JPH10325932A - 光偏向器 - Google Patents

光偏向器

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JPH10325932A
JPH10325932A JP9150466A JP15046697A JPH10325932A JP H10325932 A JPH10325932 A JP H10325932A JP 9150466 A JP9150466 A JP 9150466A JP 15046697 A JP15046697 A JP 15046697A JP H10325932 A JPH10325932 A JP H10325932A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical deflector
light
cylindrical body
rotating body
mirror
Prior art date
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Pending
Application number
JP9150466A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayoshi Asami
政義 浅見
Yoshihiro Ishibe
芳浩 石部
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH10325932A publication Critical patent/JPH10325932A/ja
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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多面鏡の形状に基づく回転によって生ずる風
損を無くす。 【解決手段】 円筒体31の側面の偏向面に複数の周期
で反射格子31aを形成し、1周期分の格子ピッチが光
偏向器の光入射角に対応して、円筒面のパワーを相殺す
る間隔に設定して、円筒体31を従来の多面鏡と同等の
偏向面を有する偏向素子とし、fθレンズのレンズパワ
ーを反射格子31aと感光体38において副走査方向に
共役関係となるように調節して、感光体38上における
結像点のずれを光学的に相殺する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリンタ
やデジタル複写機等に使用する光偏向器に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、光偏向器は図8に示すような複数
の偏向面1aを備えた多面鏡1を回転することによっ
て、一方向からの入射レーザー光を走査している。図9
は光偏向装置の斜視図を示し、レーザーユニット2から
出射したレーザー光は、コリメータレンズ3により略平
行光となり、その後に倒れ補正用のシリンドリカルレン
ズ4により、感光体5の長手方向に垂直な副走査方向に
集光して、回転多面鏡1の偏向面1aに結像する。そし
て、この入射光は多面鏡1の回転と共に感光体5の長手
方向である主走査方向に偏向走査される。これによって
得られた光束は、レンズ6及び7から成るfθレンズに
よって、多面鏡1の回転角に対応して感光体5上を等速
で走査され、主走査方向及び副走査方向に数10μmの
スポット径に結像し、走査位置に対応したレーザーユニ
ット2のスイッチングによって、任意の画像が印字可能
となる。
【0003】近年、上述のような光偏向器を用いたレー
ザープリンタやデジタル複写機等に対して、高速化及び
高解像度化が要求されており、多面鏡1の回転速度を大
きくして、感光体5上を走査する速度を向上させる必要
が生じている。一方、入射光が偏向面1aよりも小さな
光学系では、用紙サイズの大型化によって多面鏡1が大
口径化し、通常の消費電流に限りのあるモータで発熱量
を抑えて回転駆動するには困難がある。
【0004】このために、1回転における多面鏡1の偏
向面1aの使用頻度を高くして多面鏡1の大口径化を防
止する手段として、主走査方向に偏向面1aの1個分よ
りも幅の広いレーザー光を多面鏡1に照射し、そのレー
ザー光の一部を偏向面1aにより切り取って光走査に使
用するオーバフィールド型光学走査装置が、特開昭50
−93719号公報に開示されている。
【0005】図10はこのオーバフィールド型光学系の
構成図を示し、平行光を発する光源10と、画像信号に
応じて平行光を変調する変調器11と、反射鏡12と、
出射側が曲面でかつ入射した平行光を主走査方向に発散
するレンズパワーを有する平凸シリンドリカルレンズ1
3と、この平凸シリンドリカルレンズ13から出射した
発散光の主走査方向の幅を調整して主走査方向に長い線
像を結像する結像レンズ14と、複数個の偏向面1aを
有する多面鏡1と、倒れ補正用のシリンドリカルレンズ
15とから構成されている。
【0006】これにより、基本的には偏向面1aの主走
査方向の幅は、感光体16に結像するために必要な幅で
十分なので、結果として多面鏡1の大口径化を防止する
ことができる。
【0007】図11は多面鏡を回転する回転駆動系の断
面図を示し、回転自在に支持された軸受スリーブ20と
