JPH10288747A

JPH10288747A - 偏向走査装置

Info

Publication number: JPH10288747A
Application number: JP9114415A
Authority: JP
Inventors: Kazuro Ono; 和朗小野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】遠心力に起因する回転多面鏡の反射面の変形
によるトラブルを防ぐ。【解決手段】ロータマグネット５とステータコイル７
からなるモータによって回転多面鏡１を回転させると、
遠心力のために回転多面鏡１の各反射面１ａが凹面状に
変形して、画質劣化等を招く。これを防ぐために、予め
各反射面１ａの中央部分を膨出させておき、遠心力によ
って回転多面鏡１の各稜線部１ｂが伸びたときに各反射
面１ａが設計通りの平坦面となるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられ
る偏向走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタやレーザファクシ
ミリ等の画像形成装置に用いられる偏向走査装置は、回
転多面鏡によってレーザ光等の光ビームを反射させ、回
転多面鏡の高速回転によって偏向走査する。このように
して得られた走査光を回転ドラム上の感光体に結像させ
て静電潜像を形成する。次いで、感光体の静電潜像を現
像装置によってトナー像に顕像化し、これを記録紙等の
記録媒体に転写して定着装置へ送り、記録媒体上のトナ
ーを加熱定着させることで印刷（プリント）が行なわれ
る。

【０００３】近年では偏向走査装置の高速化が進み、回
転多面鏡の回転速度が１０，０００ｒｐｍを超えるもの
も開発されている。

【０００４】回転多面鏡を回転させる駆動部は、図９に
示すように、偏向走査装置の光学箱にボールベアリング
１０２を介して支承された回転軸１０３と、これと一体
であるフランジ部材１０４に一体的に結合されたヨーク
１０５ａおよびロータマグネット１０５と、モータ基板
１０６に固定されたステータコイル１０７を有し、回転
多面鏡１０１は板バネ１０８ａ、ワッシャ１０８ｂおよ
びＧリング１０８ｃからなる弾性押圧機構１０８によっ
てフランジ部材１０４に押圧されて、回転軸１０３やロ
ータマグネット１０５と一体化される。

【０００５】モータ基板１０６上の駆動回路から供給さ
れた駆動電流によってステータコイル１０７が励磁され
ると、ロータマグネット１０５が回転多面鏡１０１とと
もに高速度で回転し、回転多面鏡１０１に照射された光
ビームを偏向走査する。

【０００６】回転多面鏡１０１は、複数の反射面１０１
ａを有する多角柱状の多面体であり、各反射面１０１ａ
は金属の蒸着膜等によって構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、回転多面鏡を高速回転させると、遠心
力によって反射面が変形し、このために画質が劣化する
という未解決の課題がある。詳しく説明すると、図７に
示すように、回転多面鏡１０１の回転中心０から各反射
面１０１ａの中央部分までの距離（半径）Ｄａが、前記
回転中心０から各反射面１０１ａの両端すなわち回転多
面鏡１０１の稜線部１０１ｂまでの距離Ｄｂ（半径）よ
り小さいために、回転多面鏡１０１の厚さが均一である
場合には、各反射面１０１ａの中央部分と両端すなわち
稜線部１０１ｂにかかる遠心力が著しく不均一となる。

【０００８】例えば、図８に示すように、回転多面鏡１
０１の静止時には破線で示すように正六角柱状の断面で
あったものが、回転多面鏡１０１を高速回転させると稜
線部１０１ｂに他の部分より大きな遠心力がかかり、こ
のために各反射面１０１ａが実線で示すように凹面状に
変形する結果となる。

【０００９】このように回転多面鏡の反射面が著しく変
形すると、回転ドラムの感光体上の書き出し位置がずれ
たり、書き込みラインの中央と端部でドット密度が不均
一となり、画像の濃度がバラつく等の画質劣化を招く。

【００１０】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、回転多面鏡を回転さ
せたときの遠心力に起因する反射面の変形による画質劣
化等のトラブルを効果的に回避できる高性能な偏向走査
装置を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の偏向走査装置は、光ビームを反射する複数
の反射面を有する回転多面鏡と、これを回転させる駆動
手段と、前記回転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に
結像させる結像光学系を有し、前記回転多面鏡の各反射
面が、その中央部分が所定量だけ膨出した凸面ミラー状
であることを特徴とする。

【００１２】光ビームを反射する複数の反射面を有する
回転多面鏡と、これを回転させる駆動手段と、前記回転
多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像させる結像光
学系を有し、前記回転多面鏡が、その回転中心と各反射
面の中央部分を結ぶ直線上の所定の部位の質量を局部的
に増大させるための突出部を備えていることを特徴とす
る偏向走査装置でもよい。

