JPH0715534B2 - 回転多面鏡の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転多面鏡の製造方法に
係り、特にレーザビームプリンタや画像読み取り装置あ
るいは表示装置等に用いるための光走査装置に使用する
のに好適な回転多面鏡の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタや画像読み取り装
置あるいは表示装置等に用いる光走査装置は、回転鏡の
相次ぐ多数の反射鏡面（ＦＡＣＥＴ）によつて光ビーム
を繰返し偏向して該光ビームで照射面に形成するスポッ
トを繰返し走査する。そして該走査装置は、該スポット
を明確な平行線分離関係（走査方向に対し垂直な方向の
変動を最小値に保持して）で所定の領域を横切って繰返
し移動（走査）させ得ることが必要である。

【０００３】しかし、回転鏡の各反射鏡面が回転軸心に
対して傾いている、いわゆる面倒れがあると、これによ
って各反射鏡面の偏向による各走査線間にむらが生じ、
高解像度走査に支障をもたらす。このような現象は回転
鏡の回転軸が心振れしても同様に起る。これらの主な原
因は構成部品の加工誤差や組立て誤差にあるが、前記現
象は、回転鏡を高速回転させる高精細・高速光走査装置
においては、回転鏡の形状のアンバランスや風圧或いは
空気の乱流等によって増長される傾向にある。このため
回転鏡の面倒れ精度は、通常３〜５秒以内の極めて高い
精度が要求され、製作が困難であり、たとえ得られたと
しても高価なものになってしまう問題がある。

【０００４】また、前記回転鏡の形状のアンバランスや
空気の乱流は、振動や騒音発生の原因にもなる。

【０００５】回転鏡の面倒れによる影響を軽減するため
に、光学的に補正する方法が多数提案されている。図２
〜図４に示したレーザビームプリンタの光走査装置はそ
の一例で、光源装置１から射出した光ビームを変調器３
を通して画像信号に応じて強弱変調し、その後、ビーム
エクスパンダー４で適正寸法に整形し、回転軸９の端部
に固定した回転鏡６の偏向面（反射鏡面）上に該光ビー
ムを円筒レンズ５によって副走査方向に集束した線形像
として投影し、該回転鏡６で反射した光ビームを円筒レ
ンズ７で副走査方向を実質的にコリメートし、Ｆθレン
ズ８を通して感光ドラム１０の走査面（照射面）上に集
束して微小スポットを形成し、該スポットを走査する構
成である。

【０００６】該レーザビームプリンタは、更に、前記感
光ドラム１０の表面を予め一様に帯電する帯電器を備え
て一様に帯電された該感光ドラム１０の表面を前記スポ
ットで走査露光することによって静電潜像を形成し、感
光ドラム表面に現像剤を作用させる現像装置を備えて該
静電潜像をトナー像に変換する。そして更に、該感光ド
ラム表面上のトナー像を記録用紙に転写し、該記録用紙
に定着して印刷物を得る構成である。

【０００７】前述した光走査装置は、光ビーム通路上で
回転鏡６の前後にある２つの円筒レンズ５，７は、回転
鏡６の反射鏡面に関して共通関係にあるため（図３参
照）、反射鏡面の回転軸心２に対する面倒れや回転軸９
の心振れがあったとしても、常に走査面上の同一個所を
走査することになり、感光ドラム１０が一定速度で回転
していれば走査面における走査線のピッチむらは発生し
ない（図４参照）。

【０００８】しかしながらこの光走査装置は、２つの円
筒レンズ５，７を必要とするので、光学系が複雑で大型
且つ高価になる欠点があり、また、回転鏡の形状のアン
バランスや風圧或いは空気の乱流による振動や騒音発生
防止対策等にはならない。

【０００９】なお、このような光走査装置は特公昭52−
28666 号公報に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の光
走査装置は、回転鏡の反射鏡面の面倒れによる影響を光
学的に補正するようにしていたので、構成が複雑で大型
且つ高価になっていた。本発明の目的は、反射鏡面の面
倒れによる悪影響を軽減し、走査むらを軽減することが
できる回転多面鏡の製造方法を提案することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸に固定
されて回転し、その外周に光ビームを反射する反射鏡面
を備えた回転鏡において、前記反射鏡面として回転軸心
を中心にして対向する位置に２面だけ備えたことを特徴
とし、回転軸に固定されて回転し、その外周に光ビーム
を反射する反射鏡面を備えた回転鏡の製造方法におい
て、円筒状外周面を有する母材の該円筒状外周面上の回
転軸を中心にした２つの対向位置をフライカッティング
方法で平面に切削して２つだけの反射鏡面を形成するこ
とを特徴とする。

