JPH09211350A - レーザ走査光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 副走査方向にビームピッチの変換を行って
も、形成画像の品質低下が生じないレーザ走査光学系を
提供する。 【解決手段】 ＣＰＵ２４の指令で、ビームピッチ変換
部２５によって、複数のレーザビームを発生するレーザ
ダイオードアレイ１１の複数の発光部の副走査方向の発
光間隔が変換されると、同期検知手段によって、発光部
の主走査方向の基準位置が検知され、検知された基準位
置に基づいて、書き出し位置補正部２７によって、各発
光部の主走査方向の書き出し位置の補正が行われ、レー
ザダイオードアレイ１１の発光部の副走査方向の発光間
隔が変換されても、画像が主走査方向に偏位変形するこ
とがなく、画素の高密度化に対応した高分解能で高品質
の画像の画像形成を行うことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のレーザビー
ムを発生するダイオードアレイを備え、被走査面を複数
のビームで走査するレーザ走査光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置では、単一のレーザ
光源からの変調光を、ポリゴンミラーで光走査すること
により、感光体ドラムに対するライン書込みを行い、書
込まれた静電潜像に基づいて画像形成を行っている。こ
の場合、感光体ドラムとポリゴンミラーの回転速度を変
化させることにより、画像形成速度や分解能を変化する
ことができる。即ち、感光体ドラムとポリゴンミラーの
回転速度を増加させると、所定の分解能を維持して画像
形成速度が増加し、ポリゴンミラーの回転速度のみを増
加させると、分解能を高めることができる。

【０００３】しかし、ポリゴンミラーを回転するポリゴ
ンスキャナは、２５０００ｒｐｍ程度までの回転速度
は、小型のポリゴンミラーで得られるが、これ以上の回
転速度を得るためには、装置が大型化され製造コストも
増大してしまう。また、感光体ドラムやポリゴンミラー
の回転速度を高速化すると、光ビームの走査速度が高速
となり、１ドット当たりに照射される光エネルギが減少
し、画像形成に必要な充分なエネルギが得られず、形成
画像の品質が低下することがある。

【０００４】この問題を解決するために、複数のレーザ
光源を設けてポリゴンミラーに複数のビームを照射し、
感光体ドラムを複数の走査線で走査することにより、１
ドット当たりの光エネルギを減少させることなく、複数
倍の速度で画像形成可能なレーザ走査光学系が知られて
いる。

【０００５】この種のレーザ走査光学系としては、図７
（ａ）に示すように、副走査方向に所定のビームピッチ
で配列された複数の発光部１１ａ〜１１ｄを備えたレー
ザダイオードアレイ１１が使用されている。

【０００６】ところで、画像形成装置では、例えば写真
画像に基づく画像形成を行う場合のように、分解能を高
めた高品質画像を形成することが可能に、複数の発光部
１１ａ〜１１ｄの副走査方向のビームピッチを、通常の
ビームピッチとこれよりも狭いビームピッチとに切換が
できると都合がよい。

【０００７】そこで、この種の画像形成装置では、図７
（ｂ）に示すように、レーザダイオードアレイ１１を副
走査方向から所定角度回転した状態で配置可能にし、こ
の回転配置状態で、ビームピッチを狭める方法が取られ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来のレーザ走
査光学系では、レーザダイオードアレイ１１を副走査方
向から所定角度回転することにより、ビームピッチを狭
めて分解能を高めた高品質の画像を形成することができ
る。

【０００９】しかし、レーザダイオードアレイ１１の回
転によって、図７（ｂ）に示すように、隣接する複数の
発光部１１ａ〜１１ｄ間に、主走査方向に書き出し位置
の偏差ｄが生じる。このために、形成される画像は、レ
ーザダイオードアレイ１１を回転させない図８（ａ）の
画像３０の状態から、書き出し位置の偏差ｄによって、
同図（ｂ）のように、主走査方向に書き出し位置がずれ
た画像３０Ａとして、形成される画像にひずみが発生し
て、形成される画像の品質が低下することになる。

【００１０】本発明は、前述したようなこの種のレーザ
走査光学系の現状に鑑みてなされたものであり、その目
的は、副走査方向にビームピッチの変換を行っても、形
成される画像の品質低下が生じないレーザ走査光学系を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、複数のレーザビームを発生
するレーザダイオードアレイと、 該レーザダイオード
アレイの複数の発光部の副走査方向の発光間隔を変換す
る発光間隔変換手段と、前記発光部の主走査方向の基準
位置を検知する同期検知手段と、前記発光部間隔変換手
段による発光部間隔の変換時に、前記各発光部の主走査
方向の書き出し位置の補正を行う書き出し位置補正手段
とを有することを特徴とするものである。