【００１３】また、光ビームを反射する複数の反射面を
有する回転多面鏡と、これを回転させる駆動手段と、前
記回転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像させる
結像光学系を有し、前記回転多面鏡が、その回転中心と
各稜線部を結ぶ直線上の所定の部位の質量を局部的に低
減するための凹所または開口部を有することを特徴とす
る偏向走査装置でもよい。

【００１４】あるいは、光ビームを反射する複数の反射
面を有する回転多面鏡と、これを回転させる駆動手段
と、前記回転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像
させる結像光学系を有し、前記回転多面鏡が、その周方
向に均一な質量を有する円形部材と一体化されているこ
とを特徴とする偏向走査装置でもよい。

【００１５】

【作用】回転多面鏡の各反射面が平坦面であると、回転
多面鏡を回転させたときにその稜線部にかかる遠心力の
ために反射面が凹面状に変形する。そこで、各反射面が
凹面状に陥没する分だけ、予め各反射面の中央部分を膨
出させておき、回転多面鏡を回転させたときにその稜線
部が遠心力によって伸びることで、各反射面が平坦にな
るように構成する。

【００１６】運転中に回転多面鏡の反射面が変形して書
き出し位置がずれたり、画像の濃度がバラつく等のトラ
ブルのない極めて高性能な偏向走査装置を実現できる。

【００１７】また、回転多面鏡に突出部を設けたり、あ
るいは凹所や開口部を設けることで、回転多面鏡の質量
を局部的に増減し、回転多面鏡の回転中に各反射面にか
かる遠心力を均一にして、反射面の変形を防ぐ方法を採
用してもよい。

【００１８】この場合には、回転多面鏡の加工が簡単で
あり、従って加工コストが低いという利点が付加され
る。

【００１９】あるいは、周方向に均一な質量を有する円
形部材を回転多面鏡に接合することで、反射面にかかる
遠心力のバラつきを低減し、これによって反射面の変形
を防ぐ方法でもよい。回転多面鏡を製作するときに同じ
材料によって円形部材を切り出せば、回転多面鏡の製作
費が著しく上昇するのを回避できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２１】図１の（ａ）は一実施例による偏向走査装
置の主要部を示すもので、これは、後述するように、光
源５１（図６参照）から発生されたレーザ光等の光ビー
ムを結像光学系である結像レンズ系５２に向かって反射
する６個の反射面１ａを有する六角柱状の回転多面鏡１
と、光学箱５０に軸受２を介して支承された回転軸３
と、これと一体的に設けられたフランジ部材４と、フラ
ンジ部材４から懸下されたヨーク５ａおよびロータマグ
ネット５と、モータ基板６に立設され、ロータマグネッ
ト５とともに回転多面鏡１を回転させる駆動手段を構成
するステータコイル７を有し、モータ基板６は基台６ａ
とともに光学箱５０にビス止めされている。

【００２２】回転多面鏡１は、フランジ部材４の図示上
面に載置され、板バネ８ａ、ワッシャ８ｂおよびＧリン
グ８ｃからなる弾性押圧機構８によってフランジ部材４
に押圧され、フランジ部材４を介してロータマグネット
５と一体的に結合される。

【００２３】モータ基板６上の駆動回路から供給された
駆動電流によってステータコイル７が励磁されると、ロ
ータマグネット５が回転多面鏡１とともに回転する。回
転多面鏡１の回転によって、これに照射された光ビーム
が主走査方向に偏向走査される。

【００２４】図１の（ｂ）に示すように、回転多面鏡１
の各反射面１ａは、各稜線部１ｂにおける半径が設計値
よりわずかに小であり、各稜線部１ｂの近傍すなわち各
反射面１ａの両端から中央部分にかけて凸面ミラー状に
膨出している。換言すれば、回転多面鏡１の回転中心０
から各反射面１ａの中央部分までの距離（半径）Ｄ
₁が、破線で示すような平坦面を側面とする正六角柱で
ある場合より大であり、回転多面鏡１を高速回転させた
ときに、その稜線部１ｂが遠心力によって他の部分より
局部的に大きく伸びることで、各反射面１ａが設計通り
の平坦面となるように構成されている。

【００２５】すなわち、静止状態の回転多面鏡１の外形
は、正六角柱の各側面がわずかに膨らんだ異形である
が、偏向走査装置の運転中には設計通りの正六角柱状と
なり、必要な画質性能を得ることができる。運転中に反
射面が凹面状となって書き出しのタイミングがずれた
り、画像に濃淡が生じるおそれはない。