【００１２】

【作用】フライカッティング方法で切削した回転多面鏡
の面倒れ分布は１回転周期内で正弦波状であり、回転軸
を中心にして対向する位相差が１８０°の位置にある反
射鏡面同志（例えば６面体の場合は第１面と第４面）は
相対誤差が極少となる。従って、回転鏡の対向する２つ
の反射鏡面は相対誤差が極少であり、該２つだけの反射
鏡面を形成した回転鏡とすれば、面倒れによる走査むら
を軽減することができ、補正光学系が不要となる。

【００１３】

【実施例】先ず、実施例の技術的理解を助けるために、
回転鏡の面倒れについて詳細に説明する。図５は光走査
装置で用いる回転境の製造プロセスと面倒れ分布および
該光走査装置を使用したレーザビームプリンタで印字し
た画像の例を示した図である。

【００１４】図５（ａ）に示すように、例えば、６面体
の回転多面鏡を加工する場合について説明する。アルミ
ニウム材を母材とし、フライカッティング法として知ら
れている鏡面切削法を用いて切削加工する場合、第１面
を切削した後にワークをθｍ（６面体の場合は６０°）
だけ回転し、次の面を切削する。以下、この手順を反復
して第６面まで切削加工する。

【００１５】このようにして得られた回転多面鏡の面倒
れ精度は、インデックス装置の誤差等の機械精度の影響
を受けて、図５（ｂ）に示すように第１面を基準として
その相対的面倒れ角を鏡面番号順にプロットしていく
と、正弦波状に周期的分布を示す傾向が強い。従って、
このような傾向の回転多面鏡を使用した光走査装置を、
例えば、レーザビームプリンタに使用した場合、図５
（ｃ）に示すように、回転多面鏡の１回転周期に相当す
る規則的周期をもって画像印字むらを発生することにな
る。図５（ｃ）は、回転多面鏡の１面毎に黒，白が反転
する反復画像を印字した例であり、線画の右側に付記し
た１〜６の参照数字は、回転多面鏡の第１面〜第６面に
対応している。

【００１６】次に、回転多面鏡の面倒れが１回転周期内
で正弦波状の分布を呈する理由を図６を用いて詳述す
る。

【００１７】図６は回転多面鏡の切削状況を模式的に示
した図で、図６（ａ）は回転多面鏡をフライカットマシ
ンで鏡面切削する状態を模式的に示している。回転多面
鏡５０を固定した加工治具５１は、片側がセンター５２
で回転自在に支持され、他側がエアチャック５３に固定
され、前述したθｍのインデックスが可能とされてい
る。このとき、インデックス装置の回転中心が図に示す
ように偏心して振れ回ると、これに伴って回転多面鏡５
０の切削面が各面毎に特有の角度θの傾きをもつことに
なり、結果的に反射鏡面が面倒れすることになる。

【００１８】図６（ｂ）は、前述した軸の偏心形態を示
したものであり、フライカットマシンの状態に応じて種
々の態様をとる。この偏心形態に応じて図５（ｂ）に示
した面倒れ分布は、正弦波状以外にも種々の形態をとる
（一般的には偏心形態が真円に近い場合が多いので、図
５（ｂ）に示す形態となる）。何れにしても、面倒れは
周期的な分布を示し、その主な原因はインデックス装置
の偏心にある。

【００１９】以下、本発明をレーザビームプリンタに適
用した実施例を図面を参照して詳細に説明する。前述し
た技術内容と共通な技術内容については詳細な説明を省
略する。

【００２０】該レーザビームプリンタの構成の殆どは前
述したレーザビームプリンタの構成と共通であり、その
特徴点は、光走査装置として回転軸を中心にして対向す
る２つだけの反射鏡面とした回転鏡を備えた偏向装置を
使用したことにある。

