JPS6080819A - １つの面上の２回の反射によるボウを生じない動揺の修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １艶立且亘ＩＬ 本発明は、出力走査線に曲りすなわちボウ（ｂｏｗ）効
果を生じないで、多面反射面（ｆａｃｅｔ　）の動揺（
ｗｏｂｂｌｅ）効果が排除されるようになされたシリン
ダーすなわち円筒形光学系を有しないピラミッド型多角
形走査装置に関する。

従来技術 近代的な走査装置は益々正確になっているが、他方では
益々複雑になり、＾値になっている。成るラスター走査
光学結像装置においては、レーザーおよびこれに組合さ
れる光学レンズから得られる平行光光源からの光線が回
転する多角形走査装置に入射して、この走査装置がその
回転運動によって反射光を、回転する多角形の中心に近
い軸線の廻りに回転させるようになっている。この反射
された光線は結像装置の入力端部にある文書を走査する
のに利用され、または出力端部の電子写真ドラムのよう
な感光媒体上に入射させるのに利用される。゛光学的フ
ライングスポット結像装置すなわち移動点利用結像装置
における種々の光学的およびその他の歪曲作用を排除す
るための多数の装置が提案され、開示されている。

従来技術の問題点 例えば、本願の発明者および譲受人に付与された［反射
型ピラミッド形誤差補正装置を有する走査装置］と題す
る米国特許第４．２４７，１６０号には、多角形走査装
置および感光面の間に配置されるポジティブシリンダー
ミラー（ｐｏｓｉｔｉｖｅｃｙｌｉｎｄｅｒ　ｍ１ｒｒ
ｏｒ　）を有するレザービーム走査装置が記載されてい
る。交叉走査面（ｃｒｏｓｓ　５ｃａｎｐｌａｎｅ　）
内ではパワーすなわち屈折力を有するが、走査面自体内
にはパワーを有しないこのポジティブシリンダーミラー
は、著しい交叉走査フィールドの湾曲を生じないで多角
形走査装置の隣接する面の間の角度的整合誤差に基づく
走査と走査との間のスポット位置誤差を最少限になす。

さらにこのシリンダーレンズは軸受の不正確により装置
に導入される動揺効果を修正するのに利用され、モータ
ーと、回転される多角形との間に運動を与えるのに利用
され、また回転する多角形自体の面上に実際の反射面を
研磨４するのに利用される。動揺効果は不均一なラスタ
ー走査を生じ、入力または出力端部に使用される時に出
力走査線の不規則な配置状態を生ずる。

東京のキャノン株式会社は多角形の面の傾斜精度を５秒
の角度だけ改善し、面から受光部までの距離を減少させ
ることによって動揺の修正の必要性を排除した。南ニス
氏および蓑浦ケイ氏の会報５ＰＩＥ光学装置工ンジニア
リング第１９３巻第２０２−２０８頁（１９７９年）参
照。動揺は角度的な誤差であるから、前述の距離の減少
は動揺による横方向の変位を減少させる。この距離は面
の数を減少させて、それぞれの曲に対する走査角度を増
加させ、与えられた走査に対するレンズの焦点距離を減
少させることによって動揺が減少されるのである。この
会報においては著者は８個の面の多角形を使用したこと
を示している。

シリンダーレンズを省略することは（１）走査および発
受走査面を個々に独立して焦点合せを行う必要性ノを排
除して整合時間を短縮させ、（２）レンズ素子の数を減
少させ、（３）シリンダーよりも製造が安価な回転対称
的な（球面の）レンズのみを使用し、著しく製造および
組立費用を低減させるのである。さらに、キャノンが使
用した短い多角形受光部の距離は実際上折りたたみミラ
ーの必要性を排除し、８個の面の多角形は１８個の面の
多角形よりも安価である。多角形を製造して使用するた
めに費用を増大させ、または原価を増大させ、さらに多
額の費用を払うことによって走査装置の残余の原価が減
少されるのである。

