JPH04311914A - 走査光学装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えばレーザ光源からの
光変調された光ビームで複数の偏向面を有する光偏向器
を介して感光体ドラム面等の被走査面上を光走査する走
査光学装置に関し、特に光偏向器の各々の偏向面の製造
誤差や駆動手段としてのモータの振動等によって被走査
面を光走査する際の光ビームの走査位置のバラツキを良
好に補正し、高精度な走査を可能とした例えばレーザビ
ームプリンタ（ＬＢＰ）等に好適な走査光学装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザビームプリンタ等の走査
光学装置においては画像信号に応じてレーザー光源から
の光ビームを光変調している。

【０００３】そして該光変調された光ビームを回転多面
鏡等の光偏向器により周期的に偏向させｆ−θレンズ等
の結像光学系によって感光性の記録媒体面上にスポット
状に収束させ、光走査して画像記録を行なっている。

【０００４】図８（Ａ）、（Ｂ）は従来の走査光学装置
をレーザビームプリンタ装置に適用したときの主走査断
面と副走査断面の要部構成図である。

【０００５】同図において所望の画像形成を行なう場合
には制御部９０からの電気信号（発光信号）によってレ
ーザドライバー９１を駆動させて、該レーザドライバ９
１に接続したレーザ光源である例えば固体レーザ素子９
２をその発光信号によって明滅（ＯＮ、ＯＦＦ）させて
いる。そして固体レーザ素子９２からの光ビームをコリ
メーターレンズ９３ａにより平行光ビームとし、シリン
ドリカルレンズ９３ｂで副走査方向に集光し、該光ビー
ムを光偏向器９４の偏向面９４ａに集光させている。そ
して偏向面９４ａで反射偏向させた後、レンズ９５ａ，
９５ｂから成るｆ−θ特性を有する結像光学系９５を介
して被走査面である感光体ドラム９９面上に導光させて
いる。

【０００６】そして光偏向器９４を矢印Ａ方向に一定速
度で回転させることによって感光体ドラム９９面上に等
速に光走査している。

【０００７】このとき感光体ドラム９９面上を光走査す
る前に感光体ドラム９９面上の走査開始位置のタイミン
グを制御する為に光偏向器９４の偏向面で反射された光
ビームの一部を同期検出器９７に導光している。制御部
９０は同期検出器９７からの信号によりレーザドライバ
９１を駆動制御している。レーザドライバ９１は画像信
号に基づいて固体レーザ素子９２を明滅（ＯＮ、ＯＦＦ
）させて感光体ドラム９９面上に画像の明部、暗部を再
現させている。これにより画像情報の記録を行なってい
る。

【０００８】このとき副走査断面内において、偏向面９
４ａと感光ドラム面９９とが共役関係となるようにし、
偏向面９４ａの角度誤差、即ち偏向面９４ａの副走査方
向の倒れを補正している。これにより感光ドラム面９９
上の同一位置を光走査することができるようにしている
。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般に走査光学装置に
おける光偏向器の偏向面は平面より成っている。光偏向
器を回転し光走査するとき、図９に示すように感光ドラ
ム面９９上の中心走査領域と周辺走査領域とでは偏向面
９４ａの光軸方向の位置が異ってくる。例えば図９に示
すように周辺走査時には偏向面９４ａはシリンドリカル
レンズ９３ｂ側に近づき、中心走査時には偏向面９４ａ
は遠ざかる。この結果、周辺走査時に光ビームが偏向面
９４ａに結像していたとすると中心走査時には偏向面９
４ａから離れた位置に結像するようになる。

【００１０】この為、図１０に示すように光ビームの見
かけの結像点が中心走査時には図１０（Ｂ）に示すよう
に偏向面９４ａから異った位置に変位してくる。

【００１１】尚、図１０（Ａ）は周辺走査時であり偏向
面９４ａ上に光ビームが結像しており、このとき偏向面
９４ａの倒れは補正されている。

【００１２】この結果、前述の如く光学系を構成し、偏
向面の倒れ補正を行っても走査域全体にわたり完全に倒
れを補正することはできなかった。

【００１３】このように従来の走査光学装置では偏向面
に角度誤差があると、ある走査領域では倒れは補正され
るが他の走査領域では走査線のピッチのムラとなり、出
力画像の品位が低下してくるという問題点があった。こ
のような画質の低下は高品位な画像が要求される装置で
は許容することが出来なく大きな問題点となっていた。

【００１４】本発明は光学系による倒れ補正が不十分な
走査領域での画質の低下を一部の光学要素を駆動させる
ことにより補正し、全走査領域において良好なる光走査
を可能とし、高品位な画像が得られる走査光学装置の提
供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の走査光学装置は
、光源手段からの外部信号により光変調した光ビームを
集光手段を介して回転多面鏡を有する走査手段で偏向さ
せた後、結像手段を介して被走査面上に導光して光走査
する走査光学装置において、該被走査面に入射する光ビ
ームの一部を走査位置検出手段で検出し、該走査位置検
出手段からの出力信号を利用して該集光手段又は結像手
段のうちの一部の光学要素を駆動制御して該光ビームの
該被走査面上への走査位置のズレを調整したことを特徴
としている。