【００２１】従って、以下、回転鏡について詳細に説明
する。

【００２２】図１（ａ）は本発明になる光走査装置にお
ける回転鏡の一実施例を示す平面図、同面（ｂ）は該回
転鏡を用いたレーザビームプリンタによって印字した画
像を図５（ｃ）に対応させて示した図である。

【００２３】図１（ａ）の回転鏡１００は、円筒状外周
面を有するアルミニウム母材の該円筒状外周面上の回転
軸心を中心にした２つの対向位置を平面に切り欠いて２
つだけの反射鏡面１０１，１０２を形成したものであ
る。円筒状外周面を有する母材を基本形状とした理由
は、形状のアンバランスおよび高速回転における風圧や
空気の乱流の発生を極力少なくするためであるが、円筒
状外周面以外の表面をもつものであっても差し支えない
ことはいうまでもない。形状のアンバランスおよび高速
回転による風圧や空気の乱流の影響が問題にならないよ
うな光走査装置の場合には、対向する２つの面のみを有
効な反射鏡面として利用するような形状にすればよい。

【００２４】図１（ａ）に示すような２つの反射鏡面１
０１，１０２を形成するための切削方法としては前述し
たフライカットマシンによるフライカッティング法が好
適であり、回転軸を中心にして対向する１８０°の位相
差の位置を鏡面に切削加工することにより相対誤差の少
ない２つの反射鏡面１０１，１０２を得ることができ
る。インデックス装置を用いずに回転する刃物を載置し
た主軸を対向する２個所に配置して２つの面を同時に切
削加工するようにすることにより、一層、加工精度を向
上することができる。

【００２５】このように製作した回転鏡１００を用いる
と、図１（ｂ）に示すように、仮に２つの反射鏡面１０
１，１０２の第１面と第２面に面倒れ誤差があったとし
ても、黒と黒および白と白とはすべて同一面による偏向
によって印字されるから、黒同志あるいは白同志のピッ
チは常に一定であり、目視で識別できるような画像むら
が発生することはない。すなわち、２つの反射鏡面１０
１，１０２の面倒れの影響を実質的に回避することがで
きる。

【００２６】そして、該回転鏡１００の２つの反射鏡面
１０１，１０２の間を結ぶ表面は円弧状面であるので、
形状のアンバランスや風圧の影響や空気の乱流発生が軽
減され、高速回転時に発生する悪影響を軽減することが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
で製作した回転鏡は、２つだけの反射鏡面を備えたもの
であるので、製作誤差による面倒れの影響を軽減でき、
走査むらをなくすることができる。そして面倒れ補正の
ための光学系が不要な簡単な構成であるので小型で安価
な光走査装置を構成するのに有効である。

【００２８】しかも、フライカッティング法として知ら
れている鏡面切削法を用いて容易に切削加工することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明になる光走査装置における回転
鏡の平面図、（ｂ）は該光走査装置を用いたレーザビー
ムプリンタによって印字した画像を示す図である。

【図２】レーザビームプリンタの概略構成図である。

【図３】図２のレーザビームプリンタの光路を展開して
示す図である。

【図４】面倒れ補正光学系の作用説明図である。

【図５】(ａ)は本発明になる光走査装置で用いる回転鏡
の製造プロセス説明図、（ｂ）は面倒れ分布説明図、
（ｃ）は該光走査装置を用いたレーザビームプリンタで
印字した画像の例を示す図である。

【図６】（ａ）は回転鏡の切削状況を模式的に示した
図、（ｂ）は偏心特性図である。

【符号の説明】

５１…加工治具、５２…センター、５３…エアチャッ
ク、１００…回転鏡、１０１，１０２…反射鏡面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に固定されて回転し、その外周に光
   ビ−ムを反射する反射鏡面を備えた回転鏡の製造方法お
   いて、 円筒状外周面を有する母材の該円筒状外周面上の
   回転軸を中心にした２つの対向位置をフライカツテイン
   グ方法で平面に切削して２つだけの反射鏡面を形成する
   ことを特徴とする回転鏡の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記２つの反射鏡面を
   同時に切削することを特徴とする回転鏡の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、２つの反射鏡
   面の間に前記円筒状外周面の一部を円弧状に残して切り
   欠くことを特徴とする回転鏡の製造方法。