JPH0664252B2 - 回転多面鏡 - Google Patents
回転多面鏡Info
- Publication number
- JPH0664252B2 JPH0664252B2 JP58035358A JP3535883A JPH0664252B2 JP H0664252 B2 JPH0664252 B2 JP H0664252B2 JP 58035358 A JP58035358 A JP 58035358A JP 3535883 A JP3535883 A JP 3535883A JP H0664252 B2 JPH0664252 B2 JP H0664252B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- mirror surface
- point
- polygon mirror
- scanning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/09—Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、光偏向器として使用される回転多面鏡に関す
るものである。
るものである。
回転多面鏡を使つた光偏向器は、光ビームを所定の画面
上に偏向走査する装置として、レーザー・ビーム・プリ
ンターをはじめ種々な機器の光ビーム走査装置として用
いられている。第１図は回転多面鏡、そして第２図は回
転多面鏡を光偏向器として用いた光ビーム走査装置の一
例である。その動作を簡単に説明する。モーターの回転
軸等に取り付けられ、矢印の方向に回転する回転多面鏡
１の鏡面１ａに光源であるレーザー発生装置２から光ビ
ームＬが入射する。鏡面１ａによつて反射した光ビーム
は回転多面鏡１の回転により、Ｌ１からＬ２まで、角度
θだけ偏向される。偏向を受けた光ビームは結像レンズ
３で収束され、被走査面４上に結像し、Ａ点からＢ点ま
で矢印方向に走査する。５はビーム検出器で、光ビーム
がＡ点を走査する直前にミラー６で反射した光ビームを
検出し、ビーム検出器５につながる制御回路によつて検
知後の一定時間後に信号光を発生開始させる為のもので
ある。これは各鏡面の分割誤差の影響をなくし、信号光
の書き込み開始位置を常に被走査面上の一定点Ａ点に揃
える為のものである。もし各鏡面が完全な平面であれ
ば、この制御により発生開始から一定時間後に終わる信
号光の書き終り位置も常に一定点Ｂ点になる。
上に偏向走査する装置として、レーザー・ビーム・プリ
ンターをはじめ種々な機器の光ビーム走査装置として用
いられている。第１図は回転多面鏡、そして第２図は回
転多面鏡を光偏向器として用いた光ビーム走査装置の一
例である。その動作を簡単に説明する。モーターの回転
軸等に取り付けられ、矢印の方向に回転する回転多面鏡
１の鏡面１ａに光源であるレーザー発生装置２から光ビ
ームＬが入射する。鏡面１ａによつて反射した光ビーム
は回転多面鏡１の回転により、Ｌ１からＬ２まで、角度
θだけ偏向される。偏向を受けた光ビームは結像レンズ
３で収束され、被走査面４上に結像し、Ａ点からＢ点ま
で矢印方向に走査する。５はビーム検出器で、光ビーム
がＡ点を走査する直前にミラー６で反射した光ビームを
検出し、ビーム検出器５につながる制御回路によつて検
知後の一定時間後に信号光を発生開始させる為のもので
ある。これは各鏡面の分割誤差の影響をなくし、信号光
の書き込み開始位置を常に被走査面上の一定点Ａ点に揃
える為のものである。もし各鏡面が完全な平面であれ
ば、この制御により発生開始から一定時間後に終わる信
号光の書き終り位置も常に一定点Ｂ点になる。
さて回転多面鏡１の各鏡面が完全な平面であれば、上述
の様に信号光の書き終り位置は常に一定点に集まるが、
実際には完全な平面ではないのでそうはならない。回転
多面鏡１の各鏡面は、鏡面加工時の加工精度上の問題か
ら、第３図に示す様に微小な凸形状（破線）であつた
り、凹形状（一点鎖線）であつたり、さらにもつと複雑
な形状と様々な形状をなしている。鏡面がこの様に彎曲
していると信号光の書き始め点Ａ点はビーム検出器の作
用によつて一定であるが、書き終り点Ｂ点は第２図の
Ｂ′,Ｂ″点で示す様に鏡面の彎曲状況に応じてばらつ
く。それを第４図、第５図および第２図で説明する。第
４図は第１図の回転多面鏡１の鏡面を回転軸と直交する
面で切断した時、その鏡面の断面形状が凸形の円弧状を
