JPH01201620A - 光ビーム走査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリゴンミラーの回転により各反射鏡面から
順次反射される光ビームを走査して画像を読取るもしく
は記録媒体へ画像を記録する光ビーム走査装置に関する
。

〔従来技術〕

一般にレーザから出射された光ビームを画像に照射し、
その透過または反射光を読取る光ビーム走査装置あるい
は光ビームを記録材料へ照射し、画像を記録する光ビー
ム走査装置では、ポリゴンミラーが適用され、このポリ
ゴンミラーに設けられた複数の反射鏡面へ光ビームを照
射すると共に、ポリゴンミラーを回転させることにより
、光ビームの主走査を行っている。また、副走査は画像
あるいは記録材料を移動させて行うようになっている。

なお、ポリゴンミラーから反射された光ビームを副走査
方向への角度変更が可能な反射鏡を介して画像あるいは
記録材料へ照射し、副走査方向に反射鏡を所定角度回転
させて、副走査を行う場合もある。

ポリゴンミラーを回転させることにより走査を行う光ビ
ーム走査装置において、漢字等の精細な画像の読取ある
いは記録に対応するため、解像度をあげることが要求さ
れている。すなわち、例えば、記録装置の場合はビーム
径を小さ（し、−面当りの走査線数を増やし、解像ドツ
ト点数を増加させる必要がある。

解像ドツト数を増加させ、かつ−面当たりの走査時間を
従来通りとするためには、ポリゴンミラーの外径を大き
くして反射鏡面の数を増加させ、従来と同じ回転数でモ
ータを回転させることが考えられるが、ポリゴンミラー
の外径は装置全体のスペース上の問題から限度があり、
あまり大きくすることはできない。ミラーの外径を大き
くせず反射鏡面の数を増やさない場合、ポリゴンミラー
を従来の回転数よりも速く回転させなければ、−面当た
りの走査時間が遅くなることになる。従って、反射鏡面
の数を増やさず一面光たりの走査時間を従来通りに保持
して、解像度をあげるためには、回転数を上げる必要が
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、ポリゴンミラーは、複数の反射鏡面を有
し、この反射鏡面は平面で形成されるため、高速回転さ
せると形状抗力は大きなものとなる。ここで、さらにモ
ータの回転数を増加させ、モータ回転の限界に近い、例
えば２００００〜３００００　ｒ　ｐｍ程度までポリゴ
ンミラーの回転数をあげると、反射鏡面と共に動く空気
の剥離が発生し、また、すでに発生していたものはさら
に増加し、形状抗力を益々増加させる結果となる。この
ため、モータへ加わる負荷が増大し、逆に回転数が低下
してしまう。また、このモータ負荷の増大によりモータ
自体の寿命も短くなり、信頼性の低下につながる。

このため、ポリゴンミラーの各反射鏡面間の稜線部分を
面取り又はＲ形状として、形状抗力を低減させたものが
提案されているが（実開昭５６−５１１４号）、各反射
鏡面間の稜線とポリゴンミラーの両端面との間の角部で
の剥離及び乱流の発生は防止できず、顕著な効果は得ら
れない。さらに、反射鏡面間の稜線部分を面取りあるい
はＲを取った場合、面取りあるいはＲ部分を反射鏡面と
して利用できないため有効な鏡面積が減り、同一回転数
では走査範囲が狭くなってしまう。

本発明は上記事実を考慮し、走査範囲を狭くすることな
く形状抗力を低減することにより、ポリゴンミラーの高
速回転を可能とし、−面当たりの走査時間を長くするこ
となく、複雑な文字等の精細な画像の読取りや記録を鮮
明に行うことができる光ビーム走査装置を得ることが目
的である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る光ビーム走査装置は、ポリゴンミラーの回
転により複数の反射鏡面から順次反射される画像記録用
光ビームを走査して情報を読取るあるいは記録する光ビ
ーム走査装置であって、前記ポリゴンミラーの両端面へ
取り付けられ外径寸法がポリゴンミラーの最大外径より
も大きい円板状のフランジと、前記それぞれのフランジ
の外周部に先端部同士が互いに離間されかつ対向されて
設けられポリゴンミラーの回転時に各反射面間の稜線近
傍に生じる剥離を抑止するリブと、を有している。

