JPH04142509A - 光走査装置 - 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） 本発明は光走査装置に関し特に感光ドラムやベルト等の
被走査面の副走査方向の回転ムラや移動ズレに伴い走査
線間隔が変動する所謂走査位置のズレを補正し、高精度
に被走査面上を光走査し、例えば高画質の画像形成を行
うようにした電子写真プロセスを有するレーザビームプ
リンタやカラーレーザビームプリンタそしてマルチカラ
ーレーザど一ムプリンター等の装置に好適な光走査装置
に関するものである。

（従来の技術） 従来よりこの種の光走査装置においては例えば特開昭６
２−３６２１０号等に記載されているようにレーザ光源
から光変調され放射された光束を回転多面鏡等の偏向器
により偏向して被走査面上に導光し光走査することによ
り画像情報の書き込み等を行っている。

第８図は従来のこの種の光走査装置の要部概略図である
。

同図において光源部１１より射出した光束は集光系１０
１を介して回転多面！！１２の反射面１２ａで反射偏向
される。モしてｆ−θ特性を有する結像光学系１０２を
介して被走査面である感光トラム１上に導光され回転多
面鏡１２の回転により感光ドラム１上を矢印１５で示す
主走査方向に光走査している。又このとき該感光トラム
１を回転軸１８を中心に等速で回転させることにより感
光ドラム面上に２次元的な画像情報（ＷＩ像）を形成し
ている。このとき同期検知手段（ＢＤ）５は、光走査す
る光束が該同期検知手段に入射してから画像形成を開始
するまでの時間を一定にすることにより主走査方向の同
期をとる手段として用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） 第８図に示すような光走査装置において画質低下の一因
として感光ドラムである被走査面の副走査方向の移動（
感光ドラムの回転速度）速度が小刻みに変動し操作線間
隔が不規則になるどツチムラと呼ばれる現象（以下「移
動ズレ」と称する。）があフた。

この移動ズレは近年プリンター等の解像力の向上に伴っ
て深刻な問題となっている。例えば３００ｄｐｉ程度の
解像力を有するプリンターにおいては走査線の間隔が多
少異なっても、歪みはするものの元の形は表現されてい
た。

しかしながら同じ移動ズレか生じた場合６００ｄｐｉ程
度のプリンターでは例えば走査線同士が重なる可能性が
生じてくる。そうすると細かい文字ではつぶれ生し又グ
ラフィックスの細かい横線の大きさが正常に表現されな
い等の画質低下が生じプリンター等の高解像化したメリ
ットが失われてくる。この為解像度の向上に伴って被走
査面の移動精度を向上させる必要があるが、今まで以上
に機械的な精度なあげることは製造上あるいはコスト上
非常に難しい。この為このときの移動ズレを検出し、検
出した結果に基すいて移動ズレを補正するこにより良好
な光走査を行うようにすることが考えられる。

一般に回転ムラの検出機構としては、従来よりロータリ
ーエンコーダが多用されている。これは縞状に光反射部
と光吸収部とを周期的に配置されたパターンを用い回転
による光反射と光吸収を縁りかえすことによってパルス
信号を発生させている。そして該パルス数をカウントす
るか、あるいはパルス間の時間を計ることによって回転
量を決定するものである。

このような装置は一般に高価であり、又感光ドラムとの
高精度な動力の伝達系が必要となってくるという問題点
があった。

これに対して専用のロータリーエンコーダを用いず被走
査面上の画像領域外に直接、例えば第７図（Ａ）に示す
ような縞状のパターンを設け動力の伝達機構は用いずに
直接被走査面の回転量を確認する方法がある。

しかしなからこの方法は縞状のパターンを走査線以上の
線密度で設ける必要があり、構成上大変器しいという問
題点があった。例えば、６００ｄｐｉの光走査装置の走
査線間隔は６０μｍ程度である。更に線と線とを識別す
る為には、線間隔より小さな光スポツト径を形成する光
学系を確保しなければならず、構成上複雑化し、又コス
ト的にも高価なものとなフてくるという問題点があった
。