【００１２】同様に前記目的を達成するために、請求項
２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記書
き出し位置補正手段が、前記複数の発光部の端部に位置
する発光部からの同期検知信号を、位置補正用基準信号
に使用することを特徴とするものである。

【００１３】同様に前記目的を達成するために、請求項
３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明に
おいて、前記書き出し位置補正手段が、多層クロック生
成回路を備えていることを特徴とするものである。

【００１４】同様に前記目的を達成するために、請求項
４記載の発明は、請求項１または請求項２記載のレーザ
走査光学系において、前記書き出し位置補正手段が、遅
延素子を備えていることを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態
を、図１ないし図６を参照して説明する。図１は本実施
の形態の駆動系の要部構成を示す斜視図、図２は本実施
の形態の制御系の要部構成を示すブロック図、図３は本
実施の形態の書き出し位置補正の説明図、図４は本実施
の形態の書き出し位置補正手段の例を示す説明図、図５
は本実施の形態の書き出し位置補正手段の他の例を示す
説明図、図６は本実施の形態の書き出し位置補正後の各
発光部の点灯の説明図である。

【００１６】本実施の形態では、図１に示すように、レ
ーザダイオードアレイ１１の後段には、レーザダイオー
ドアレイ１１からのレーザビームを平行光にするコリメ
ートレンズ１２が配設され、コリメートレンズ１２の後
段には、ドットサイズに対応するスリットを備えたアパ
ーチャ１３が配置され、アパーチャ１３の後段には、レ
ーザビームが所定のサイズになるように集光する第１シ
リンダレンズ１４が配設されている。

【００１７】また、本実施の形態では、ポリゴンスキャ
ナ１６によって回転駆動され、第１シリンダレンズ１４
からの集光されたレーザビームが入射され、該レーザビ
ームを主走査方向ｘに走査するポリゴンミラー１７が配
設され、ポリゴンミラー１７で反射されるレーザビーム
は、等角運動を等速運動に変換する一対のｆθレンズ１
８ａ、１８ｂを介し、角度を変換する第１ミラー１９を
通過し、レーザビームを副走査方向ｙに集光する第２シ
リンダレンズから感光体ドラム１５に入射されるように
構成されている。

【００１８】また、本実施の形態には、主走査方向の走
査の端部位置でのレーザビームを反射するミラー２１、
ミラー２１の反射光を集光するレンズ２２、及びレンズ
２２で集光されたレーザビームを検知するセンサ２３が
配設され、走査の同期を取るように構成されている。

【００１９】一方、本実施の形態には、図２に示すよう
に、印字データの転送を行うホストコンピュータ３０が
接続され、本実施の形態には、ホストコンピュータ３０
から転送される印字データをビット情報に展開するコン
トローラ３１が設けられ、このコントローラ３１は、ポ
リゴンスキャナ１６とレーザダイオードアレー１１との
動作を制御する制御ユニット２３に接続され、制御ユニ
ット２３には、ポリゴンスキャナ１６とレーザダイオー
ドアレー１１とが接続されている。

【００２０】前記制御ユニット２３には、全体の動作を
制御するＣＰＵ２４が設けられ、制御ユニット２３にお
いては、ＣＰＵ２４に対して、制御プログラムが格納さ
れたＲＯＭ２６、レーザダイオードアレイ１１の発光部
の副走査方向のビームピッチを変換するビームピッチ変
換部２５、及びレーザダイオードアレイ１１の書き出し
位置を補正する書き出し位置補正部２７が接続されてい
る。

【００２１】そして、制御ユニット２３に対して、ＣＰ
Ｕ２４にポリゴンスキャナ１６が接続され、ビームピッ
チ変換部２５及び書き出し位置補正部２７にレーザダイ
オードアレイ１１が接続されている。

【００２２】前記書き出し位置補正部２７には、図４に
示す多層クロック生成回路を用いた発光クロック遅延手
段、或いは図５に示す遅延素子を用いた発光クロック遅
延手段が設けられている。図４に示す発光クロック遅延
手段では、基準クロック端子ｔ０に、発光部１１ａのク
ロック端子ｔ１と反転素子３５ａの入力端子とが接続さ
れ、反転素子３５ａの出力端子が、反転素子３５ｂの入
力端子に接続され、反転素子３５ｂの出力端子が、発光
部１１ｂのクロック端子ｔ２と反転端子３５ｃの入力端
子とに接続されている。