〔作用〕

本発明では、ポリゴンミラーの両端面にフランジを取り
付け、このフランジの外径寸法をポリゴンミラーの最大
外径よりも大きく形成し、その外周部にリブを設けたの
で、前記風損に起因する剥離を抑止することができる。

すなわち、ポリゴンミラーの表面に沿って流れていた空
気が下流に向かう圧力上昇のために表面から離れようと
する。

これは、ポリゴンミラーの形状（多数の平面状の反射鏡
面を有する回転体）から見て必ず起こり得る現象である
が、本発明ではこの離れようとする空気をリブによって
抑止し、ポリゴンミラーが高速で回転しても空気をポリ
ゴンミラーの表面に沿って案内させるようにしている。

これにより、風損が減少され、モータへかかる負荷を低
減することができる。

従って、モータを高速回転で使用することが可能となり
、１ドツトの記録媒体への書込時間を短縮することがで
きる。また、これにより、従来と同一の一走査時間での
解像ドツト点数が増加し、例えば漢字等の複雑な文字も
鮮明に記録することができる。

〔実施例〕

本発明は、光ビームを用いた読取あるいは記録装置のい
ずれに適用しても内容に変りはないので、本実施例では
記録装置を用いて説明する。

第１図には本実施例に係る光ビーム記録装置が示されて
いる。

半導体レーザ１０の下流には複数の反射鏡面１２を（ｉ
ｔｆｉえたポリゴンミラー１４が配設され、この半導体
レーザ１０とポリゴンミラー１４との間にはコリメータ
レンズ１６が介在されている。文字や画像情報が収納さ
れているコンピュータや磁気記憶装置（図示せず）から
の信号に基づき、半導体レーザ１０から出射された光ビ
ームはこのコリメータレンズ１６によりコリメートされ
、ポリゴンミラー１４へと至るようになっている。なお
、直接変調可能な半導体にレーザ１０の代りにアルゴン
等のガスレーザと音響型等の変調器を用いて、コンピュ
ータ等の信号により光ビームを変調させることもできる
。

ポリゴンミラー１４は、モータ１８の回転により回転軸
３６を中心に第１図矢印へ方向へ回転されるようになっ
ており、これにより、前記コリメークレンズ１６からの
光ビームは順次複数の反射鏡面１２と対応され、反射さ
れるようになっている。反射された光ビームはその入射
角がポリゴンミラー１４の回転に応じて連続的に変化さ
れるため、これに伴って反射方向が変化することになる
。

この反射方向の変化が下流に配置された記録材料２０へ
の書込の主走査方向となる。記録材料２０としては、金
属薄膜のようにレーザ等の高密度エネルギによって融解
等の熱的変形を生じる物質を記録層として用いた公知の
ヒートモードタイプの記録材料や銀塩方式あるいは電子
写真方式等の感光タイプの記録材料も用いることができ
る。

ポリゴンミラー１４と記録材料２０との間には光学系２
２が介在され、この光学系２２はポリゴンミラー１４°
からの反射光ビームを集光した後、記録材料２０へと照
射させる役目を有している。

すなわち、この集光により、記録材料２０上にドツトが
形成されるようになっている。

記録材料２０の両端部は巻取軸２４．２６へ巻き取られ
ており、その一方の巻取軸２４にステッピングモータ２
８の回転軸２８Ａが同軸的に取り付けられ、記録材料２
０はステッピングモータ２８の駆動力により、第１図矢
印Ｂ方向へ巻き上げられるようになっている。

記録材料２０への主走査は、前述の通りポリゴンミラー
１４の回転によりなされるが、−主走査が終了すると、
すなわち、−反射鏡面の走査が終了する毎に、記録材料
２０はステッピングモータ２８の駆動力により、第１図
矢印Ｂ方向へ所定量巻き上げられ、副走査が行われるよ
うになっている。これを順次繰り返すことにより、記録
材料２０への文字、画像等の情報が記録されることにな
る。なお、副走査はステッピングモータ２８を等速度回
転させて、連続的に行ってもよい。上述の実施例の代表
的なものとして、コンピュータ出力情報をマイクロフィ
ルムに記録するコンピュータアウトプットマイクロフィ
ルム（以下ＣＯＭという）が知られている。