成している回転多面鏡の場合、その鏡面１ａ′に光ビー
ムＬが入射する時、回転多面鏡の回転に伴ないその偏向
ビームの方向がどの様に変わるか、偏向開始時点と偏向
終了時点で見たものである。偏向開始時点において回転
多面鏡１はＰ１の位置にあり、光ビームＬは鏡面1a′-1
のＳ点に入射する。Ｓ点で反射した光ビームはＬ４の方
向に反射する。もし鏡面が1b-1の様に完全な平面であれ
ば光ビームＬは鏡面1b-1上のＳ′点で反射し、反射光は
L3の方向に向かう。L3とL4の間のずれ角度は鏡面1a′-1
のＳ点における接線と1b-1面のなす角度を△ψとする
と、２△ψである。
の様に信号光の書き終り位置は常に一定点に集まるが、
実際には完全な平面ではないのでそうはならない。回転
多面鏡１の各鏡面は、鏡面加工時の加工精度上の問題か
ら、第３図に示す様に微小な凸形状（破線）であつた
り、凹形状（一点鎖線）であつたり、さらにもつと複雑
な形状と様々な形状をなしている。鏡面がこの様に彎曲
していると信号光の書き始め点Ａ点はビーム検出器の作
用によつて一定であるが、書き終り点Ｂ点は第２図の
Ｂ′,Ｂ″点で示す様に鏡面の彎曲状況に応じてばらつ
く。それを第４図、第５図および第２図で説明する。第
４図は第１図の回転多面鏡１の鏡面を回転軸と直交する
面で切断した時、その鏡面の断面形状が凸形の円弧状を
成している回転多面鏡の場合、その鏡面１ａ′に光ビー
ムＬが入射する時、回転多面鏡の回転に伴ないその偏向
ビームの方向がどの様に変わるか、偏向開始時点と偏向
終了時点で見たものである。偏向開始時点において回転
多面鏡１はＰ１の位置にあり、光ビームＬは鏡面1a′-1
のＳ点に入射する。Ｓ点で反射した光ビームはＬ４の方
向に反射する。もし鏡面が1b-1の様に完全な平面であれ
ば光ビームＬは鏡面1b-1上のＳ′点で反射し、反射光は
L3の方向に向かう。L3とL4の間のずれ角度は鏡面1a′-1
のＳ点における接線と1b-1面のなす角度を△ψとする
と、２△ψである。
次に偏向終了時点において回転多面鏡１はP2の位置にあ
り、光ビームＬは鏡面1a′-2上のＥ点に入射する。Ｅ点
で反射した光ビームはL5の方向に反射する。もし鏡面が
1b-2の様に完全な平面であれば光ビームＬは鏡面1b-2上
のＥ′で反射し、反射光はL6の方向に向かうことにな
る。L5とL6の間のずれ角度は鏡面1a′-2のＥ点における
接線と1b-2面のなす角度を△Ψとすると２△Ψとなる。
第２図のビーム走査装置でこの回転多面鏡を使つてビー
ム走査したならば、走査開始点はＡ点、走査終了点は
Ｂ′点になる。即ちＢ点がＡ点側に寄る。回転多面鏡を
通常に加工した場合、各鏡面は全て一定の形状に彎曲す
ることはなく、一般にはばらばらな形状、凸になつたり
凹になつたりして彎曲する。第５図は第２図の被走査面
４が走査ビームに直角な方向に一定速度で動く場合の各
走査線の軌跡を示したものである。各鏡面がいろいろな
形状に彎曲していると走査終了点Ｂ点の位置が図の様に
ばらつき、この結果たとえばレーザー・ビーム・プリン
ターの場合であれば走査終了点附近の記録画像が左右に
揺らいで、画質を低下させることになる。
り、光ビームＬは鏡面1a′-2上のＥ点に入射する。Ｅ点
で反射した光ビームはL5の方向に反射する。もし鏡面が
1b-2の様に完全な平面であれば光ビームＬは鏡面1b-2上
のＥ′で反射し、反射光はL6の方向に向かうことにな
る。L5とL6の間のずれ角度は鏡面1a′-2のＥ点における
接線と1b-2面のなす角度を△Ψとすると２△Ψとなる。
第２図のビーム走査装置でこの回転多面鏡を使つてビー
ム走査したならば、走査開始点はＡ点、走査終了点は
Ｂ′点になる。即ちＢ点がＡ点側に寄る。回転多面鏡を
通常に加工した場合、各鏡面は全て一定の形状に彎曲す
ることはなく、一般にはばらばらな形状、凸になつたり
凹になつたりして彎曲する。第５図は第２図の被走査面
４が走査ビームに直角な方向に一定速度で動く場合の各
走査線の軌跡を示したものである。各鏡面がいろいろな
形状に彎曲していると走査終了点Ｂ点の位置が図の様に
ばらつき、この結果たとえばレーザー・ビーム・プリン
ターの場合であれば走査終了点附近の記録画像が左右に
揺らいで、画質を低下させることになる。
たとえば今第６図に示す破線の様に鏡面が凸の円弧状に
彎曲していたとすると、鏡面の長さＨを３０mmとして、
円弧の最大高さδが0.3μｍとすると、△ψ＋△Ψはお