【００１６】

【実施例】図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例１の主
走査断面と副走査断面の要部概略図である。

【００１７】同図において１はレーザドライバーであり
、制御部１０からの電気信号（発光信号）に応じてレー
ザ光源２を駆動制御している。レーザ光源２は例えば固
体レーザ素子より成り、レーザドライバー１に接続され
ており、該レーザドライバー１からの発光信号に応じて
光ビームを明滅（ＯＮ、ＯＦＦ）させている。３ａはコ
リメーターレンズであり、レーザ光源２から発光された
光ビームを略平行光束としている。３ｂはシリンドリカ
ルレンズであり、副走査方向に光ビームを集光して光偏
向器４の偏向面４ａ上に結像している。コリメーターレ
ンズ３ａとシリンドリカルレンズ３ｂより集光手段３を
構成している。光偏向器４は複数の偏向面を有しており
、例えば回転多面鏡等より成っており、モータ等の駆動
手段（不図示）により矢印Ａ方向に回転している。

【００１８】５はｆ−θ特性を有する結像光学系（結像
手段）であり、球面レンズ５ａとトーリックレンズ５ｂ
の２つのレンズより成り、光偏向器４によって反射偏向
された画像情報に基づく光ビームを後述する平行平面ガ
ラス８を介して感光体ドラム９面上に結像させている。

【００１９】７は同期検出器であり、感光体ドラム９面
上を光走査する前に感光体ドラム９面上の走査開始位置
のタイミングを制御する為に各偏向面で反射された光ビ
ームの一部を検出している。そして同期検出器７で得ら
れる信号を利用して感光体ドラム９面上への画像記録の
走査開始位置のタイミングを制御している。

【００２０】８は平行平面ガラスであり、駆動手段１１
によって回動可能となっている。平行平面ガラス８は回
動操作により結像光学系５からの光ビームを偏向射出さ
せて感光ドラム９面上に導光している。１２は光路切替
えミラーであり、感光体ドラム９の前方で支点１２ａを
中心に回動可能となっている。

【００２１】６は走査位置検出手段であり、感光ドラム
９に入射する光ビームの位置を光路切替ミラー１２を介
して検出しており、同図では３つのセンサー６ａ，６ｂ
，６ｃより成っている場合を示している。１３は演算回
路であり走査位置検出手段６からの信号に基づいて光ビ
ームの感光ドラム９面上の入射位置を求めている。

【００２２】尚、本実施例において感光体ドラム９の周
囲には不図示の現像器、一次及び転写帯電器、定着器、
そしてクリーナ等が設けられており、感光体ドラム９の
表面に形成された潜像を公知の電子写真プロセスにより
顕像化して転写材に転写している。

【００２３】本実施例においてレーザドライバー１から
の発光信号によって光変調させたレーザ光源２からの光
ビームはコリメーターレンズ３ａで平行光束としている
。そしてシリンドリカルレンズ３ｂで副走査方向に集光
し、主走査方向は平行光束の状態で光偏向器４の偏向面
４ａに入射させている。光偏向器４を回転させることに
より偏向面４ａで反射偏向させた光ビームを結像光学系
５によって集光し、平行平面ガラス８を介して感光体ド
ラム９面上に結像させ光走査している。このとき光走査
する前に予め光路切替ミラー１２を光路中に配置し、結
像光学系５からの光ビームを反射させて走査位置検出手
段６に入射させてている。そして演算回路１３により走
査位置検出手段６からの信号に基づいて光ビームの感光
体ドラム９への入射位置、即ち光ビームの入射位置の誤
差（偏向面の面倒れ補正が不十分の為や装置全体の組立
誤差等の要因による。）を求めている。そしてこのとき
の結果に基づいて駆動手段１１を駆動制御し、駆動手段
１１は平行平面ガラス８を回動させ、光ビームの感光体
ドラム９面上に入射する光ビームの誤差を補正している
。

【００２４】図２は本実施例の動作を示す要部ブロック
図である。

【００２５】走査位置検出手段６を構成する３つのセン
サー６ａ，６ｂ，６ｃからの信号に基づいて演算回路１
３により光ビームの光走査に伴う感光体ドラム９面上の
入射位置を求める。

【００２６】駆動手段１１は演算回路１３からの信号に
基づき平行平面ガラス８を回動させ、図３、図４に示す
ように平行平面ガラス８から射出する光ビームの偏向位
置（ずれ量Δ）を調整している。又駆動手段１１は演算
回路１３からの演算結果をメモリー１４に記憶しておき
、その都度光ビームの走査位置の検出を行なわず、定期
的に行うようにしている。

【００２７】そして光ビームの走査位置の検出を行なわ
ないときはメモリー１４に記憶しておいたデータを用い
て例えば同期検出器７からの信号に基づいて平行平面ガ
ラス８を回動させて光ビームの偏向状態を調整している
。

【００２８】尚、本実施例において走査位置検出手段６
を３つのセンサー６ａ，６ｂ，６ｃより構成し、各点で
の走査位置を検出した場合を示したが、３つ以上複数の
センサーを用いても良く、又連続したラインセンサーや
イメージセンサーを用いて主走査方向の走査位置を連続
的に検出するようにしても良い。

