス
トライクし、光ビームが位置７９にある時には走査の終
点ｂ１にある走査線Ｓ１をストライクする。このシステ
ムは走査光ビームが走査線の中心ｃ１に達した時に光ビ
ームが光軸７６と重なるように設計されている。さらに
走査システム４０は光軸７６が平面窓５６と垂直になる
よう設計されている。

【００１４】図３に示すシステムでは窓５６の光軸と７
６の光軸が重なっているため、窓は通過する光ビーム５
２に影響を及ぼさない。

【００１５】平面窓から円筒窓への置換は走査システム
自体の光軸とは別の光軸を走査システムに導入すること
を意味する。図６を参照されたい。正接オフセット走査
システム８０は図５で示すポリゴン７４とポリゴンカバ
ー７０を採用する。走査システム８０はレーザー光源８
２、コリメーター８４、ポリゴン前光学系８６、走査要
素としての多小面回転ポリゴンミラー７４、更に円筒窓
７２の付いたポリゴンカバー７０、ポリゴン後光学系８
８および感光媒体９０により構成される。レーザー光源
８２が発する光ビーム９２はコリメーター８４及びポリ
ゴン前光学系８６を経て回転ポリゴンミラー７４に照射
される。図６の光ビーム通過経路９２は、窓を置換した
場合の問題点を図示した図３が示す走査システム４０の
光ビーム５２の通過経路と同じに保たれている。

【００１６】光ビーム９２は走査システム８０のポリゴ
ン後光学系８８を回避してＮ２の方向よりポリゴン７４
に照射される。反射した光ビームは受光体９０上に走査
線Ｓ２を位置９４から位置９６まで移動することにより
走査する。光ビームが位置９４にある時、走査開始点ａ
２で走査線Ｓ２をストライクし、光ビームが位置９６に
ある時には走査の終点ｂ２で走査線Ｓ２をストライクす
る。この構成では光ビームが走査線Ｓ２の中心ｃ２をス
トライクした時、その位置で走査システム８０の光軸１
００と重なる。

【００１７】しかしながら、このシステムでは円筒窓７
２の光軸１０２は走査システム８０の光軸１００に対し
てオフセットされてしまう。光軸１０２はカバー７０の
中心点Ｃ、この点はポリゴン７４の中心点Ｃ１と一致す
る窓の中心点Ｃ２とを結ぶ線として定義される。ここで
中心点Ｃ、Ｃ１、Ｃ２はいずれも共通の正接面上にあり
光ビーム９２を制限できるようになっている。円筒窓７
２の光軸１０２と走査システム８０の光軸１００は重な
らないので反射された光ビーム９２では収差が生じる。

【００１８】この収差問題を解決するためには走査シス
テムの設計変更が必要になる。収差問題解決のための一
つの選択肢は円筒窓の光軸１０２を走査システムの光軸
１００と重ねることである。そのためには光ビーム９２
を走査システムの光軸１００上に持ってくる必要があ
る。しかしながらこの方法は実行可能な解決策ではな
い。レーザーダイオードを光軸上に配置するとすべての
光学系要素とポリゴンからの反射光ビームと干渉するか
らである。従って他の方法を考えなければならない。

【００１９】図７は本発明による走査システム１１０の
サジタル図を示す。走査システム１１０はサジタルオフ
セットシステムである。走査システム１１０はレーザー
光源１１２、コリメーター１１４、ポリゴン前光学系１
１６、走査要素としての多面回転ポリゴンミラー１１
８、円筒窓１２２の付いたポリゴンカバー１２０、ｆシ
ータレンズ１２４、そして感光媒体１２６から構成され
ている。図ではポリゴン後光学系のｆシータレンズのみ
を図示し、他は簡素化のため省略した。レーザー光源１
１２が発した光ビーム１２８はコリメーター１１４、ポ
リゴン前光学系１１６、円筒窓１２２を経由してポリゴ
ンミラー１１８に照射される。

【００２０】またｆシータレンズ１２４の中心は走査シ
ステム１１０の光軸１３２上に位置している。ただしｆ
シータレンズ１２４はポリゴン１１８から反射された光
ビーム１２８だけが透過されるように設計されている。

【００２１】走査システム１１０では円筒窓１２２の光
軸１３０は走査システム１１０の光軸１３２と重なる。
ここで光ビーム１２８は走査システム１１０の光軸１３
２に対しサジタル接平面上に角度αをなすように受光体
に照射される。このシステムでは光ビーム１２８がポリ
ゴン１１８に当たると光軸１３２に対し角度αで反射さ
れる。この角度αがあるため別の問題が発生する。

【００２２】光ビーム１２８と走査システム１１０の光
軸１３２との間のサジタル角αのために受光体（感光媒
体）の走査線にはそりが生じている。従って、走査線の
そりを減少させるためには角度αを小さくしなければな
らない。しかし角度αを減少させると別の問題が生じ
る。図８では図７の走査システムの光軸１３２と光ビー
ム１２８との間の角度をより小さくしたものが描かれて
いる。図８には図７に示した要素と全て同じものが描か
れている。また図７で付された参照番号は図８ではその
全てに〔’〕が加えられている。図７の角度αが図８の
角度α１に狭められると、光ビーム１２８’はポリゴン
１１８’を照射する前にｆシータレンズ１２４’を透過
してしまう。このため走査システムの設計に支障をきた
す。