よそ１１秒となり、もしこれで焦点距離５００ｍのレン
ズを通して被走査面上を走査すると走査終了点における
ずれＢ−Ｂ′は５５μｍとなる。実際には先に述べた様
に鏡面の彎曲は凸だけでなく凹形状にも彎曲する（第６
図の一点鎖線）ので、すべての鏡面でのずれの全幅Ｂ′
−Ｂ″は１１０μｍとなる（第５図の△ｌに相当す
る）。走査線ピツチがもし１００μｍであれば、このず
れ量はほぼ走査線ピツチに相当し、画像品位上大きな問
題となる。ずれＢ′−Ｂ″をできるだけ小さくする為に
は、凸面の頂点と凹面の底点の高さの差２δをできるだ
け小さく抑えなければならない。上述の例であれば２δ
＝0.3μｍ、即ちδ＝0.15μｍ以内に抑える必要があ
る。従来の鏡面加工では、この様な高い精度を得る為に
鏡面の平面度を厳しく抑える（即ち完全な平面にできる
だけ近ずける）。上述の例ならば平面度を0.15μｍに抑
えるという方法を取つて来た。しかし平面度を厳しく抑
えることは困難で、この為部品の歩留りも悪かつた。
彎曲していたとすると、鏡面の長さＨを３０mmとして、
円弧の最大高さδが0.3μｍとすると、△ψ＋△Ψはお
よそ１１秒となり、もしこれで焦点距離５００ｍのレン
ズを通して被走査面上を走査すると走査終了点における
ずれＢ−Ｂ′は５５μｍとなる。実際には先に述べた様
に鏡面の彎曲は凸だけでなく凹形状にも彎曲する（第６
図の一点鎖線）ので、すべての鏡面でのずれの全幅Ｂ′
−Ｂ″は１１０μｍとなる（第５図の△ｌに相当す
る）。走査線ピツチがもし１００μｍであれば、このず
れ量はほぼ走査線ピツチに相当し、画像品位上大きな問
題となる。ずれＢ′−Ｂ″をできるだけ小さくする為に
は、凸面の頂点と凹面の底点の高さの差２δをできるだ
け小さく抑えなければならない。上述の例であれば２δ
＝0.3μｍ、即ちδ＝0.15μｍ以内に抑える必要があ
る。従来の鏡面加工では、この様な高い精度を得る為に
鏡面の平面度を厳しく抑える（即ち完全な平面にできる
だけ近ずける）。上述の例ならば平面度を0.15μｍに抑
えるという方法を取つて来た。しかし平面度を厳しく抑
えることは困難で、この為部品の歩留りも悪かつた。
本発明はこの様な回転多面鏡の加工精度上の問題を克服
すべく、たとえ平面度が悪くとも、各鏡面の彎曲形状が
全て同じに揃つていさえすれば走査終了点で各走査線の
終了点はばらつくことがなく、たとえこれによつて走査
終了点の絶対位置がずれたとしても、実用上それはほと
んど問題にならないという点に着目し、各鏡面の歪み形
状を揃えることにより鏡面の平面度の許容値を大幅に緩
和して、回転多面鏡の加工を容易にしたものである。
すべく、たとえ平面度が悪くとも、各鏡面の彎曲形状が
全て同じに揃つていさえすれば走査終了点で各走査線の
終了点はばらつくことがなく、たとえこれによつて走査
終了点の絶対位置がずれたとしても、実用上それはほと
んど問題にならないという点に着目し、各鏡面の歪み形
状を揃えることにより鏡面の平面度の許容値を大幅に緩
和して、回転多面鏡の加工を容易にしたものである。
本発明は、複数の反射平面鏡を有する回転多面鏡に於い
て、前記各平面鏡の鏡面加工を行う際に、前記各平面鏡
の彎曲形状を、全て凸面または全て凹面の同じ形状に揃
え、その彎曲量もほぼ同じに揃えることにより、前記各
平面鏡の平面度の許容値を１μｍにした事を特徴とする
回転多面鏡である。
て、前記各平面鏡の鏡面加工を行う際に、前記各平面鏡
の彎曲形状を、全て凸面または全て凹面の同じ形状に揃
え、その彎曲量もほぼ同じに揃えることにより、前記各
平面鏡の平面度の許容値を１μｍにした事を特徴とする
回転多面鏡である。
第７図は本発明の実施例で、二つの典型的な例を一つの
図に書いてある。要点は各鏡面の彎曲形状を全て同じに
揃え、彎曲量もほぼ同じに揃えたことである。破線の形
状は凸形状の場合、一点鎖線は凹形状の場合である。そ
れぞれの場合各鏡面の彎曲形状は円弧でほぼ同じ形状、
彎曲量δもほぼ同じとなつている。鏡面の平面度は悪く
ても、この様に各鏡面の彎曲形状が同じ形状に揃つてい
れば、各鏡面の走査終了点は第２図で示す全てＢ′点近
傍あるいはＢ″点近傍に集まり、ばらつくことがない。
この様に鏡面を彎曲させると被走査面の走査線上の各走
査点は走査開始点から離れるに従つて正規の位置からず
れるが、一部の特別な用途を除き、このずれは実用上ほ
とんど問題にならない。レーザー・ビーム・プリンター
であれば、単に文字等を印字する場合、第９図に示す様
