JPH03177811A - 光偏向装置の製造方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はレーザプリンタ等の装置に用いられる走査式
光学装置、特に、半導体レーザ素子からの先ビームを走
査対象物へ導く光偏向装置の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、レーザプリンタなどの装置に組込まれる走査式
光学装置は、光ビームを走査対象物に偏向する光偏向装
置を備えている。この光偏向装置では、入射された光ビ
ームは等角速度で走査するために回転多面、鏡（ポリゴ
ンミラー）が用いられる。この回転多面鏡は、モータの
回転軸に固定された複数の非平面形状の反射面を有する
多面鏡であって、感光体の記録面に記録すべき情報を偏
向走査する。

従来、この種の多面鏡としては、６或いは１０面の反射
面を有する同転多面鏡が知られている。この回転多面鏡
は、感光体の副走査方向における回転速度（周速）と比
べて非常に高速（例えば１６．０００ｒ、９．ｉ、）で
回転している。また、一つの面によって走査される線幅
、即ち、主走査方向における一回のスキャンによって感
光体に照射される光ビームの幅は、数１０μ〜概ね１０
０μと非常に狭く、また、反射面形状が非平面であるか
ら走査対象物に走査される光ビームのビーム径の変化を
考慮して、各反射面と回転軸の中心からの距離の変動は
、概ねＳｔｒｍ以内に押さえれれている。従って、回転
軸と多面鏡の固定に際しては、多面鏡自身の偏心或いは
反射面の倒れを吸収する必要性から高精度に位置決めさ
れている。この位置決めにあっては、回転多面鏡を回転
軸に圧入するなどの方法が用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、回転軸と多面鏡の固定に際しては、多
面鏡自身の偏心或いは反射面の倒れを吸収する必要性か
ら高精度に位置決めされている。

しかしながら、多面鏡を回転軸に圧入するに際して、僅
かに傾いた状態で或いは偏心した状態で挿入されること
により歩留りが悪くなるという問題がある。また、多面
鏡が回転軸の中心に固定された場合であっても、回転軸
がモータに対して傾いて配置される場合には多面鏡の回
転に対して同期して発生する軸振れが生じるという問題
がある。

この結果、多面鏡を回転軸に挿入する際の歩留りの低下
及びモータの軸振れを吸収するために用いられる高価な
ダイレクトベアリング等によってコストが高くなってし
まう。

この発明は、光偏向装置に用いられる回転多面鏡とこの
多面鏡を回転させるモータの回転軸とを簡！１１な方法
でしかも高精度に位置決め可能な光偏向装置を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、光源
からの光ビームを走査対象物に対して走査する光偏向手
段を備え、この光偏向手段は非平面で形成される光反射
面を有し、且つ、４Ｘｍ個（ｍは自然数）で形成される
ことを特徴とする光偏向装置が提供される。

（作用） この発明によれば、光偏向装置に用いられる回転多面鏡
と、この多面鏡を回転させるモータの回転中白とを固定
するに際して、凸状に形成される反射面の数が４の倍数
で規定されることから、第一の対をなす反射面の平行移
動とそれ以外の対をなす反射面（即ち第一の対をなす反
射面と直交する）の反射特性が分離される。従って、偏
心或いは傾きが簡単な調整で除去されるとともに容易に
位置決め可能になる。また、回転軸とモータの固定の際
に軸振れが生じた場合であっても、回転多面鏡と回転軸
の僅かな調整によって所定の許容範囲内に調整可能とな
る。従って、光偏向装置の組立て及び調整が簡素化され
、装置全体のコストが低減される。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第２Ａ図及び第２Ｂ図には、この発明の一実施例である
走査式光学装置が示されている。第２Ａ図は、この走査
式光学装置の副走査方向における偏向角０＃の状態にお
ける断面図、第２Ｂ図は、第２Ａ図に示した装置のカバ
ーを取除いた状態の底面図である。