【００２９】図３は平行平面ガラス８を通過する光ビー
ムの光路を示す説明図である。同図に示すように平行平
面ガラス８に角度θで入射した光ビーム３１ａは屈折作
用により光路がずれて射出する。このときのずれ量Δは
平行平面ガラス８の厚さをｄ、材質の屈折率をｎとする
と

【００３０】

【数１】 となる。

【００３１】本実施例では図４に示すように平行平面ガ
ラス８を回動させて光ビーム３１ａの入射角θを変える
ことにより射出する光ビームの位置を変位させている。

【００３２】これによって感光体ドラム９面上への光ビ
ームの入射位置を調整している。

【００３３】図５（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例２の
主走査断面と副走査断面の要部概略図である。

【００３４】本実施例では光ビームの感光体ドラム９面
上への入射位置の誤差を駆動手段１１により平行平面ガ
ラスの代わりにシリンドリカルレンズ３ｂを光軸と直交
する方向（副走査方向）に移動させて補正している点が
実施例１と異っており、その他の構成は同じである。

【００３５】図６は図５（Ａ）においてシリンドリカル
レンズ３ｂを光軸と直交する方向（副走査方向）に変位
させたときの副走査断面内の光路を展開したときの要部
概略図である。

【００３６】図６に示すように、シリンドリカルレンズ
３ｂを光軸と直交する方向にある量移動させると光ビー
ムは偏向面４ａ上において副走査方向に同じ量だけ変位
する。

【００３７】従って結像光学系５の副走査断面内の結像
倍率をＭとすれば、感光体ドラム９面上の走査位置のず
れ量Ｘはシリンドリカルレンズ３ｂをＸ／Ｍだけ移動さ
せれば補正することができる。

【００３８】本実施例においてシリンドリカルレンズ３
ｂの移動量は一般に僅かである為、高速走査にも十分対
応可能である。

【００３９】図７は本発明の実施例３の副走査断面内の
光路を展開したときの要部概略図である。

【００４０】本実施例では光ビームの感光体ドラム９面
上への入射位置の誤差を駆動手段１１により平行平面ガ
ラスの代わりにコリメーターレンズ３ａを光軸と直交す
る方向（副走査方向）に移動させて補正している点が実
施例１と異っており、その他の構成は同じである。

【００４１】図７に示すようにコリメーターレンズ３ａ
を光軸と直交する方向にｅだけ移動させると偏向面４ａ
上での光ビームのずれ量Δはコリメーターレンズ３ａの
焦点距離をｆ３ａ、シリンドリカルレンズ３ｂの焦点距
離をｆ３ｂとすると

【００４２】

【数２】 となる。結像光学系５の結像倍率をＭとすれば感光体ド
ラム９面上の走査位置のずれ量Ｘは

【００４３】

【数３】 となる。これよりコリメーターレンズ３ａの移動量ｅは

【００４４】

【数４】 となる。

【００４５】本実施例ではコリメーターレンズ３ａを演
算回路１３からの信号に基づいて駆動手段１１により光
軸と直交する方向に光走査に伴って移動させて、これに
より光ビームの走査位置のずれ（誤差）を補正している
。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば以上のように走査位置検
出手段で光源手段から光変調して放射された光ビームの
感光体ドラム面上への入射位置を検出し、演算回路で光
ビームの補正データを得て、駆動手段により光学系の一
部を駆動調整し、光ビームの入射位置の誤差を補正する
ことにより光走査のピッチを一定にすることができ高品
位な画像が容易に得られる走査光学装置を達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の要部概略図

【図２】本発明
の実施例１の要部ブロック図

【図３】図１の一部分の説
明図

【図４】図１の一部分の説明図

【図５】本発明の実施例２の要部概略図

【図６】図５の
副走査断面内の光路を展開したときの説明図

【図７】本発明の実施例３の副走査断面内の要部概略図

【図８】従来の走査光学装置の要部概略図

【図９】図８
の一部分の説明図

【図１０】図８の一部分の説明図

【符号の説明】

１　　レーザドライバー ２　　レーザ光源 ３　　集光手段 ３ａ　　コリメーターレンズ ３ｂ　　シリンドリカルレンズ ４　　光偏向器 ５　　結像光学系 ５ａ　　球面レンズ ５ｂ　　トーリックレンズ ６　　走査位置検出手段 ７　　同期検出器 ８　　平行平面ガラス ９　　感光体ドラム １０　　制御部 １１　　駆動手段 １２　　光路切替ミラー １３　　演算回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源手段からの外部信号により光変調
   した光ビームを集光手段を介して回転多面鏡を有する走
   査手段で偏向させた後、結像手段を介して被走査面上に
   導光して光走査する走査光学装置において、該被走査面
   に入射する光ビームの一部を走査位置検出手段で検出し
   、該走査位置検出手段からの出力信号を利用して該集光
   手段又は結像手段のうちの一部の光学要素を駆動制御し
   て該光ビームの該被走査面上への走査位置のズレを調整
   したことを特徴とする走査光学装置。