共に動圧軸受を構成する外径面に動圧発生用溝パターン
21aを有する固定軸21と、多面鏡22と、弾性リン
グ固定部材23と、軸受スリーブ20に固定したロータ
マグネット24と、ハウジング25に固定したステータ
26と、軸受スリーブ20に固定し軸方向に浮上支持す
る回転マグネット27と、ハウジング25に固定した固
定マグネット28と、カバー29と、レーザー光の入射
及び出射を行う窓30とから構成されている。
【0008】ここで、回転マグネット27と固定マグネ
ット28は磁気浮上手段を構成し、多面鏡22と共に一
体的に回転する部材は、この磁気浮上手段により軸方向
に非接触で支持されている。
【0009】ステータ26に通電すると、軸受スリーブ
20に固定したロータマグネット24に回転力が発生
し、弾性リング固定部材23により軸受スリーブ20に
固定した多面鏡22も一体的に回転する。このとき半径
方向には、回転と共に固定軸21に形成した動圧発生用
溝パターン21aにより、数μmの隙間を隔てて相対す
る軸受スリーブ20と固定軸21の間に、周囲の空気が
吸い込まれて正圧が発生し、その圧力により非接触で回
転することが可能となる。
【0010】なお、多面鏡22が回転すると周囲の流体
が乱れて損失が大きくなるので、高速回転させる場合に
は、回転体を覆うカバー29によってその影響を小さく
する。このように、カバー29により回転体部分を密閉
したときは、レーザー光を透過する透明な窓30を使用
するが、密閉しない場合はこの窓30は使用しなくとも
よい。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来の光偏向器は、何れの場合も偏向面が平面であるため
に回転体は多面鏡22となり、回転数の増加と共に回転
時の風切り抵抗である風損が大きくなり、特に数万rp
m程度の高速領域では損失の大半をこの風損が占め、損
失防止用のカバー29だけでは回転体を使用した光偏向
器の高速化を実現することは困難である。また、高速領
域では遠心力の作用も大きくなるために、多面鏡22を
弾性リング等で軸受スリーブ20に固定する方式では、
多面鏡22の固定位置にずれが起こり画像品質の劣化が
生じ易い。
【0012】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
多面鏡の形状に基づく風損をなくした光偏向器を提供す
ることにある。
【0013】また、本発明の他の目的は、多面鏡の位置
ずれによる画像品質の劣化を解消した光偏向器を提供す
ることにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る光偏向器は、回転体の偏向面にレーザー
光を入射し、前記回転体の回転によりレーザー光を偏向
走査する光偏向器において、前記回転体の円筒面に反射
格子を形成したことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明を図1〜図7に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図1は回転体の斜視図を
示し、光偏向器として機能する円筒体31の側面には、
1周期Aの軸方向に平行な反射格子31aが複数周期形
成されている。
【0016】図2は第1の実施例のオーバフィールド型
光学系の主走査方向から見た平面図、図3は副走査方向
から見た側面図を示している。レーザー光を出射するレ
ーザーユニット32の前方には、レーザーユニット32
の発散光を略平行光にするコリメータレンズ33、開口
絞り34、円筒体31上で副走査方向に結像させるシリ
ンドリカルレンズ35、側面に反射格子31aを有し走
査を行うときには一定の回転速度で回転する円筒体31
が順次に配列されている。円筒体31の反射方向には、
2枚のレンズ36、37から成るfθレンズが配置さ
れ、光束は円筒体31の回転角に対応して感光体38上
を等速走査されて、主走査方向及び副走査方向に数10
μmのスポット径で結像するようになっている。
【0017】このような構成により、レーザーユニット
32からレーザー光が発散光となって出射し、コリメー
タレンズ33により略平行光となり、開口絞り34にお
いて、通常ガウス分布の強度を有するレーザー光の周辺
部がカットされて、所望のスポット径となるように光束
幅が決定される。更に、シリンドリカルレンズ35によ
り、入射光は円筒体31の偏向面上で副走査方向にのみ
結像して焦線となる。これは、fθレンズの副走査方向
のレンズパワーを、反射格子31aと感光体38におい
て副走査方向に共役関係となるように調節しておくこと
によって、円筒体31の回転軸に倒れが発生した場合で
も、感光体38上における結像点のずれを光学的に相殺
できるようにするためである。
【0018】一方、円筒体31の側面にある反射格子3
1aは、1周期分の格子ピッチが光偏光器の光入射角に
対応して円筒面のパワーを相殺する間隔に設定されてお
り、更に偏向面には複数の周期が形成されている。従っ
て、円筒体31は多面鏡と同等の偏向面を有する偏向素
子として機能するので、例えば図9の回転駆動系に本実
施例の円筒体31を搭載することによって、光偏光器を
構成することができる。
【0019】回転体31の風損による動力Pは次式で表
される。なお、Cmは抵抗係数、ρは周囲流体密度、Rは