動揺を排除するためにアグファゲバルト（Ａ　Ｇ　Ｆ　
Ａ　−Ｇｅｖａｅｒｔ　）の作業者は面における２重の
反射を利用している。１つの面から反射の後で、第２ｕ
目の反射を行うためにミラーを配置することによってビ
ームは同じ面に戻されるのである。アグフ７ゲバルトに
譲渡されたミュウセンその他に対する米国特許第３．８
９７．１３２号参照。もし、面の反射の間に偶数の反射
があれば、第一の反射にて心入された動揺は第二回目の
反射によって相殺される。この相殺は走査の中央位置に
おいて正確であって、第二回目の反射における動揺角は
第一の反射にＪ３ける動揺角と同じ値を有する。面が走
査の中央位置から回転されるにつれて、第二回目の反射
における動揺角は、第一回目の反射における動揺角より
も小さくなり、相殺作用は無くなる。しかし、多角形の
１つの回転角度全体にわたって、動揺の修正は殆ど正確
である。

ミュウセン特許は動揺を、回転軸線との平行状態からの
面の偏ｇ４ｆｆｉとして定義している。したがってミュ
ウセンの面は軸線に平行でなければならず、この特許は
ドラフト角（ｄｒａｆｔ　ａｎｏｌｅ　）を考慮してい
ない。零ドラフト角の多角形においてビームが交叉走査
方向に位置をずらされる時には、ボウは回避できない。

ミュウセン特許の実施例が解析される場合には動揺は走
査全体にわたって良く修正されるが、ボウが過大で、あ
ることが示されるのである。２２．９ｃｍ　（９ｉｎ）
の走査線の両端は交叉走査方向にて走査の中央位置から
少なくとも１　、９ｃｍ　（３／４　ｉｎ）だけ変位さ
れる。

発明の目的 本発明はボウ効果を有しないようにして１つの面上の二
回反射によって動揺効果を修正されるようになされた動
揺修正装置を提供することを目的とする。

ル且辺ＪＩ！ 本発明により、ボウを有しないで面からの二回反射によ
りｉｌ＋揺の修正を行うための多角形装置がここに説明
される。回転軸線に実質的に平行な面を有する回転する
多角形の回転軸線に直角に光源の光線を入射させる代り
に、殆ど回転軸線に平行な光源からの光線が予め定めら
れたドラ７１−角を有する面を有する回転多角形に入射
されて反射され、その際にさらに他の２回の反射によっ
て光線が同じ面に再度入射され、これにより動揺が前述
と同様に修正されるが、その際にボウ効果が生じないの
である。

の　の・　た雪 本発明の１！！解をさらに良好になすために、添付図面
を参照して以下に本発明の望ましい実施例が説明される
。

ボウ効果を減少させるために、本発明者は３つの設計変
数すなわち（１）第一の反射における入射角と、（２）
第二回目の反射における入射角と、（３）約６０度の走
査角（走査の中心からそれぞれの側に３０度）にわたる
ボウの完全な修正を与えるドラフト角との間に種々の関
係があることを発見したのである。これらの関係が総て
の可能な設計態様を包含するのである。

数学的には、ボウは幕級数によって表すことができる。

すなわち Ｂ＝ａＳ　２　＋ｂＳ’　＋ｃＳ　６　−　−　−　−
　−但しＢは直線性からの走査線の偏Ｑｆｆｉ、Ｓは走
査角、ａは２次の項の係数、ｂは４次の項の係数、Ｃは
６次の項の係数等・・・・・・である。ボウは走査の中
心に対して対称的であるから、この幕級数には偶数の次
数しか無い。奇数の次数は、Ｓが符号を代える時に符号
が変化し、対称性が失われるから、含まれない。

最大の影響は２次の項から来る。もし、ａが零であれば
、ボウは走査の中心に近い数度の角度にわたって零であ
る。第３図で１２を付された曲線は２次の項の係数ａを
零になす入射角の間の関係を示す。この曲線において二
回目の反射（Ｉ２）の入射角は一回目の反射（Ｉ１）の
入射角に対してプロットされている。ドラフト角は２次
の項に影響を与えない。走査角を小さく保持することに
よって、高い次数のボウは２５．４ｃ！ｎ（１０ｉｎ）
以上にはならない走査の両端で０．２５４４（０，０１
ｉｎ）以下に保持されることができる。