この為、従来より光走査用の光束を利用して動力の伝達
手段を設けずに直接被走査面の移動状態を検出すること
ができるような装置が望まれている。

しかしながら一般に光走査用の光束を利用した場合、線
密度を走査線密度より高めることは難しい。又回転量の
検出には光反射部と光吸収部の両方にかかる光束の光量
をアナログ量として処理して回転量を判定してやらねば
ならず測定精度が必ずしも十分ではない。

本発明は被走査面の移動ズレ（移動状態）を被走査面上
の有効領域外に設けた所定形状の光検知手段又はパター
ン等を用いて補正手段により移動ズレを補正し、これに
より高鯖度な光走査を可能とした光走査装置の提供を目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の光走査装置は、光源より射出した光束を偏向器
により偏向させた後、結像光学系を介して被走査面上に
導光して主走査方向に光走査すると共に該被走査面を副
走査方向に移動させることにより二次元的に光走査する
光走査装置において、該被走査面近傍に同期検知手段な
該被走査面上の一部に光検知手段とを各々設け該偏向器
を介した光束が同期検知手段に入射してから該光検知手
段の所定位置に入射するまでの時間を計時手段で計時し
、該計時時間と複数の基準時間を発生する発生手段から
の基準時間とを比較手段により比較することにより該被
走査面の副走査方向の移動状態を検出手段により検出し
たことを特徴としている。

特に、前記同期検知手段と光検知手段は前記被走査面上
の有効領域外に配置されており、該光検知手段は光検知
面と光非検知面とを該被走査面上の副走査方向に周期的
にその境界が主走査方向に連続的に傾斜するように配置
して構成されていることを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明をレーザど−ムプリンタに適用したとき
の第１実施例の要部概略図、第２図は第１図の一部分の
拡大説明図、第３図は第２図の一部分の回路説明図、第
４図は第２図の一部分の発生手段の説明図、第５図は第
２図における各要素での信号が検知されるタイミングを
説明する説明図、第７図は第２図の一部分の光検知手段
の光検出用のパターンの説明図である。

第１図において１１は光源部であり、該光源部１１より
射出された光束はシリンドリカルレンズを含む集光系１
０１により回転多面鏡１２の反射面１２ａに入射する。

そして反射面１２ａで反射偏向された光束は回転多面鏡
１２の矢印方向の回転に伴いｆ−θ特性を有する結像系
１０２と後述する補正手段１０を介して感光ドラム１面
上に導光され、該感光ドラム１面上を矢印１５方向（主
走査方向）に光走査する。このとき感光ドラム１を回転
軸１８を中心に矢印１４方向に一定速度で回転させるこ
とにより、該感光ドラム１面上を２次元的に光走査し、
画像情報（潜像）の形成を行なっている。

感光ドラム１面上の有効走査領域外には第２図に示すよ
うな感光ドラム１面上の副走査方向の移動ズレを検出す
る為の後述する構成の光検知手段３か設けられている。

５は同期検知手段であり被走査面１上の有効領域外に配
置されており、主走査方向１５の同期信号を得ている。

即ち偏向器１２より偏向された光束が該同期検知手段５
に入射して同期信号を得てから一定時間経過後に感光ド
ラム１面上に画像形成を行なうことにより主走査方向の
同期を取フている。

２０は検出手段であり、感光ドラム１の移動ズレ（感光
ドラム１の回転ムラ）が発生した場合に、その移動ズレ
を同期検知手段５と光検知手段３からの信号を用いて検
出する。そして該検出手段２０により得た移動ズレ情報
を基に補正手段１０により光束の被走査面（感光ドラム
）上への入射位置を補正し、走査線が等間隔となるよう
にしている。該補正手段１０として例えば光束の偏向状
態を調整することのできるミラーや圧電素子等からなフ
ている。１１３はデータバッファ、１１４はレーザ駆動
回路、１１５は画像形成部である。　次に本実施例にお
ける被走査面１の移動ズレを検出し、該移動ズレを補正
する方法を第２図〜第５図を用いて説明する。