円筒体31の半径、Lは円筒体31の厚さ、ωは回転角
速度である。 P=Cm×ρ×R4 ×L×ω3
【0020】また、抵抗係数Cmはεを表面粗さとする
と、次式で表される。ただし、Nは円筒体31の反射格
子の周期数である。 多面体:Cm=4.07/N1.6 円筒体:1/Cm1/2 =1.2+2.3×log(R/ε)
【0021】いま、表面粗さεをレーザー波長と同程度
のlμmにすれば、例えば直径20mmの偏向素子とし
て12面多面鏡では抵抗係数Cmは0.076となり、本
実施例の円筒体31では抵抗係数Cmは0.0092とな
るので、偏向素子に基づく損失を1/8程度に低下させ
ることができる。
【0022】このようにして、従来の高速回転領域にお
いて多面鏡の内接円径と外接円径の差により周囲の流体
の流れが乱れて生ずる風損を解消することができるの
で、光偏向器の回転損失を非常に小さく押さえて、近年
の要求に対応する光偏向器の高速化を実現することが可
能となる。
【0023】図4は第2の実施例のオーバフィールド型
光学系の主走査方向から見た平面図、図5は副走査方向
から見た側面図を示し、第1の実施例と同じ部材は同じ
符号を付している。本実施例では、円筒体31の反射格
子31aに入射するレーザー光が、主走査方向に発散状
態とされている。即ち、レーザーユニット32から出射
したレーザー光を、コリメータレンズ39で平行光とせ
ずに若干発散状態にしておく。更に、円筒体31上に形
成する反射格子31aには、円筒面のパワーと発散光束
のパワーの両方を合わせたものを相殺するようなパワー
を設定されている。
【0024】このように構成することにより、本来のコ
リメータレンズの役割をコリメータレンズ39と反射格
子31aに分散させることができるので、コリメータレ
ンズ39を小型化することが可能となる。
【0025】第1、第2の実施例における偏向面は、偏
向面として機能する円筒体31に形成した反射格子31
aの中でも、最も低コストで加工可能な形状となるの
で、精密プレスやレプリカ等の種々の方式を利用して、
従来の多面鏡と同等又はそれ以下のコストで製造するこ
とができる。
【0026】図6は第3の実施例の回転駆動系の断面図
を示し、動圧発生用溝パターン40aを有する固定軸4
0の周囲の外径側面に、直接反射格子41aを有する軸
受スリーブ41が、その内径面と数μmの隙間を隔てて
相対して配置されている。回転スリーブ41には、ロー
タマグネット42、回転マグネット43が取り付けら
れ、ロータマグネット42、回転マグネット43それぞ
れに対向するステータ44、固定マグネット45が、ハ
ウジング46に取り付けられている。なお、その他の駆
動部分や軸受機能については、図11の従来例と同様で
ある。
【0027】本実施例では、光偏向器における偏向面が
円筒面でよいので、スリーブ回転型の軸受構成におい
て、軸受スリーブ41の側面に直接反射格子41aが形
成されている。これにより、部品点数を減らしてコスト
ダウンを図ることができ、反射格子41aは円筒面でよ
いので、直接軸受部材に一体で形成することにより、多
面体等の偏向素子と軸受部材の固定部における高速回転
領域での位置ずれにより生ずる画像品質の劣化を解消す
ることができる。
【0028】図7は第4の実施例の回転駆動系の断面図
を示し、上部外径面に反射格子50aと動圧発生用溝パ
ターン50bを有する回転軸50が設けられ、回転軸5
0の外径面と数μmの隙間を隔てて、動圧軸受スリーブ
としての機能も有するハウジング51が相対して配置さ
れている。回転軸50の上方には回転マグネット52、
下面にはロータマグネット53が固定され、回転マグネ
ット52、ロータマグネット53にそれぞれに対向する
固定マグネット54、ステータ55が、ハウジング51
に取り付けられている。そして、ハウジング51はベー
ス56上に固定されている。
【0029】本実施例は軸回転型の軸受構成に対応し、
同じ軸受面積でかつ同じ軸受剛性に対して回転体部分を
小さくすることができるので、回転の起動時間や小型化
の点で有利である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光偏向
器は、回転体の円筒面に反射格子を形成することによ
り、従来の多面鏡形状に基づく風損を解消して、一定の
消費電流における回転体の高速回転化の上限を高めるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の光偏向器の斜視図である。
【図2】オーバフィールド型光学系の平面図である。
【図3】側面図である。
【図4】第2の実施例のオーバフィールド型光学系の平
面図である。
【図5】側面図である。
【図6】第3の実施例の回転駆動系の断面図である。
【図7】第4の実施例の回転駆動系の断面図である。
【図8】従来例の光偏向器の斜視図である。
【図9】光偏光装置の斜視図である。
【図10】オーバフィールド型光学系の斜視図である。
【図11】回転駆動系の断面図である。
【符号の説明】
31 円筒体 31a、41a、50a 反射格子 32 レーザーユニット 34 開口絞り 35 シリンドリカルレンズ 36 感光体 40 固定軸 41 軸受スリーブ 42、53 ロータマグネット 43、52 回転マグネット 44、55 ステータ 45、54 固定マグネット 46、51 ハウジング 50 回転軸