さらに、もしＢが零であれば、ボウは走査の中心から２
０または３０度にわたって零であり、更に大なる走査角
にわたっても著しくはない。このことは走査角に対する
拘束作用を排除する。第３図にてり、Ａ、で示された曲
線は、係数すを零になす入射角とドラフト角（Ｄ、Ａ、
）との間の関係を示す。残余の６次のボウは最も極端な
走査装置の応用分野を除いて著しいものではない。

本発明の実際の実施例においては、ボウを正確に零にな
す必要は無い。もし第３図の関係が近似的に満足される
ならば、ボウは多くの応用面で充分に許容可能な程小さ
くなる。

第３図に示される２つの関係を満足させる１例の設計が
進められた。１１の値は８０．６２９５度で、Ｉ２の値
は７．０度で、Ｄ、Ａ、が８．０１度であった。２３ｃ
ｍ（９ｉｎ）の長さの線を描く２０度の走査にわたって
ボウは何処においてもＯ，０ＯＯ０２５４＃ｍ　（１ｉ
ｎの自万分の二）よりも小さかった。

本発明の新規なりＩｒ１ｉは従来使用されていた方法よ
りも安価な方法で面の動揺効果を修正する点にある。動
揺の修正は走査の中心で完全である。何故ならば、面の
動揺による第一の反射におけるビームの角度的な偏倚量
は第二の反射にて正確に除去されるからである。しかし
、走査の中心から離れた位置では第一の反射におけるビ
ームは第二回目の反射の時とは同じ平面にない。面はそ
れぞれの平面内で異なる角度の傾斜を有し、実際の効果
は、第一の反射におけるビームの角度的な偏倚量が第二
回目の反射の時に完全には相殺されないのである。この
ことは若干の残留動揺量を残し、この残留動揺量は走査
角の二乗に比例する。この等式は Ｗ＝ｋＳ”　Ｂ 但しＷは動揺ミリラジアン、ｋはミリラジアン／（走査
角ラジアン）２／（面の動揺ミリラジアン）、Ｓは走査
角ラジアン、Ｂは面の動揺ミリラジアンである。走査角
は、走査の中心を零とした時の走査の中心に対比される
面から第二回目に反射された後のビームの方向である。

幕級数は、２次の項が著しく大きくこの２次の項を終ら
せる有効な手段がないので高い次数の項は示されていな
い。

動揺は幕級数における走査角および１１のみの関数であ
る。動揺は、勿論ボウが１１と同様にＩ２およびり、Ａ
、の値によって強く影響はされるけれども、Ｉ２および
り、Ａ、の値を変化させることによって僅かしか影響さ
れない。

係数にの値は１１の関数として第４図に示されている。

この係数にの値は１１＝０における０、１４５の値から
１１＝９０度におけるＯまで変化する。１１＝９０度の
値は有用な点ではない。

何故ならば走査角は常に零であって、走査装置は走査が
できないからである。しかし、図面から、第一の反射に
おける入射角が大きい時に動揺が成る与えられた走査角
に対して減少されることは明らかである。

本発明の１実施例が走査の中心を通る断面図である第１
図に示されている。回転げる多角形１２は中心１２Ｃ／
Ｌとして示された線の廻りを回転するように示されてい
る。この多角形は如何なる数の面を有することもできる
が、この実施例においては回転する多角形は８個の別々
の面を有する。

ミュウセンに示されたようにそれぞれの面が回転軸線す
なわち図示されるような中心１１１Ｃ／Ｌに平行な平面
を有する代りに、面は「ドラフト角」（ｄｒａｆｔ　ａ
ｎｏｌｅ　）　（Ｄ、　Ａ、　）として示される角度だ
け中心線に対して傾斜されている。回転する多角形１゛
２の１つの面２２に当接する光線はレーザー１ｏからの
光線である。図解を容易にするためにレーザー１０と面
２２との間に光学系は示されていないが、選択されたレ
ーザーの型式に関係して若干の光学系が必要となる。前
記レーザーから来る光線１は中心線と同平面であって回
転する多角形１２の面２２に指向される。光線は多角形
の面に当接し、垂線に対して入射角に等しい反射角で反
射されるようになされる。角ａ１１は第１図ではレーザ
ー１０からの光ｔａ１および面２２に対する垂線により
決定される面２２の表面と光線１との間の角度として定
義される。