【００２３】従来の典型的な走査システムでは、光ビー
ムはポリゴンで反射された後にｆシータレンズを通過す
るのでポリゴン前光学系はポリゴン後光学系とは独立し
て設計することができた。従来の走査システムとは反対
にポリゴン１１８’に当たる前と後に光ビームがｆシー
タレンズを通過する走査システムではポリゴン前光学系
とポリゴン後光学系とは統合システムとして設計されな
ければならない。さらに走査システム１１０’では円筒
窓１２２’は平面窓と比較して異なる光学特性を有して
いるためポリゴン後光学系１２４’のｆシータレンズは
円筒窓１２２’の余分な光学特性を補償するような設計
にしなければならない。

【００２４】結果的に円筒窓を使用するためにはサジタ
ルオフセット走査システムを利用しなければならず、走
査システムの光軸と光ビームビーム間の角度も減少させ
なければなず、前ポリゴン後光学系を一体システムとし
て設計しなければならず、さらにポリゴン後光学系のｆ
シータレンズは円筒窓の光学特性を補償するように設計
しなければならないということになる。

【００２５】すべての設計面での問題が解消されたにも
関わらず走査システム１１０’のカバー１２０’ではノ
イズの低減は不十分であった。そのためカバー１２０’
を十分に分析したところ円筒窓１２２’とカバー１２
０’との厚みの差が、図４でのカバー３４の空間６０と
同様の余分な空間を生じさせていることがわかった。

【００２６】図９は本発明の好適な実施例を示す。ここ
でポリゴン１４２を覆うのに使用されているカバーは一
体型の透明な円筒カバー１４０である。透明カバー１４
０はガラスやプラスチックなどの素材で製作することが
でき、図８の円筒窓１２２’の有する特性を全て兼ね備
え図８での走査システム１１０’の設計基準を満たすも
のである必要がある。

【００２７】本発明による透明円筒カバー１４０は回転
ポリゴンミラーの周囲に均一な領域を設けることで気流
流路が不均一な場合に起こる乱流を抑える。その結果、
透明カバー１４０は例えば３０Ｋｒｐｍ以上の高速回転
時でのポリゴンミラー１４２のノイズ発生を大幅に削減
する。また、よりよい結果を得るためにはポリゴン１４
２とカバー１４０とが同心であり大きさも近いほうが良
い。カバー１４０のサイズがポリゴン１４２のサイズと
近い程ポリゴン１４２とカバー１４０間の空気の動きは
少なくて済む。その結果、カバー１４０のサイズをポリ
ゴン１４２のサイズに近づけることで乱流とノイズの発
生をを少なくすることができる。尤もカバー１４０のサ
イズはポリゴン１４２が自由に回転できるほどの余裕を
与えていければならない。

【００２８】カバー１４０はノイズを大幅に低減させる
だけでなくポリゴンの発熱も減少する。乱流が減少する
のでポリゴン１４２は乱流から受ける摩擦が減少し、発
熱が減少されるうえ電気エネルギーの消費も少なくて済
む。

【００２９】円筒カバー１４０は図９に示すように透明
な一体型の頂部１４４を有している。しかしながらこの
円筒カバーは非透明のカバーとすることも出来る。図１
０で図示した円筒カバー１４６ではポリゴン１５０の頂
部には非透明の頂部１４８が付けられている。

【００３０】また頂部１４４と１４８は平面構造ではな
く、ドーム形状であっても構わない。

【００３１】以下に請求項として記載した本発明につい
ての精神と範囲から乖離することなく各要素の構造、組
み合わせ、または構成面での細部変更は数限り無く可能
であることを付しておく。

【図面の簡単な説明】

【図１】印刷システムに採用された従来技術であるラス
タ出力走査の正接図（高速走査図）である。

【図２】従来技術の円筒カバーを備えた回転ポリゴンミ
ラーの斜視図である。

【図３】図２の回転ポリゴンを採用した従来技術の走査
システムの正接図である。

【図４】図２の円筒カバーのＡ−Ａ面に沿う断面図であ
る。

【図５】回転ポリゴンミラーを覆う円筒窓を備えるカバ
ーの正接断面図である。

【図６】図５の回転ポリゴンミラーとカバーを採用した
正接オフセット走査システムの正接図である。

【図７】本発明による走査システムのサジタル図であ
る。

【図８】光ビームと光学走査システムとの間の角度を狭
めた本発明による走査システムのサジタル図である。

【図９】本発明の好適な実施例の斜視図である。

【図１０】本発明の他の実施例の斜視図である。

【符号の説明】

１０ 走査システム １２ レーザー光源 １４ コリメーター １８ 回転ポリゴンミラー ２２ 感光媒体 ３４ 円筒カバー ５４ 開口部 ５６ 平面ガラス窓 ７０ ポリゴンカバー ７２ 円筒窓 １００ 走査システム８０の光軸 １０２ 円筒窓７２の光軸 １２４ ｆシータレンズ １４０ 透明円筒カバー １４４ 透明な一体型頂部 １４８ 非透明な頂部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラスタ走査システムにおいて、頂部とベ
   ース部との間に介在される円筒状の壁を備えるハウジン
   グを有し、回転ポリゴンミラーを有し、前記回転ポリゴ
   ンミラーは前記ハウジング内に配置されると共に、前記
   ハウジングの前記ベース部に回動可能に装着され、前記
   ハウジングは前記ポリゴンミラーの回転を許容するサイ
   ズとされ、前記円筒状の壁の一部は前記回転ポリゴンミ
   ラーへの光ビームの透過および前記回転ポゴンミラーか
   らの光ビームの透過のために透明である、 ラスタ走査システム。