【００２６】このような偏向走査装置を搭載すること
で、画像形成装置の性能を大幅に向上できる。

【００２７】本実施例は、回転多面鏡の各反射面の中央
部分を凸面ミラー状に膨出させることで、運転中の回転
多面鏡の反射面が遠心力によって設計通りに平坦面にな
るように構成したものであるが、回転多面鏡の頂面また
は底面に突出部や凹所、あるいは開口部である貫通孔等
の異形部分を設けたり、周方向に質量の均一な円形部材
を付加する等の方法によって、各反射面に生じる遠心力
を均一にしてもよい。

【００２８】図２は第１の変形例を示す。これは、六角
柱状の回転多面鏡１１の頂面に６個の突出部１２を設け
たものである。各突出部１２は、回転多面鏡１１の各反
射面１１ａの中央部分すなわち各稜線部１１ｂの中間点
と回転多面鏡１１の回転中心を結ぶ直線上に配設され、
この部位の質量を局部的に増大させる。

【００２９】回転多面鏡１１を回転させたときに、各反
射面１１ａの中央部分にかかる遠心力が突出部１１ａに
よって増大するため、各反射面１１ａの両端にかかる遠
心力との差を縮小して、各反射面１１ａの変形を防ぐこ
とができる。

【００３０】なお、回転多面鏡の頂面に突出部を設ける
替わりに、重りを接着する等の簡便な方法を用いてもよ
い。

【００３１】図３は第２の変形例を示す。これは、六角
柱状の回転多面鏡２１に６個の開口部である貫通孔２２
を設けたものである。各貫通孔２２は、回転多面鏡２１
の各稜線部２１ｂと回転多面鏡２１の回転中心を結ぶ直
線上に配設され、この部位の質量を局部的に低減する。
回転多面鏡２１を回転させたときに、各稜線部２１ｂに
かかる遠心力を低下させ、各反射面２１ａの中央部分に
かかる遠心力との差を縮小することで、各反射面２１ａ
の変形を防ぐものである。

【００３２】貫通孔２２の替わりに浅溝等の凹所を設け
てもよい。

【００３３】本変形例は、回転多面鏡に簡単な穴加工等
を施すだけであるから、重りや突出部を設ける場合に比
べて加工コストが低いという利点を有する。

【００３４】また、回転多面鏡に重りや突出部等の異形
部分を付加した場合のように、回転多面鏡を回転させた
ときに空気抵抗が増大する等のトラブルもないため、偏
向走査装置の高速化を大きく促進できる。

【００３５】図４は第３の変形例を示す。これは、六角
柱状の回転多面鏡３１の底面に周方向に均一な質量を有
する円形部材である円板部材３２を接合したものであ
る。円板部材３２の半径は、回転多面鏡３１の稜線部３
１ｂの半径と同じであり、回転多面鏡３１の周方向の質
量の不均一を軽減することで各反射面３１ａにかかる遠
心力を均一にする。

【００３６】円板部材３２の半径を回転多面鏡３１の稜
線部３１ｂの半径より大きくすれば、各反射面３１ａに
かかる遠心力をより一層均一にすることができる。

【００３７】図５は第４の変形例を示す。これは、正六
角柱状の回転多面鏡４１の頂面と底面にそれぞれ円板部
材４２，４３を接合したものである。回転多面鏡４１の
軸方向の質量バランスが改善されるという利点が付加さ
れる。

【００３８】なお、第３、第４変形例における円板部材
３２，４２，４３は、回転多面鏡３１，４１を製作する
ときに同一材料から切り出したものでもよいし、回転多
面鏡３１，４１と別体として製作し、接着等の公知の方
法で貼り合わせてもよい。

【００３９】図６は偏向走査装置全体を示すもので、こ
れは、レーザ光等の光ビーム（光束）を発生する光源５
１と、前記光ビームを回転多面鏡１の反射面１ａに線状
に集光させるシリンドリカルレンズ５１ａとを有し、前
記光ビームを回転多面鏡１の回転によって偏向走査し、
結像レンズ系５２を経て回転ドラム上の感光体５３に結
像させる。結像レンズ系５２は球面レンズ５２ａ、トー
リックレンズ５２ｂ等を有し、感光体５３に結像する点
像の走査速度等を補正するいわゆるｆθ機能を有する。

【００４０】前記モータによって回転多面鏡１が回転す
ると、その反射面１ａは、回転多面鏡１の軸線まわりに
等速で回転する。前述のように光源５１から発生され、
シリンドリカルレンズ５１ａによって集光される光ビー
ムの光路と回転多面鏡１の反射面１ａの法線とがなす
角、すなわち該反射面１ａに対する光ビームの入射角
は、回転多面鏡１の回転とともに経時的に変化し、同様
に反射角も変化するため、感光体５３上で光ビームが集
光されてできる点像は回転ドラムの軸方向（主走査方
向）に移動する。