第２Ａ図及び第２Ｂ図を用いて、光学装置の詳細を説明
する。この光学装置は、光学装置を形成する光学部材を
保持する枠体２を備えている。この枠体２は、光源即ち
半導体レーザ素子４及びガラスレンズＩ２を収容する鏡
筒６、この鏡筒６即ちレーザ４及びガラスレンズ１２と
対向する一対のシリンダレンズである第１プラスチツク
レンズ１４及び第２プラスチツクレンズ１Ｂを有し、レ
ンズ１４及びレンズ１６が一体形成されたシリンダユニ
ット８を備えた第一結像光学系、第一結像光学系からの
光ビームを走査対象物へ走査するアキシャルギャップ型
のスキャナモータ４４のロータ上に配置され反射面が非
平面に形成された多面鏡であって、所定の方向に回転さ
れる光偏向装置、及び、第３プラスチツクレンズ１８、
折返しミラー２１及び防塵ガラス２２を有し、多面鏡４
２によって走査対象物に向かって走査された光ビームを
集束させる第一結像光学系を同一平面内に保持している
。

半導体レーザ素子４（以下ＬＤとする）から放射された
光ビームは、ガラスレンズ１２によって集束光或いは平
行光に変換され、主走査方向へは負のパワーを有し副走
査方向へは僅かに負のパワーをＨする第１プラスチツク
レンズ１４へ導かれる。

レンズ１４を通過した光ビームは、主走査方向において
は平行光或いは集束光に、また、副走査方向では集束光
に変換され、この第１プラスチツクレンズ１４と第２プ
ラスチツクレンズ１６の間に配置された折返しミラー２
０を介して、主走査方向に関しては正のパワーを有し、
副走査方向に対しては負のパワーを有する第２プラスチ
ツクレンズ１Ｂへ導かれる。

レンズ１６を通過した光ビームは、主走査方向及び副走
査方向ともに集束光に変換され、主走査方向の断面が凸
で半径Ｒの円筒面の一部を反射面として自゛する４面の
同転多面鏡である偏向反射鏡４２へ導かれる。この回転
多面鏡４２には、回転多面鏡４２のみを用いた場合に、
図示しない情報記録媒体面上における像面湾曲が像面よ
りも「−」側に補正されるように、曲率Ｒが与えられて
いる。即ち、一般に、回転多面ｍ４２のみが用いられて
像面湾曲が補正されるには、Ｒを回転多面鏡の反射面の
内接円の半径とし、上記回転角θの際の偏向点から情報
記Ｍ媒体面までの距＃！Ｚ、が２゜−２，で示されると
き、回転多面鏡の回転角がＯのときの偏向点から情報記
録媒体面までの距離Ｚｏと上記回転角θの間に、 Ｒ／Ｚ ＝１１／ｃｏｓθ十ＣＯＳθ／（１＋ｃｏｓθ）−１）
の関係が成立つ必要があり、右辺は、すべてのθに対し
て０．５以上になってしまう。その結果、ｆθ特性−（
ｈ−ｆθ）／ｆθＸ１００で示されるｆθ特性は、回転
角θの絶対値が大きくなるにつれて、「−」から「十」
側へ大きく移動することになる。従って、中心部よりも
端部で屈折率の大きな一種のｆθレンズが必要になり、
このようなレンズを挿入すると、回転角θが大きくなる
につれて像面湾曲が回転多面鏡側へ移動するという問題
が生じる。

このため、この実施例では、回転多面鏡４２のみを用い
たばあいには光偏向装置の回転角θが大きくなるにつれ
て像面湾曲が回転多面鏡と反対の側即ち「−」側へ移動
するように反射面の曲率Ｒが設定され、その後、図示し
ない一種のｆθレンズによってｆθ特性及び像面湾曲が
補正されている。