第２図において、第１図に示した要素と同一要素には同
符番を付している。

感光ドラム１面上は画像情報を形成する領域２（有効領
域）と画像情報を形成しない領域３（有効領域外）とに
分かれている。不図示の偏向器により偏向された光束は
矢印１５方向の同期検知手段５側より順次光走査する。

感光ドラム１上の領域３には光検知手段３が配置されて
いる。光検知手段３は３角形状の光検知面３ａと同しく
３角形状の光非検知面３ｂとをそのパターンか副走査方
向に周期的で、かつ光検知面と光非検知面との境界が主
走査方向に傾斜するように多数配置して構成されている
。

第７図（Ｂ）は本実施例の光検知手段３の光検知面３ａ
と光非検知面３ｂのパターンの説明図である。

同図において７１は走査用のレーザ光の光束径を示して
いる。光検知手段３の光検知面境界の長さは複数の光束
が交差する程度の長さとなっている。光束は光検知面境
界（３角形状の斜辺）の部に入射するように設定されて
いる。即ち光束の同期検知手段５に入射してから傾斜パ
ターンを交差するまでの時間を測定することにより位置
情報を時間情報に変換している。光束は矢印１５の方向
に同期検知手段５、光検知手段３そして画像形成用の領
域２へと順次光走査している。

４は計時手段であり、走査用の光束が同期検知手段５に
入射してから光検知手段３の傾斜パターンの所定位置に
入射するまでの時間を計時している。

第３図に計時手段４の構成を示す。基本的にはカウンタ
ー３４と光検知手段からの信号の人力状態によってカウ
ントを開始／停止させる論理積回路３５から構成されて
いる。

第２図に示した光検知手段３からの出力（アナログ量）
は変換器３１によって２値化される。同期検知手段５か
らの同期信号は変換器３２により２値化されている。

本実施例では同期信号を利用しているので同期検知手段
に含まれている。同期信号を受けてフリップフロップ３
３のＱ出力がセットされカウンタ３４へのクロックパル
スの人力が可能となりカウントが開始される。光検知手
段３からの信号は変換器３１を通ってフリップフロップ
３３をリセットしてカウントを終了する。カウンタ３４
は計時結果を出力して次の同期信号が来る前にシステム
によってリセットされる。

第２図に戻り６は基準時間の発生手段であり、感光ドラ
ムの回転速度か一定であったときの基準となる時間（基
準時間）をＲＯＭ　（不図示）に記憶している。

第４図に発生手段の構成を示す。同図において４１はカ
ウンタである。第２図に示した光検知手段３の光検知面
３ａのパターン１つか走査線に本に対応してた場合この
カウンタもに進カウンタとなり同期信号をカウントする
。そして、カウンタの出力によって格納されているメモ
リーテーブル４２から対応する１つの値を順次選択して
パターンの位置に合わせた基準時間を発生させる。

又、本実施例ではメモリーテーブル上の数値はＲＯＭ上
の固定値を使用している。この他あらかじめ仮り走査を
行なって現在の感光ドラム上のパターン位相を検出して
ＲＡＭ上に値を記録しておく手段も適用可能である。又
加算器とデータレジスタとを用いて同期信号毎にデータ
レジスタの出力値に一定値を加算してデータレジスタに
書き戻すような構成も適用可能である。

第２図に戻り７は比較手段であり、計時手段４からの計
時時間と発生手段６からの基準時間とを比較している。

比較手段７は回転トラム１の回転方向が矢印１４方向場
合、感光ドラム１の回転が正常な走査位置より先に進ん
だ場合、光検知手段３の光検知面に光束が入射するタイ
ミング（位置）が遅くなるので計時結果は基準値よりも
大きな値をとる。