【００４１】結像レンズ系５２は、回転多面鏡１におい
て反射された光ビームを感光体５３上で所定のスポット
形状の点像に集光するとともに、該点像の主走査方向へ
の走査速度を等速に保つように設計されたものである。

【００４２】感光体５３に結像する点像は、回転多面鏡
１の回転による主走査と、感光体５３が回転ドラムの軸
まわりに回転することによる副走査に伴なって、静電潜
像を形成する。

【００４３】感光体５３の周辺には、感光体５３の表面
を一様に帯電するためのコロナ放電器、感光体５３の表
面に形成される静電潜像をトナー像に顕像化するための
現像装置、前記トナー像を記録紙に転写する転写用コロ
ナ放電器（いずれも不図示）等が配置されており、光源
５１から発生する光ビームによる記録情報が記録紙等に
プリントされる。

【００４４】検出ミラー５４は、感光体５３の表面にお
ける記録情報の書き込み開始位置に入射する光ビームの
光路よりも主走査方向上流側において光ビームを反射し
て、フォトダイオード等を有する受光素子５５の受光面
に導入する。受光素子５５はその受光面が前記光ビーム
によって照射されたときに、走査開始位置（書き出し位
置）を検出するための走査開始信号を出力する。

【００４５】光源５１は、ホストコンピュータからの情
報を処理する処理回路から与えられる信号に対応した光
ビームを発生する。光源５１に与えられる信号は、感光
体５３に書き込むべき情報に対応しており、処理回路
は、感光体５３の表面において結像する点像が作る軌跡
である一走査線に対応する情報を表す信号を一単位とし
て光源５１に与える。この情報信号は、受光素子５５か
ら与えられる走査開始信号に同期して送信される。

【００４６】なお、回転多面鏡１、結像レンズ系５２等
は光学箱５０に収容され、光源５１等は光学箱５０の側
壁に取り付けられる。光学箱５０に回転多面鏡１、結像
レンズ系５２等を組み付けたうえで、光学箱５０の上部
開口に図示しないふたを装着する。

【００４７】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。

【００４８】回転多面鏡を回転させたときに遠心力のた
めに反射面が変形することによるトラブルを効果的に回
避できる。反射面の変形のために書き出し位置がずれた
り、画像に濃淡が生じる等のトラブルのない高性能な偏
向走査装置を実現できる。このような偏向走査装置を搭
載することで、画像形成装置の高性能化に大きく貢献で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例による偏向走査装置の主要部を示すも
ので、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）は回転多面鏡の
みを示す平面図である。

【図２】第１の変形例による回転多面鏡を示す平面図で
ある。

【図３】第２の変形例による回転多面鏡を示す平面図で
ある。

【図４】第３の変形例による回転多面鏡を示すもので、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は立面図である。

【図５】第４の変形例による回転多面鏡を示すもので、
（ａ）は平面図、（ｂ）は立面図である。

【図６】偏向走査装置の全体を説明する図である。

【図７】従来例による回転多面鏡を示す平面図である。

【図８】図７の回転多面鏡を回転させたときの変形を説
明する図である。

【図９】図７の回転多面鏡の駆動部を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１，４１回転多面鏡１ａ，１１ａ，２１ａ，３１ａ反射面１ｂ，１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ稜線部３回転軸５ロータマグネット６モータ基板７ステータコイル１２突出部２２貫通孔３２，４２，４３円板部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを反射する複数の反射面を有す
る回転多面鏡と、これを回転させる駆動手段と、前記回
転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像させる結像
光学系を有し、前記回転多面鏡の各反射面が、その中央
部分が所定量だけ膨出した凸面ミラー状であることを特
徴とする偏向走査装置。
【請求項２】光ビームを反射する複数の反射面を有す
る回転多面鏡と、これを回転させる駆動手段と、前記回
転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像させる結像
光学系を有し、前記回転多面鏡が、その回転中心と各反
射面の中央部分を結ぶ直線上の所定の部位の質量を局部
的に増大させるための突出部を備えていることを特徴と
する偏向走査装置。
【請求項３】光ビームを反射する複数の反射面を有す
る回転多面鏡と、これを回転させる駆動手段と、前記回
転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像させる結像
光学系を有し、前記回転多面鏡が、その回転中心と各稜
線部を結ぶ直線上の所定の部位の質量を局部的に低減す
るための凹所または開口部を有することを特徴とする偏
向走査装置。
【請求項４】光ビームを反射する複数の反射面を有す
る回転多面鏡と、これを回転させる駆動手段と、前記回
転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像させる結像
光学系を有し、前記回転多面鏡が、その周方向に均一な
質量を有する円形部材と一体化されていることを特徴と
する偏向走査装置。
【請求項５】円形部材が、回転多面鏡の外径の最大値
より大径であることを特徴とする請求項４記載の偏向走
査装置。