この曲率Ｒは、第２Ａ図に示されているように回転多面
鏡の回転角θが０″のときの偏向点から情報記録媒体面
までの距離Ｚｏと上記回転角θの間に、Ｒを回転多面鏡
の反射面の内接円の半径とするとき、 Ｒ＜０，５Ｚ の条件をみたすことが好ましく、この実施例では、Ｒ−
７９，６５，Ｚ−１８７，１２ が与えられている。

同転多面１！１４２へ導かれた光ビームは、第２結像光
学系の面倒れを補正する一種のｆθレンズである第３プ
ラスチツクレンズ１８へ向かって反射される。このレン
ズ１８は、主走査方向へは反射面の回転角θに対して像
高を比例させたｈ−ｆθを満たす形状で、副走査方向へ
は主走査方向への偏向角が大きくなるに連れてパワーが
小さくなる曲率が与えられた一種のｆθレンズであって
、主走査方向においては前記光ビームの像面湾曲の影響
を低減し、且つ、歪曲収差を適切な値にするとともに、
−〇走査方向では前記光ビームが感光体１Ｂに照射され
る際の感光体のすべての面上における面倒れ補正面を一
致させる。

レンズ１８を通過した光ビームは、第２の折返しミラー
２２で反射され、光学系ハウジング２内のレンズなどを
密閉するための防塵ガラス２４を介して、情報記録媒体
即ち感光体３０へ導かれる。感光体３０は図示しない他
の駆動源によって駆動され所定の方向に回転し、その外
周面に画像が露光される。

この感光体３０に露光された画像は、図示しない顕像手
段によって現像され転写用材料に転写される。

また、一種のｆθレンズ１８を通過した光ビームの一部
は、主走査方向におけるスキャン毎に図示しない同期信
号検出器へ向かって反射されて水平同期が検出される。

第１Ａ図及び第１Ｂ図には、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示
されている走査式光学装置に組込まれる光偏向装置５０
の詳細が示されている。モータ本体５２は、走査式光学
系を形成する図示しない光学系ベースに固定されている
。このモータ本体５２は、軸受６０を収容する内筒５４
、回転力を発生させるために内筒に固定されているステ
ータコイル６４、ロータの回転を検出するセンサ６８及
びステータコイルへの図示しない電源供給源を備えてい
る。内筒５４は、両端に軸受が挿入される軸受支持部５
Ｂを有し、この軸受支持部５６に転動体例えばボール、
ローラ等で形成された軸受６０を収容している。この軸
受６０は、その内輪部にモータの同転軸５８を滑らかに
回転可能に支持している。モータの回転軸５８は、軸受
６０の内輪を貫通し、その一端には、モータの回転部分
であるロータ７０及び４或いは８に分割された多面鏡８
０を備えている。この多面鏡８ｏは、回転軸５８と一体
形成され、その回転軸の一端にロータ７０を備えている
。ロータ７０は、モータ本体５２に固定されているステ
ータコイルによって発生される磁界に対して所定の回転
方向へ回転するための磁界を発生させるロータコイル７
２、及び、回転検出センサ６８に回転状態を伝達するマ
グネット７６を備えている。また、モータの回転軸５８
の他の一端は、スラストワッシャ等の滑り材６２を介し
て固定部材６Ｂによってモータ本体５２から抜けないよ
う固定されている。

次に、光偏向装置の動作について説明する。モータ本体
５２のステータコイル６４には、図示しない電源供給手
段によ、って所定の磁界を発生させるための電流が供給
される。同時に、回転軸５Ｂに固定されているロータ７
０のロータコイル７２には、図示しない電源供給手段に
よってステータコイル６４で発生される磁界に対して所
定の回転方向へ回転するための磁界を発生させる電流が
供給される。この２つのコイルに供給される電流によっ
て生じた２つの磁界によって、ロータ７０が所定の方向
に回転する。従って、回転軸５８と一体形成されている
多面ｔ！１ｓｏが所定の方向に回転される。ロータ７ｏ
の回転状態は、ロータ７０に取付けられたマグネット７
Ｂの位置をモータ本体５２に取付けられた回転検出セン
サ８８が検出することで監視される。このセンサ６８で
検出された信号が図示しないモータ制御回路で処理され
、ステータコイルＢ４とロータコイル７２に供給される
電流が制御されてモータの回転数が制御される。この結
果、多面ａＩ８０が所定の回転数で回転される。