前記１１のこの定義に対して、面２２に対する垂線は図
面の紙面内にあって、中心線Ｃ／Ｌおよび光１１１と同
平面にあるようになされている。この垂線のこの位置は
走査の中心として定義されている。光線が面２２によっ
て反射された後で、この光線はミラー面１８に入射され
る。したがって光線２は面２２によって反射された光線
である。

光線１は多角形の位置に無関係に空間内で定位置にある
けれども、光線２は多角形が回転するにつれて回転する
。ミラー面１８は、光線２が面２２を走査する間に常に
ミラー面に入射するように紙面に垂直な方向に充分大き
くなければならない。

光線２はミラー面１８から反射されて光１１３として示
されるようになっている。面１８から光線３はミラー面
２ｏに入射され、この光線はミラー面２０から第１図に
示されるように光線４として反射される。光線３は光線
２と同様な角速度で回転しているから、ミラー面２０は
走査の間に光線３を反射できるように面１８よりさらに
大きくなければならない。何故ならば面２０は面１８よ
りも光学的に面２２からさらに遠いからである。ここで
光線４は面２２に、光１１１２として面２２から反射さ
れた詩と同じ角速度にて移動している。面２２は、光線
４の総ての位置にてこの光線を捕捉するように走査方向
にミラー面２０よりもさらに大きくなければならない。

ミラー１８および２０および面２２の間の間隔は、ミラ
ーおよび曲が過大に大きくならないように小さく保持さ
れなければならない。未充満（ｕｎｄｅｒｆ　ｉ　ｌ　
ｌｅｄ　）の面を有する走査装置を設計できる当業者は
如何にしてミラーおよび多角形が過度に大きくならない
ようにレーザービームパラメーターの正しい値を選択す
るかの方法を知っている。

光線４は走査の間に面２２に入射する多くの角度を有す
る。何故ならば、光線４は多角形が回転する際に回転す
るからである。これらの角度の内の１つのみが第１図お
よび第３図にて１２として定義されていて、この角度は
光１！ｉ１４と、第１図におけるような図面の紙面内に
ある面２２に対する垂線との間の角度である。面２２に
よって再び反射された後で、光線４は面対面の動揺を修
正され、同時にボウを有しない光線５となる。

１町立力１ 本発Ｉｌｌによる動揺を修正し、ボウを無くす光線５の
有する特性は第１図の紙筒に投影される時（走査位置の
中心）光線５自体が常に平行であることである。走査の
間の種々の位置にて光線５は面２２の表面上を動き、走
査位置の中心上の投影は光線５の位置から平行移動され
るが、平行移動の間に光線５はそれ自体平行に保持され
る。もし、面２２に続く面（２２’　）が面２２とは異
なるドラフト角を有する場合、またはもし多角形を支持
する軸受が中心線に傾斜を与えるならば、面２２′から
の光線５′の投影は第１図に示されるように光線５の投
影から変位される。しかし、光ＦＡ５’は光線５に平行
に保持されるのである。

光線１を包囲するビームは平行になされていて、このビ
ームの総ての光線は互いに平行である。ミラー１８およ
び２０の表面および面２２の表面は光学的なパワーすな
わち屈折率を有しない平らな面である。したがって光線
５を包囲するビームも平行になされている。面２２に続
く走査レンズは文書または受光面に対して小さいスポッ
トとして光線５の廻りの平行になされたビームの平行な
光線を結像すなわち焦点合せする。

光線５′の投影およびこの光線５′の廻りに平行になさ
れたビームは光線５の投影に総て平行で、したがってま
た光線５の廻りのビームとして同じ小さいスポットとし
て結像される。総ての光線の紙面上の投影は文書または
受光面にて同じ点にあるから、三次元の空間において、
これらの総ての光線は総て紙面に垂直な直線上に位置す
る。このものは文書または受光面における走査線であっ
て、これが直線であるから、ボウが無いのである。面２
２′は面２２とは異なるドラフト角を有し得るが、面２
２′からの走査は面２２の走査に重畳されて、これによ
り文書または受光面上には動揺が生じないのである。