逆に感光トラム１の回転が遅れた場合は計時結果は基準
値よりも小さな値をとる。

第７図（Ｂ）に示すようなパターンを用いた場合に移動
ズレは光束７１か光検知面３ａと光非検知面３ｂの２つ
のパターンにかかるような状態となったときには、この
条件は成立しないがその代わり絶対値が大きくなるので
識別は可能である。

例えば比較手段７において剰余をとれば良い。

次に本実施例の動作について第５図のタイミングチャー
ト図を用いて説明する。

走査用の光束が同期検知手段５に入射してから光検知手
段３の傾斜したパターンの光検知面３ａに入射するまで
の計時時間を計時手段４により計測する。これにより感
光トラム１の回転量を計測している。即ち第５図におい
て５１は同期信号であり、同期をとるための信号である
と同時に、本発明の計時開始の開始信号に相当しており
第３図の変換器３２に入力される。

５２は光検知手段３によって検出される出力信号である
。光走査する光束が光検知手段３の光検知面３ａと光非
検知面３ｂの境界にかかるのがＴ３で完全に光検知面３
ａ内に光スポットが収まるタイミングがＴ５であり、信
号レベルは随時上がっていくがこれを変換器３１に人力
し予め設定したレベルＶ、で切ることによって信号５３
のような信号を得ている。タイミングＴ、からＴ４まで
の時間を計時し、計時結果として出力している。画像情
報形成用の信号５４は光走査する光束が領域２に入った
時点で開始される。

本実施例では感光トラム１の回転速度が一定であればタ
イミングＴ、からＴ４までの計時時間は一定の関係を有
した値となるので発生手段６からの基準時間との差信号
は一定となる。しかしながら回転速度が一定でなく回転
ムラ（移動ムラ）があると計時時間は種々と変化し発生
手段６からの基準時間との差信号は変化する。

そこで本実施例では検出手段２０によりこのときの差信
号を用いて補正手段１０の傾き等を変えて光束の被走査
面（感光ドラム）上への入射位置を補正し、感光ドラム
１面上に形成される走査線の間隔が等間隔となるように
調整している。

第６図（Ａ）は本発明の第２実施例の要部概略図である
。

同図において第１図に示した要素と同一要素には同符番
を付している。

本実施例では第１図の第１実施例に比べて感光ドラム１
面上に設けた光検知部３ａと先非検知部３ｂの代りに同
様なパターン形状より成る光反射面３ａｌと光非反射面
（光吸収面）３ｂ１を感光ドラム上の同じ領域に設けて
いる。そして走査用の光束のうち該光反射面３ａｌで反
射した反射光を受光素子１６で検出し、これにより第５
図で示したのと同様の信号を得ている。

尚、本実施例では光反射面３ａ１、光吸収面３ｂｌそし
て受光素子１６より光検知手段３を構成している。この
他の構成及び動作は第１図の第１実施例と同様である。

本実施例では光束が補正手段１０を介して受光素子１６
に到達しているが、このような系の場合、すでに補正を
かけた光束に更に補正をかけることになり、以前の補正
値を保存しておかなければ補正処理か面倒になる。そこ
でこれを避ける為には例えば第６図（Ｂ）に示すように
受光素子１６には補正手段を介さずに直接、光束が入射
するようにしても良い。

このように領域２を光走査するときと領域３を光走査す
るときとで異なる光学系を通通し、同一直線上を走査し
ないように構成しても本発明は同様に通用できる。

尚、以上の各実施例において感光ドラム面上に形成した
光検知面と光非検知面とから成るパターン又は光反射面
と光吸収面とから成るパターン形状を第７図（Ｂ）のよ
うなパターンとした場合、光束７１が同図に示すような
位置にきた場合、正常な信号が得られないことがある。

このような事態か生じるような系においては、第７図（
Ｃ）に示すようなパターンとすると良い。

第７図（Ｃ）のパターンは第７図（Ｂ）のように主走査
方向に対して平行な境界がなく、任意位置の走査に対し
て少なくとも１ケ所は走査線と境界か交差し殆んどの場
合、出力される信号には立ち下がりと立ち上がりの２ケ
所のエツジが存在するので光束の入射位置を決定するの
が容易である。