第３Ａ図及び第３Ｂ図には、回転多面鏡８０及びモータ
の回転軸５８の固定方法が示されている。第３Ａ図及び
第３Ｂ図に示したように同転多面［８０は、モータの回
転軸５８のを収容する貫通穴８２を有している。この回
転多面鏡８０は、回転軸５８に固定、或いは、一体形成
されているロータ上の座面にばね材８４によって数Ｋｇ
／ｃｊの圧力で押付けられて止め輪８Ｂによって高精度
に位置決めされている。この多面鏡８０は、後述の方法
によって多面鏡８０の中心から反射面Ｍの各面Ａ乃至り
毎のズレが補正されて位置決め固定される。また、この
方法によって、回転軸５８とモータ５２によって発生さ
れる固有の軸振れも除去可能である。

多面ｍｓｏは、金属材料による切削加工、金属材料或い
は樹脂材料による成型加工のいづれの方法で形成されて
も良く、また、樹脂材料が用いられる場合には、光ビー
ムを透過する材料が用いられても良い。この場合、反射
面Ｍに対して例えばアルミニウム等の反射率増加材料が
蒸着され、或いは、液体光輝アルミ等の増反射剤が塗布
される。

この増反射剤の塗布或いは反射率増加材料の蒸着は、金
属材料による切削加圧によって形成される多面鏡にも用
いられて良いことはいうまでもない。

第４Ａ図乃至第４Ｃ図には、回転多面鏡８０及び回転軸
５８の位置決め方法が示されている。第４Ａ図は、４面
の反射面を有する多面鏡８０の第１反射面をａ１１第２
射面をｂ１１第３射面を０５第４反射面をｄとし、互い
に平行な反射面すの接線及び反射面ｄの接線と直交する
軸が基準軸ｕ１同様に、互いに平行な反射面ａの接線及
び反射面Ｃの接線と直交する軸が基準軸Ｖで示されると
き、回転多面鏡８０が本来固定されるべき基準軸Ｕと基
準軸Ｖの交点０が軸Ｕと軸Ｖの交点Ｏにズした状態が示
されている。第４Ｂ図は、回転軸５８及び多面鏡８０を
位置決めする第一の工程を、第４Ｃ図は、同様に第二の
工程を示している。

第一の工程では、多面鏡８０は、軸ｖ（２！準軸Ｖ）に
沿って即ち第４Ｂ図に示したＸ方向に平行に移動される
。従って、軸ズレを含んだ軸Ｕは基準軸Ｕに一致される
。この場合、反射面ａ及びＣと直交する接線を有する反
射面す及びｄは、平行移動されるのみであって、その反
射面の反射特性には変化が生じない。第二の工程では、
基準軸Ｕ（軸Ｕ）に沿って即ち第４Ｃ図に示したＹ方向
に平行に移動される。従って、軸ズレを含んだ軸Ｖは基
準軸■に一致される。この場合もまた、反射面す及びｄ
と直交する接線を有する反射面ａ及びＣは、平行移動さ
れるのみであって、その反射面の反射特性には変化が生
じない。即ち、反射面が４面に形成される多面鏡が用い
られる場合には、対をなす反射面を、その反射面の接線
と直交する方向に移動するに際して、別の（上記第一の
対をなす反射面と直交する）対をなす反射面の反射特性
変化を４慮する必要がなくなる。