面が回転軸線に平行になされる通常の多角形に対しては
、この多角形の面から反射される光線の角速度は多角形
自体の角速度が一定であれば、一定である。本発明にお
いては、光ａ５の角速度は一定であるが、たとえ多角形
の角速度が一定であっても走査の端部においては走査の
中心におけるよりも遅くなされる。もし通常の多角形に
続く走査レンズが光学的な歪を有しない場合には、文書
または受光面における走査スポットの速度は一定ではな
い。走査スポットは走査の中心におけるよりも走査の端
部においてさらに速くなる。何故ならば、このスポット
は走査の中心におけるよりも走査の端部において、多角
形からさらに大なる距離を隔てられているからである。

本発明の利点は、走査の端部におけるスポットの速度が
走査の中心における速度に近くなされることである。通
常の多角形の走査レンズに対する程の光学的歪は走査レ
ンズの設計に必要ではない。

さて、第２ａ図および第２ｂ図を参照すれば、第１図の
概略的図面に示される実施例の実際の実施方法が示され
ている。第２ａ図は、１つの軸線上のモーター３０（第
２ｂ図）が回転可能の多角形１２を矢印によって示され
る方向に回転させる。

レーザー１０が光線１を発し、この光線１は面２２に指
向されるが、その際にこの光線はミラー１８の面に向か
って入射される。光線は次にミラ−２０に向けて反射さ
れ、ここで光線は面２２に戻るように反射される。光線
が第２回目に面２２に入射された後で、この光線は光線
５として右方に指向される。図解を容易になすために光
１！！２−４には符号を付与されていないが、その光路
は明確に示されている。レンズ１４および１６が第２ａ
図に示されている。第２ｂ図は第２ａ図に示され、説明
された装置の頂面図を示し、この図面には回転多角形１
２、反射面１８および２０がレンズ１４および１６とと
もに示されている。多角形１２のドラフト角によってレ
ーザー１０からのシリンダー光線は第２ｂ図に示される
ように多角形の面の回転移動部分の一部を通って走査さ
れる。

本発明は特定の実施例を参照して説明されたが、当業者
には本発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の
変更が可能であり、構成要素が等刷物と置換えられ得る
ことは理解されなければならない。さらに、本発明の実
質的な教示から逸脱しないで多くの修正を行い得るもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理による回転多角形装置の代表的な
概略的説明図。 第２ａ図および第２ｂ図はそれぞれ実際に構成され得る
態様の回転多角形装置の側面図および頂面図。 第３図および第４図は本発明のミラーおよび反射面の種
々の角度の間の種々の関係を示す代表的な曲線を示す線
図。 １．２．３．４，５．５’・・・光線 １０・・・レーザー １２・・・回転多角形 １４．１６・・・レンズ １８．２０・・・ミラー ２２．２２’・・・面 ３０・・・モーター 代理人　浅　村　皓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転軸線を有する多面ミラー組立体と、前記釜　３゜面
   ミラー組立体に向って光線を導入し、前記光線が前記多
   面ミラー組立体の面によってそれぞれ反射されるように
   なすための光源と、前記多面ミラー組立体の面からの反
   射される光線の通路内に配置される第一のミラーと、前
   記第一のミラーから反射される光線の通路内に配置され
   、前記反射される光線を前記多面ミラー組立体の同じ面
   に戻すように反射させる第二のミラーとを含み、前記第
   二のミラーによる最後の反射光線が前記多面ミラー組立
   体の回転の円弧の予め定められた範囲の走査光ビームと
   なされるようなボウ効果の無い回転ミラー走査装置の動
   ｍ誤差の修正装置において、前記多面ミラー組立体がミ
   ラーの面より成る多角形の配列体を含み、前記ミラーの
   面が前記多面ミラー組立体の回転軸線に対して予め定め
   られたドラフト角を有し、これにより前記走査光ビーム
   が動揺効果もボウ効果も有しないようになされているこ
   とを特徴とする回転ミラー走査装置の動揺誤差の修正装
   置。