【００２３】また、反転端子３５ｃの出力端子は、反転
素子３５ｄの入力端子に接続され、反転素子３５ｄの出
力端子が、発光部１１ｃのクロック端子ｔ３と反転素子
３５ｅの入力端子に接続されている。

【００２４】さらに、反転素子３５ｅの出力端子が反転
素子３５ｆの入力端子に接続され、反転素子３５ｆの出
力端子が、発光部１１ｄのクロック端子ｔ４と反転素子
３５ｇの入力端子に接続されている。

【００２５】そして、反転素子３５ｇの出力端子が反転
素子３５ｈの入力端子に接続され、反転素子３５ｈの出
力端子が、反転素子３５ｉを介して発光部１１ａのクロ
ック端子ｔ１に接続されている。

【００２６】一方、図５に示す発光クロック遅延手段で
は、発光部１１ａのクロック端子ｔ１が、遅延素子３６
ａを介して、発光部１１ｂのクロック端子ｔ２に接続さ
れ、発光部１１ｂのクロック端子ｔ２は、遅延素子３６
ｂを介して発光部１１ｃのクロック端子ｔ３に接続され
ている。

【００２７】同様に、発光部１１ｃのクロック端子ｔ３
は、遅延素子３６ｃを介して発光部１１ｄのクロック端
子ｔ４に接続され、発光部１１ｄのクロック端子ｔ４
は、遅延素子３６ｄを介して発光部１１ａのクロック端
子ｔ１に接続されている。

【００２８】このような構成の本実施の形態の動作を説
明する。レーザダイオードアレイ１１から出射されたレ
ーザビームは、コリメートレンズ１２で平行光にされ、
アパーチャ１３によって、余分のレーザビームがカット
され、第１シリンダレンズ１４によって、感光体ドラム
１５上で所定のサイズになるように集光され、ポリゴン
ミラー１７に入射される。

【００２９】ポリゴンミラー１７は、ポリゴンスキャナ
１６により回転され、ポリゴンミラー１７の回転によっ
て、レーザビームは主走査方向ｘに走査され、ｆθレン
ズ１８ａ、１８ｂによってビーム走査が等角運動から等
速運動に変換され、且つ像面湾曲が補正され、第１ミラ
ー１９によって、レーザビームの方向が変えられ、第２
シリンダレンズ２０によって副走査方向ｙに集光され
て、所定速度で回転する感光体ドラム１５上に照射され
主走査方向に走査される。

【００３０】そして、走査の端部位置において、ポリゴ
ンミラー１７からの反射光がミラー２１とレンズ２２を
介してセンサ２３で検出され、センサ２３の検出によっ
て、走査の同期が取られて、感光体ドラム１５の周面に
対して、所定のビームピッチで変調光による走査が行わ
れ、形成される画像の潜像が感光体ドラム１５に書き込
まれる。この潜像に基づいて、トナー像が現像され転写
上に転写されたトナー像が定着されて画像形成が行われ
る。

【００３１】この場合、ポリゴンスキャナ１６の回転数
をＲｍ（ｒｐｍ）、画素密度をＤＰＩ（Ｄｏｔｓ ｐｅ
ｒ ｉｎｃｈ）、感光体ドラム１５の線速をｖ（ｍｍ／
ｓ）、ポリゴンミラーの目数をｎ（面）とすると、次式
が成立する。

【００３２】 Ｒｍ＝（ＤＰＩ×ｖ×６０）・（２５．４×ｎ） （１）

【００３３】（１）式から画素密度ＤＰＩ、感光体ドラ
ム１５の線速を上げるには、ポリゴンスキャナ１６の回
転数を上げる必要があることは明らかである。本実施の
形態では、レーザダイオードアレイ１１が使用されてい
るので、発光部の数に応じて、同一の画像形成時間に対
応してポリコンスキャナ１６の回転数を減少させること
ができる。

【００３４】本実施の形態では、ホストコンピュータ３
０より転送される印字データは、コントローラ３１によ
ってビット情報に展開され、このビット情報に基づいて
前述のようにして画像形成動作が実行される。

【００３５】そして、本実施の形態では、写真画像を形
成するような場合で、高分解能が要求される時には、Ｃ
ＰＵ２４の指令によって、ビームピッチ変換部２５にビ
ームピッチ変換命令が入力され、ビームピッチ変換部２
５によつて、レーザダイオードアレイ１１が回転され、
隣接する発光部の間隔が、副走査方向に短縮されて、分
解能が高められる。