に走査終了点においてＢ点がそつくり１mmずれても問題
はない。鏡面を彎曲させて加工することは平面度を出す
ことよりもやさしく、この様に各鏡面の形状を意識的に
彎曲させ揃えてやれば鏡面の平面度はかなり緩くするこ
とができ、鏡面加工がだいぶ楽になる。前述の例の場合
であれば、各鏡面の彎曲度のばらつき、即ち回転多面鏡
の鏡面を回転軸と直交する面で切断した時の断面形状を
全て重ね合わせた時の各鏡面の彎曲度のばらつきが0.3
μｍ以内であれば、平面度はδ＝１μｍであつても、走
査終了点における各鏡面による走査点のばらつきは５５
μｍに収まるので全く問題なく使用することができる。
図に書いてある。要点は各鏡面の彎曲形状を全て同じに
揃え、彎曲量もほぼ同じに揃えたことである。破線の形
状は凸形状の場合、一点鎖線は凹形状の場合である。そ
れぞれの場合各鏡面の彎曲形状は円弧でほぼ同じ形状、
彎曲量δもほぼ同じとなつている。鏡面の平面度は悪く
ても、この様に各鏡面の彎曲形状が同じ形状に揃つてい
れば、各鏡面の走査終了点は第２図で示す全てＢ′点近
傍あるいはＢ″点近傍に集まり、ばらつくことがない。
この様に鏡面を彎曲させると被走査面の走査線上の各走
査点は走査開始点から離れるに従つて正規の位置からず
れるが、一部の特別な用途を除き、このずれは実用上ほ
とんど問題にならない。レーザー・ビーム・プリンター
であれば、単に文字等を印字する場合、第９図に示す様
に走査終了点においてＢ点がそつくり１mmずれても問題
はない。鏡面を彎曲させて加工することは平面度を出す
ことよりもやさしく、この様に各鏡面の形状を意識的に
彎曲させ揃えてやれば鏡面の平面度はかなり緩くするこ
とができ、鏡面加工がだいぶ楽になる。前述の例の場合
であれば、各鏡面の彎曲度のばらつき、即ち回転多面鏡
の鏡面を回転軸と直交する面で切断した時の断面形状を
全て重ね合わせた時の各鏡面の彎曲度のばらつきが0.3
μｍ以内であれば、平面度はδ＝１μｍであつても、走
査終了点における各鏡面による走査点のばらつきは５５
μｍに収まるので全く問題なく使用することができる。
鏡面をほぼ同一の歪み形状に加工する為には、鏡面を加
工する際、回転多面鏡を、鏡面にかかる機械的変形、熱
的変形が各鏡面で常に一定になる様に保持すること、ま
た鏡面を加工する刃物の各鏡面毎の動きの繰り返し精度
を向上させることで実現できる。具体的な例を言えば、
ガラスなどの硬い材料でできたものをラツピングで鏡面
加工する場合、両端部付近は凸型にだれ易いが、このだ
れ量を等しく、さらに中央部の彎曲形状も凸型にして全
体がほぼ同等な凸の円弧状となる様にするには、鏡面加
工時各鏡面を両側から挾む補助材を均質なものに揃える
と共に、鏡面と補助材が同一温度の時に両者の接合を行
なう様にし、ラツピング時の研磨圧が等しくなる様荷調
整する等配慮すれば良い。
工する際、回転多面鏡を、鏡面にかかる機械的変形、熱
的変形が各鏡面で常に一定になる様に保持すること、ま
た鏡面を加工する刃物の各鏡面毎の動きの繰り返し精度
を向上させることで実現できる。具体的な例を言えば、
ガラスなどの硬い材料でできたものをラツピングで鏡面
加工する場合、両端部付近は凸型にだれ易いが、このだ
れ量を等しく、さらに中央部の彎曲形状も凸型にして全
体がほぼ同等な凸の円弧状となる様にするには、鏡面加
工時各鏡面を両側から挾む補助材を均質なものに揃える
と共に、鏡面と補助材が同一温度の時に両者の接合を行
なう様にし、ラツピング時の研磨圧が等しくなる様荷調
整する等配慮すれば良い。
鏡面の歪み形状は、円弧の様な単純なものだけでなく、
様々なもつと複雑な形状であつても良く、たとえば第８
図の様に波打つた凹凸状であつても良いし、さらにもつ
と複雑なものであつても良いものである。
様々なもつと複雑な形状であつても良く、たとえば第８
図の様に波打つた凹凸状であつても良いし、さらにもつ
と複雑なものであつても良いものである。
以上述べた様に本発明によれば、画像品位はそのまま
に、鏡面の加工精度を非常に緩くした、製造が大変楽な
回転多面鏡を供給することができ有効な発明である。
に、鏡面の加工精度を非常に緩くした、製造が大変楽な
回転多面鏡を供給することができ有効な発明である。
第１図は回転多面鏡の斜視図、第２図は光ビーム走査装
置の一例を示す図、第３図は回転多面鏡の１鏡面の斜視
図、第４図は回転多面鏡が光ビームを偏向する時の様子