本発明において被走査面とは光走査される面、全てをい
い同一平面上でなくとも良く、例えば感光ドラム上を光
走査する装置において、該感光ドラムの回転軸やその他
の該感光ドラムに関連して移動する面に光検知手段を設
けて光走査しても本発明は同様に適用することができる
。

又、本発明においては同期検知手段を固定とし被走査面
の移動によって光検知手段の検知タイミングを変化させ
た場合を示したが同期信号を得るタイミングを変化させ
て光検知手段を固定にしても良い。

（発明の効果） 本発明によれば前述の如く各要素を設定することにより
被走査面の移動状態を容易にしかも高精度に検出するこ
とかでき、又移動ムラか検出されたときには補正手段で
補正することにより副走査方向における走査線間隔を等
しくすることができ、高精度な光走査を行うことができ
る光走査装置を達成することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部概略図、第２図は本
発明の一部分の構成を示す説明図、第３図は第１図の計
時手段の構成を示す説明図、第４図は第１図の基準時間
の発生手段の構成を示す説明図、第５図は各信号のタイ
ミンクを示した説明図、第６図（Ａ）、（Ｂ）は本発明
の第２実施例の要部概略図、第７図（Ａ）、（Ｂ）。 （Ｃ）は光検知手段の一要素であるパターンの例を示し
た図、第８図は従来の光走査装置の要部概略図である。 図中、１は感光トラム、２は画像領域、３Ｇま光検知手
段、４は計時手段、５は同期検知手段、６は発生手段、
７は比較手段、１０は補正手段、１１は光源部、１２は
回転多面鏡、１６は受光素子、３１．３２は変換器であ
る。 第１図 第２図 第７図 第８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源より射出した光束を偏向器により偏向させた
   後、結像光学系を介して被走査面上に導光して主走査方
   向に光走査すると共に該被走査面を副走査方向に移動さ
   せることにより二次元的に光走査する光走査装置におい
   て、該被走査面近傍に同期検知手段を該被走査面上の一
   部に光検知手段とを各々設け該偏向器を介した光束が同
   期検知手段に入射してから該光検知手段の所定位置に入
   射するまでの時間を計時手段で計時し、該計時時間と複
   数の基準時間を発生する発生手段からの基準時間とを比
   較手段により比較することにより該被走査面の副走査方
   向の移動状態を検出手段により検出したことを特徴とす
   る光走査装置。
2. （２）前記同期検知手段と光検知手段は前記被走査面上
   の有効領域外に配置されており、該光検知手段は光検知
   面と光非検知面とを該被走査面上の副走査方向に周期的
   にその境界が主走査方向に連続的に傾斜するように配置
   して構成されていることを特徴とする請求項１記載の光
   走査装置。
3. （３）前記検出手段からの出力信号に応じて補正手段に
   より前記光束の副走査方向の走査位置のズレを補正した
   ことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
4. （４）光源より射出した光束を偏向器により偏向させた
   後、結像光学系を介して被走査面上に導光して主走査方
   向に光走査すると共に該被走査面を副走査方向に移動さ
   せることにより二次元的に光走査する光走査装置におい
   て、該被走査面近傍に同期検知手段と光検知手段とを各
   々設け該光検知手段は光反射面と光非反射面とを該被走
   査面上の副走査方向に周期的にその境界が主走査方向に
   連続的に傾斜するように設定したパターンと、該パター
   ンからの反射光を受光する受光素子とを有しており、該
   偏向器を介した光束が同期検知手段に入射してから該光
   反射面の所定位置に入射し、該反射面からの反射光を該
   受光素子で検出するまでの時間を計時手段で計時し、該
   計時時間と複数の基準時間を発生する発生手段からの基
   準時間とを比較手段により比較することにより、該被走
   査面の副走査方向の移動状態を検出手段により検出した
   ことを特徴とする光走査装置。