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転体の偏向面にレーザー光を入射し、
    前記回転体の回転によりレーザー光を偏向走査する光偏
    向器において、前記回転体の円筒面に反射格子を形成し
    たことを特徴とする光偏向器。
  2. 【請求項2】 前記反射格子は前記回転体の回転軸に略
    平行でかつ前記回転体の円筒面のパワーを相殺する格子
    ピッチを有する請求項1に記載の光偏向器。
  3. 【請求項3】 前記反射格子は前記回転体の回転軸に略
    平行でかつ前記回転体の円筒面のパワー及び入射発散光
    束のパワーを相殺する格子ピッチを有する請求項1に記
    載の光偏向器。
  4. 【請求項4】 前記反射格子は前記回転体の円筒面内で
    周方向に複数の周期を有する請求項1〜3の何れか1つ
    の請求項に記載の光偏向器。
  5. 【請求項5】 前記回転体を回転自在に支持する軸受部
    材と前記回転体とを一体に形成する請求項1〜4の何れ
    か1つの請求項に記載の光偏向器。
JP9150466A 1997-05-23 1997-05-23 光偏向器 Pending JPH10325932A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9150466A JPH10325932A (ja) 1997-05-23 1997-05-23 光偏向器

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JP9150466A JPH10325932A (ja) 1997-05-23 1997-05-23 光偏向器

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JPH10325932A true JPH10325932A (ja) 1998-12-08

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ID=15497541

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JP9150466A Pending JPH10325932A (ja) 1997-05-23 1997-05-23 光偏向器

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JP (1) JPH10325932A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001272344A (ja) * 2000-03-23 2001-10-05 Olympus Optical Co Ltd 二重共鳴吸収顕微鏡

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