を説明した図、第５図は従来の回転多面鏡で被走査面上
に書かれる走査線を示した図、第６図は回転多面鏡の一
鏡面を回転軸と直交する面で切断した断面図、第７図は
本発明の回転多面鏡を示す図、第８図は本発明の回転多
面鏡の他の実施例の鏡面の斜視図、第９図は本発明に係
る回転多面鏡で被走査面上に書かれる走査線の一例を示
した図。 1,1′,1″…回転多面鏡 1a,1a′-1,1a′-2…鏡面 ２…レーザー発生装置 ３…結像レンズ ４…被走査面 Ｌ…光ビーム
置の一例を示す図、第３図は回転多面鏡の１鏡面の斜視
図、第４図は回転多面鏡が光ビームを偏向する時の様子
を説明した図、第５図は従来の回転多面鏡で被走査面上
に書かれる走査線を示した図、第６図は回転多面鏡の一
鏡面を回転軸と直交する面で切断した断面図、第７図は
本発明の回転多面鏡を示す図、第８図は本発明の回転多
面鏡の他の実施例の鏡面の斜視図、第９図は本発明に係
る回転多面鏡で被走査面上に書かれる走査線の一例を示
した図。 1,1′,1″…回転多面鏡 1a,1a′-1,1a′-2…鏡面 ２…レーザー発生装置 ３…結像レンズ ４…被走査面 Ｌ…光ビーム
Claims (1)
- 【請求項１】複数の反射平面鏡を有する回転多面鏡に於
いて、前記各平面鏡の鏡面加工を行う際に、前記各平面
鏡の彎曲形状を、全て凸面または全て凹面の同じ形状に
揃え、その彎曲量もほぼ同じに揃えることにより、前記
各平面鏡の平面度の許容値を１μｍにした事を特徴とす
る回転多面鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58035358A JPH0664252B2 (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 回転多面鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58035358A JPH0664252B2 (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 回転多面鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59160122A JPS59160122A (ja) | 1984-09-10 |
| JPH0664252B2 true JPH0664252B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=12439654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58035358A Expired - Lifetime JPH0664252B2 (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 回転多面鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0664252B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61167608U (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-17 | ||
| JPS62119514A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-05-30 | Toray Ind Inc | 回転多面鏡 |
| JP4890932B2 (ja) * | 2006-05-08 | 2012-03-07 | 株式会社リコー | 光走査装置及び画像形成装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5249851A (en) * | 1975-10-18 | 1977-04-21 | Hitachi Ltd | Optical device |
-
1983
- 1983-03-04 JP JP58035358A patent/JPH0664252B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59160122A (ja) | 1984-09-10 |
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