ポリゴンミラー１４はカバー３０で覆われており、空気
中のごみやほこりが反射鏡面１２上へ付着することが防
止されている。カバー３０の周面には所定幅のガラス窓
３２が配設されており、このガラス窓３２から光ビーム
が入射及び反射されるようになっている。

このカバー３０には、その上部に空気流入孔４２が設け
られ、周囲下方に空気流出溝４４が設けられている。な
お、このカバー３０は必ずしも必要ではないが、反射鏡
面や窓ガラス内側面の防摩のためには、取り付けた方が
好ましい。また、カバー３０は、前記空気流入孔４２及
び空気流出溝４４がない所謂密閉型であってもよい。

第２図に示される如く、ポリゴンミラー１４へ回転力を
付与するモータ１８は、中心軸が回転する所謂インナロ
ータタイプが適用されている。モータ本体３４′の中央
部からは回転軸３６が突出されており、その突出された
部分の基部はボールベアリング（図示せず）によって軸
支されている。

このボールベアリングは回転軸３６の軸ぶれを防止し、
回転を円滑にさせる役目を有している。

回転軸３６は高速（例えば１２０００〜３００００ｒｐ
ｍ）で回転され、回転軸３６の中間部に固着されたポリ
ゴンミラー１４を回転させるようになっている。第２図
に示される如く、このポリゴンミラー１４はその両端面
１４Ａ、１４Ｂにそれぞれ、フランジ４０．４２が取り
付けられている。フランジ４０．４２は円板状でその外
径寸法りはポリゴンミラー１４の最大径Ｍよりも若干大
きく形成されている。

フランジ４０．４２の外周には、先端部が互いに対向さ
れるリブ４４．４６が設けられ、これにより、フランジ
４０．４２はその断面形状が略コ字型となっている。光
ビームは前記対向するリブ４４．４６の先端部間の隙間
を通過して、反射鏡面へ入射及び反射されるようになっ
ている。

第３図（Ａ）、（Ｂ）に示される如く、ポリゴンミラー
１４とフランジ４０．４２との関係は、ポリゴンミラー
１４の最大半径ｒ１と７ランジ４０．４２の内周面との
隙間をａ１ポリゴンミラー１４の最大半径ｒ２とフラン
ジ４０．４２の内周面との隙間をｂとすると、ａ　／　
ｂは約０．４〜０．８とされている。また、ポリゴンミ
ラー１４の肉厚寸法をＴ１リブ４４．４６のポリゴンミ
ラー１４の端面からの突出寸法をｔとするとｔ／Ｔは約
０．２〜０．８とされている。

ここで、ポリゴンミラー１４の回転時には、高速で回転
されているため、反射鏡面１２間の稜線部１２Ａで圧力
が急増し、剥離（第３図想像線で示す矢印り参照）が発
生し易い状態となっている。

本実施例では、剥離されようとする空気の流れの方向に
、反射鏡面１２０幅方向中間部を除く両端部に対応して
前記リブ４４．４６が存在しており、剥離流を抑止し、
第３図想像線で示すように案内するようになっている。

以下に本実施例の作用を説明する。

半導体レーザ１０から出射された光ビームは、コリメー
タレンズ１６へ入射し、コリメートされた後ポリゴンミ
ラー１４へと至る。ポリゴンミラー１４はモータ１８の
駆動力で第３図矢印Ｃ参照へ高速回転（例えば１２００
０〜３００００ｒｐｍ）されており、反射鏡面１２で反
射された光ビームは入射角変化に応じて反射方向が変化
し、主走査がなされる。この反射光ビームは光学系を介
することにより記録材料２０上で集光され、この記録材
料２０上にドツトが形成される。ドツトは主走査されて
一生走査が終了すると、ステッピングモータ２８で１ス
テツプ記録材料２０を第３図矢印Ｃ参照へ巻き上げるこ
とにより、副走査がなされる。これを繰り返すことによ
り、記録材料２０には文字等がドツトの集合体により記
録される。