【００３６】同時に、書き出し位置補正部２７の図４或
いは図５に示す位置補正手段が作動し、図３、図６に示
すように、同期検知信号に基づいて、発光部１１ａのク
ロック端子ｔ１にクロック信号が供給されて、発光部１
１ａが発光され、発光部１１ａの発光から所定時間後
に、発光部１１ｂのクロック端子ｔ２にクロック信号が
供給されて、発光部１１ｂが所定時間後に発光する。以
下同様にして、発光部１１ｃ、１１ｄは、それぞれ発光
部１１ｂ、１１ｃから所定時間後に発光する。

【００３７】このようにして、本実施例によると、高分
解能画像を形成するために、レーザダイオードアレイ１
１が回転されると、レーザダイオードアレイ１１の端部
の発光部１１ａを基準にして、隣接する発光部が順次所
定時間ずつ遅延されて発光するので、各発光部１１ａ〜
１１ｄに対して、書き出し位置が補正され、図８（ｂ）
で説明した従来のレーザ走査光学系で生じる画像ひずみ
が補正され、同図（ａ）に示したレーザアレイ１１を回
転しない場合と同様に、高品質で高分解能の画像を形成
することが可能になる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、発光間隔
変換手段によって、複数のレーザビームを発生するレー
ザダイオードアレイの複数の発光部の副走査方向の発光
間隔が変換されると、同期検知手段によって、発光部の
主走査方向の基準位置が検知され、検知された基準位置
に基づいて、書き出し位置補正手段によって、各発光部
の主走査方向の書き出し位置の補正が行われるので、発
光部の副走査方向の発光間隔が変換されても、画像が主
走査方向に偏位することがなく、画素の高密度化に対応
して画像乱れのない高品質で高分解能の画像形成を行う
ことが可能になる。

【００３９】請求項２記載の発明によると、請求項１記
載の発明で得られる効果に加えて、書き出し位置補正手
段が、複数の発光部の端部に位置する発光部からの同期
検知信号を、位置補正用基準信号に使用するので、各発
光部の主走査方向の書き出し位置の補正を高精度で簡単
に行うことが可能になる。

【００４０】請求項３記載の発明によると、多層クロッ
ク生成回路を備えた書き出し位置補正手段の動作によ
り、請求項１または請求項２記載の発明での効果が得ら
れる。

【００４１】請求項４記載の発明によると、遅延素子を
備えた書き出し位置補正手段の動作により、請求項１ま
たは請求項２記載の発明での効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の駆動系の要部構成を示
す斜視図である。

【図２】同実施の形態の制御系の要部構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】同実施の形態の書き出し位置補正の説明図であ
る。

【図４】同実施の形態の書き出し位置補正手段の例を示
す説明図である。

【図５】同実施の形態の書き出し位置補正手段の他の例
を示す説明図である。

【図６】同実施の形態の書き出し位置補正後の各発光部
の点灯の説明図である。

【図７】レーザ走査光学系のビームピッチ変換による書
き出し位置の変化の説明図である。

【図８】レーザ走査光学系のビームピッチ変換による画
像の変化の説明図である。

【符号の説明】

１１ レーザダイオードアレイ １５ 感光体ドラム １６ ポリゴンスキャナ １７ ポリゴンミラー ２４ ＣＰＵ ２５ ビームピッチ変換部 ２７ 書き出し位置補正部 ３０ ホストコンピュータ ３１ コントローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のレーザビームを発生するレーザダ
   イオードアレイと、 該レーザダイオードアレイの複数の発光部の副走査方向
   の発光間隔を変換する発光間隔変換手段と、 前記発光部の主走査方向の基準位置を検知する同期検知
   手段と、 前記発光部間隔変換手段による発光部間隔の変換時に、
   前記各発光部の主走査方向の書き出し位置の補正を行う
   書き出し位置補正手段とを有することを特徴とするレー
   ザ走査光学系。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレーザ走査光学系におい
   て、前記書き出し位置補正手段が、前記複数の発光部の
   端部に位置する発光部からの同期検知信号を、位置補正
   用基準信号に使用することを特徴とするレーザ走査光学
   系。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のレーザ走
   査光学系において、前記書き出し位置補正手段が、多層
   クロック生成回路を備えていることを特徴とするレーザ
   走査光学系。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２記載のレーザ走
   査光学系において、前記書き出し位置補正手段が、遅延
   素子を備えていることを特徴とするレーザ走査光学系。