JPS63188112A - 走査光学装置 - 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】 （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
−、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（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、はぼモーメン
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面倒れの影響によるピッ
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１０
ａ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ｌ
Ｏｂ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
は一２ａ秒となる。こうしてモータが１回転すると、そ
の反射光束は土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／２５．４ｘＰ／Ｃｘ６Ｏ 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（ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ　、　
）Ｃ＝回回転面鏡の面数 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　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ　、と
して３００ＤＰＩでＣ−６のとき、Ｎ＝２３６２．２ｒ
ｐｍ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（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。

また、プリンターのプロセススピードが小さくても回転
鏡を最適回転数範囲で使用することができるレーザービ
ームプリンタの走査光学装置を一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、回転して光を偏向する光
偏向手段により被走査部を走査する走査光学装置におい
て、上記光偏向手段は側部に曲面部と平面部を有する回
転ミラー部材を有し、平面部を光走査に使用し、曲面部
は光走査に使用しないことを特徴とするものである。

更には回転して光を偏向する光偏向手段により被走査部
を走査する走査光学装置において、上記光偏向手段は回
転多面鏡を有し、この回転多面鏡の一部の面を光走査に
使用し、他の面は光走査に使用しないことを特徴とする
ものである。

（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、ｌはモールド成形されたハウジングで、こ
のハウジングＩの側壁に半導体レーザ光源２が設けられ
、ハウジングｌ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、ファイバー
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■ｌから■２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、本発明の実施例について詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す簡略図である。

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−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２
ｂ秒で同じである。

この実施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、−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ッ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（、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柱状の全
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（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。これによれば部品域が図れるとともに、
更に精度アップが図れる。

また第３図に示すように円柱の一部を平面にカットして
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ットして一方の
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。

倒れ精度は関係な（、モータフランジへの鏡の取付は精
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ッチ
むらを防止できる。

次に第４図を用いて本発明の他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
はフランジ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ッチムラが生じず
、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は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ッチむらを最小限にすることがで
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。

このように三面鏡であればモータのポリゴンミラー取付
は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ットして
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、　　３
ｄは回転軸に対して傾けた面としている。

即ち、第１Ｏ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
スリットして設け、スリッ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は状態
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、本
発明の更に別の実施例を第１０図に示されるレーザービ
ームプリンタに適用した例を説明する。

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ャートである。

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倍信号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倍信号入ると、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−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（
で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２０　ｍ　ｍ　／　ｓ　
ｅ　ｃ　。

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４７２４．４ｒｐｍ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／２５．４ｘＰ／Ｃ
ｘ６０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ックを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。

この実施例において、ポリゴンミラーは６面にとことが
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。

また、レーザービームプリンタのプロセススピードと回
転多面鏡の面数がどのような関係にあっても、回転多面
鏡を高速の安定回転で使用することができる。

【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。゛ 第３図 第４図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転して光を偏向する光偏向手段により被走査部
   を走査する走査光学装置において、 上記光偏向手段は、側部に曲面部と平面部を有する回転
   ミラー部材を有し、平面部を光走査に使用し、曲面部は
   光走査に使用しないことを特徴とする走査光学装置。
2. （２）上記光走査に使用する平面部は一面のみである特
   許請求の範囲第１項記載の走査光学装置。
3. （３）上記光走査に使用する平面部は対向する２面であ
   り、この２面は上記ミラー部材の傾斜方向と平行に設け
   られる特許請求の範囲第１項記載の走査光学装置。
4. （４）回転して光を偏向する光偏向手段により被走査部
   を走査する走査光学装置において、 上記光偏向手段は回転多面鏡を有し、この回転多面鏡の
   一部の面を光走査に使用し、他の面は光走査に使用しな
   いことを特徴とする走査光学装置。
5. （５）上記使用する面は一面のみである特許請求の範囲
   第４項記載の走査光学装置。
6. （６）上記使用する面は対向する２面であり、この２面
   は上記ミラー部材の傾斜方向と平行に設けられる特許請
   求の範囲第４項記載の走査光学装置。
7. （７）上記回転多面鏡の一面おきに使用する特許請求の
   範囲第４項記載の走査光学装置。
8. （８）上記回転多面鏡の複数面おきに使用する特許請求
   の範囲第４項記載の走査光学装置。