なお、副走査方向の移動は連続であってもよい。

また、本実施例では、ポリゴンミラー１４の両端面１４
Ａ、１４Ｂへフランジ４０．４２を設けているので、反
射鏡面１２と各端面１４Ａ、１４Ｂとの間の角部の形状
抵抗を低減することができる。さらに、この７ランジ４
０．４２には、リブ４４．４６が一体形成され、リブ４
４．４６の先端部同士が互いに対向されているので、反
射鏡面１２間の稜線＠１２Ａに生じる剥離（第３図想像
線で示す矢印りの流れ）を防止することができる。

これを詳細に説明すると、ポリンボンミラ−１４が高速
で回転（２４’０００ｒｐｍ）していると、このポリゴ
ンミラー１４の表面に沿って流れていた空気が下流へと
向かう圧力上昇のため表面から離れようとする。ここで
、本実施例のようなリブ４４．４６が存在しない場合は
、剥離が生じ（第３図８照）　、ポリゴンミラー１４の
回転に抵抗する抗力が増加する。しかし、本実施例では
この剥離されようとする流れをリブ４４．４６によって
抑止し、ポリゴンミラー１４の表面に沿って円滑に空気
を流すようにする（第３図矢印Ｃ参照）。

これにより、形状抗力は減少し、ポリゴンミラー１４の
回転によるモータ１８への負荷を低減することができ、
寿命ものばすことができる。

これにより、１ドツトの書込時間が早くなり、解像点数
を上げることができる。また、記録材料２０の一面光た
りの走査時間は変更されず、従来と同一の走査時間で漢
字等の複雑な文字も群間に記録することができる。さら
に、高速回転に余裕があれば、その分だけ反射鏡面１２
の面数を少なくすることもできるので、製作が容易とな
る。

前述のＣＯＭでは、マイクロフィルムに記録された画像
は拡大されて用いられるので、記録材料２０上のドツト
は１ｍｍ当り３００〜６００ドツトの解像度が要求され
、しかも記録速度は１秒当り０．５〜３画像面必要とな
る。このように、高解像度で高速の記録を要求される装
置において、本実施例の如きポリゴンミラーを適用する
と特に優れた効果が得られる。

なお、本実施例では、リブ４４．４６を円板状のフラン
ジ４０．４２の外周からフランジ４０．４２に対して略
直角に形成したが、第４図に示される如く、フランジ４
０．４２から円弧状に屈曲させてリブ４４Ａ、４６Ａを
形成するようにしてもよい。このようにすればリブ４４
Ａ、４６Ａの内周面が円弧状の曲線となり、剥離されよ
うとする空気を反射鏡面１２の幅方向中間部（光ビーム
の入射、反射部）へと案内することができく第４図矢印
Ｅ参照）、反射鏡面１２の幅方向中間部での剥離流の発
生も抑止することができる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明に係る光ビーム走査装置は、形
状抗力を低減することにより、ポリゴンミラーの高速回
転を安定的に行うことを可能とし、−面光たりの走査時
間を長くすることなく、精細な情報の読取あるいは記録
を行うことができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る光ビ・−ム記録装置の外力図、
第２図はポリゴンミラー及びその周辺の側面図、第３図
（Ａ）及び（Ｂ）はポリゴンミラーの側面断面図及び平
面図、第４図はフランジの変形例を示すポリゴンミラー
の側面図である。 １０・・・半導体レーザ、 １２・・・反射鏡面、 １４・・・ポリゴンミラー、 １８・・・モータ、 ２０・・・記録材料、 ３６・・・回転軸、 ４０．４２・・・フランジ、 ４４．４６・・　・リブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリゴンミラーの回転により複数の反射鏡面から
   順次反射される画像記録用光ビームを走査して情報を読
   取るあるいは記録する光ビーム走査装置であって、前記
   ポリゴンミラーの両端面へ取り付けられ外径寸法がポリ
   ゴンミラーの最大外径よりも大きい円板状のフランジと
   、前記それぞれのフランジの外周部に先端部同士が互い
   に離間されかつ対向されて設けられポリゴンミラーの回
   転時に各反射面間の稜線近傍に生じる剥離を抑止するリ
   ブと、を有する光ビーム走査装置。