第５Ａ図乃至第５Ｃ図には、多面鏡の反射面が６面或い
は８面に形成された場合の多面鏡および回転軸の位置決
めの例が示されている。

ｍｓＡ図には、比較例として６面の反射面を有する多面
鏡が用いられる場合が示されている。この実施例に利用
される多面鏡では、反射面が非平面に形成されることか
ら、第一の対をなす反射面（例えばｅ、ｈ面）を平行移
動することによって第二及び第三の対をなす反射面（例
えばｆ、１面及びｇ、１面）に反射特性変化が生じる。

即ち、第一の対をなす反射面（例えばｅ、ｈ面）に対し
て９０″の位相差を有する面が存在しないことから第一
の対をなす反射面の平行移動と第二及び第三の対をなす
反射面（例えばｆ、１面及びｇ、１面）の反射特性が分
離できないことから各反射面の対を独立して調整するこ
とが困難となり、第−及び第二の調整工程終了後、第三
或いは第四若しくはそれ以上の調整工程が必要となる。

換言すると、第４Ａ図乃至第４Ｃ図に示した４面の反射
面を有する多面鏡が用いられる場合には、対をなす反射
面を移動させても、別の（第一の対をなす反射面と直交
する）対をなす反射面の反射特性変化が生じないが、６
面の反射面を有する多面鏡の場合には、別の対をなす反
射面に反射特性変化を与えてしまう。

第５Ｂ図及び第５Ｃ図には、８面の反射面をＨする多面
鏡が用いられる場合が示されている。この場合も、第一
の工程で■、■面をＸ軸方向に平行移動し、第二の工程
で■、■面をｙ軸方向に平行移動することで、多面鏡中
心はＯ′に移動され、多面ｖ１８０と回転軸５８とが位
置決めされる。

以上説明したように、４の倍数で規定される数の反射面
を有する多面鏡８０が用いるられる場合には、この多面
鏡８０と回転軸５８とは、２つの工程のみで容易に位置
決めされる。さらに、回転軸５８とモータ５２によって
発生される固有の軸振れに対しては、上記位置決め工程
を用いて回転軸とモータの固定位置を微調整することで
、容易に許容範囲内に収めることができる。

（発明の効果） この発明によれば、回転多面鏡とモータの回転軸とが高
精度に位置決めされる。また、部品点数が低減するとと
もに、多面鏡と回転軸との組立て調整が簡素化される。

この結果、装置全体が小形化できるとともに走査式光学
系の重量も低減できる。また、コストも大幅に削減でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、この発明の実施例である第２Ａ図及び第２
Ｂ図に示す光学装置に用いられる光偏向装置の平面図、
第１Ｂ図は、第１Ａ図に示した光偏向装置の断面図、第
２Ａ図は、この発明の一実施例である光偏向装置が組込
まれている光学装置の副走査方向における偏向角０″の
状態を示す平面図、第２Ｂ図は、第２Ａ図に示した光学
装置の底面カバーを取除いた状態の底面図、第３Ａ図は
、多面鏡と回転軸の固定方法を示す平面図、第３Ｂ図は
、多面鏡と回転軸の固定方法を示す断面図、第４Ａ図乃
至第４Ｃ図は、多面鏡と回転軸の位置決め方法を示す概
略図、第５Ａ図は、反射面が６面に形成される場合の多
面鏡と回転軸の位置決めを示す概略図、第５Ｂ図及び第
５Ｃ図は、反射面が８面に形成される場合の多面鏡と回
転軸の位置決めを示す概略図である。 １２・・・有限レンズ、１４・・・第１プラスチツクレ
ンズ、１Ｇ・・・第２プラスチツクレンズ、１Ｂ・・・
第３プラスチツクレンズ、３０・・・感光体、５０・・
・光偏向装置、５２・・・モ 夕、 ５８・・・モータの回転軸、 ８０・・・軸受、 ８０・・・回 転子面鏡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源からの光ビームを走査対象物に対して走査する光偏
   向手段を備え、この光偏向手段は非平面で形成される光
   反射面を有し、且つ、４×ｍ個（ｍは自然数）で形成さ
   れることを特徴とする光偏向装置。