JPH09211373A

JPH09211373A - 走査光学装置

Info

Publication number: JPH09211373A
Application number: JP4060596A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kanazawa; 浩金沢; Naoshi Mizuguchi; 直志水口; Masahiro Ono; 政博大野; Mitsunori Iima; 光規飯間
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】各光学素子の加工誤差や駆動機構の回転ムラ
によりビームスポットの位置が本来あるべき位置からシ
フトし、形成される像に歪みが生じる。【解決手段】光源部１００と、光源部１００から発し
た光束を偏向させるポリゴンミラー１８０と、偏向され
た光束を収束させて感光体ドラム２１０上にビームスポ
ットを形成するｆθレンズ１９０と、光源部１００とポ
リゴンミラー１８０との間の光路中に配置され、回動に
より感光体ドラム２１０上でのビームスポットの位置を
シフトさせるダイナミックプリズム１６０と、ダイナミ
ックプリズム１６０を回動制御することによりビームス
ポットの位置を制御する位置制御装置４６９とを備える
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザープリン
ター等に利用される走査光学装置に関する。

【０００１】

【従来の技術】走査光学装置は、半導体レーザー等の光
源から発した光束をポリゴンミラーで反射、偏向させ、
ｆθレンズにより収束させて感光体ドラム等の走査対象
面上に主走査方向に走査するスポットを形成する。この
ビームスポットの位置を正確に制御することにより、正
確な描画が可能となる。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、走査光
学系を構成する各光学素子には加工誤差があり、また、
ポリゴンミラー、感光体ドラムを回転させる駆動機構に
も回転ムラが生じるため、これらの誤差が補正されない
とビームスポットの位置が本来あるべき位置からシフト
し、形成される像に歪みが生じる。

【０００３】ビーム位置のシフトは、光学素子の加工誤
差の許容範囲を狭く設定すると共に、駆動機構の制御精
度を上げて回転ムラを抑えることによって低減すること
ができる。ただし、この場合には光学素子の加工にか
かる手間が増加し、駆動機構の構成も複雑となるため、
装置全体のコストアップを招くという問題が生じる。

【０００４】この発明は、光学素子の加工誤差や駆動機
構の回転ムラ等に起因し、時間の経過に伴って変動する
走査対象面上でのビームスポット位置のシフトを、光学
素子の加工精度や駆動機構の制御精度を高めることなく
補正することができる走査光学装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査光
学装置は、上記の目的を達成するため、光源と、光源か
ら発した光束を偏向させる偏向器と、偏向器で偏向され
た光束を収束させて走査対象面上にビームスポットを形
成する走査レンズと、光源と偏向器との間の光路中に配
置され、回動により走査対象面上でのビームスポットの
位置をシフトさせるダイナミックプリズムと、ダイナミ
ックプリズムを回動制御することにより前記ビームスポ
ットの位置を制御する制御手段とを備えることを特徴と
する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる走査光学
装置の実施形態を説明する。実施形態として示される走
査光学装置は、８本のレーザ光を同時に走査させること
により、一回の走査で８本の走査線を同時に形成するマ
ルチビーム走査光学装置である。まず、走査光学装置全
体の斜視図である図１、その光学系の配置を示す図２、
断面図である図３、そして平面図である図４に基づき、
この装置の概略構成を説明する。なお、この明細書にお
いて「主走査方向」は、光軸に垂直な面内で光束の走査
方向に相当する方向、「副走査方向」は、光軸に垂直な
面内で主走査方向に直行する方向をいうものとする。

【０００７】走査光学装置は、図１に示されるように、
ほぼ直方体状の偏平なケーシング１内に走査光学系を配
して構成されている。ケーシング１の上部開口は、使用
時には上部蓋体２により閉成される。

【０００８】走査光学系の光源部１００は、図１および
図２に示されるように、それぞれ支持基板３００に取り
付けられた８つのレーザーブロック３１０ａ〜３１０ｈ
と、これらのレーザーブロックに１つづつ取り付けられ
た半導体レーザー１０１〜１０８と、半導体レーザーか
ら発する光束を伝達する８本の石英ガラス製の光ファイ
バー１２１〜１２８と、これらの光ファイバーの射出側
の端部を直線上に並べて保持することにより直線上に配
列する８つの点光源を形成するファイバーアライメント
ブロック１３０とから構成されている。なお、光ファイ
バー１２１〜１２８の入射側の端部は、レーザーブロッ
ク３１０ａ〜３１０ｈに固定されたファイバー支持体３
１９ａ〜３１９ｈにより保持されている。

【０００９】光源部１００のファイバーアライメントブ
ロック１３０から射出される発散光束は、円筒状のコリ
メートレンズホルダー３４０により保持されたコリメー
トレンズ１４０により平行光束とされ、絞り１４２を透
過してハーフミラー１４４に入射する。このハーフミラ
ー１４４の透過率は、５〜１０％である。

【００１０】ハーフミラー１４４を透過したモニター光
束は、ＡＰＣ(オートパワーコントロール)信号検出部１
５０に入射する。ＡＰＣ信号検出部１５０は、透過光束
を収束させるコンデンサレンズ１５１と、この光束を直
交する２つの偏光成分に分離する偏光分離素子としての
偏光ビームスプリッター１５３と、それぞれの偏光成分
を受光するＡＰＣ用第１受光素子１５５、ＡＰＣ用第２
受光素子１５７とから構成されており、その出力信号は
同一の駆動信号に対する各半導体レーザーの出力がほぼ
同一となるようフィードバック制御するために利用され
る。

【００１１】一方、ハーフミラー１４４で反射された主
光束は、副走査方向の角度を逐次制御するダイナミック
プリズム１６０により角度制御された後、副走査方向に
のみ正のパワーを持つシリンドリカルレンズ１７０によ
りポリゴンミラー１８０のミラー面の近傍で線状に結像
される。

【００１２】ダイナミックプリズム１６０は、ケーシン
グ１の底面と平行な軸回りに回動可能に設けられてお
り、回動により偏角作用が変化して感光体ドラム２１０
上でのビームスポットの位置を副走査方向にシフトさせ
る。ダイナミックプリズム１６０は、後述のポリゴンミ
ラーの面倒れ誤差や、感光体ドラムの回転ムラ等に起因
し、時間の経過に伴って変動するする走査対象面上での
ビームスポット位置ズレを補正するために利用される。
シリンドリカルレンズ１７０は、円筒状のシリンドリカ
ルレンズホルダー３６１により保持されており、図２に
示されるように、副走査方向においてそれぞれ正・負の
パワーを持つ２枚のレンズ１７１、１７３から構成され
る。

【００１３】ポリゴンミラー１８０は、図３に示される
ようにケーシング１に固定されたポリゴンモータ３７１
により駆動され、図４中の矢印で示したように時計回り
方向に回転する。また、ポリゴンミラー１８０は、回転
による風切り音の発生や、空気中の塵埃との衝突による
ミラー面の損傷を避けるため、図１に示されるようにカ
ップ状のポリゴンミラーカバー３７３により外気から遮
断されて配置されている。

【００１４】ポリゴンミラーカバー３７３には、その側
壁に光路孔３７３ｅが形成されており、この光路孔３７
３ｅにはカバーガラス３７５がはめ込まれている。シリ
ンドリカルレンズ１７０を透過した光束は、カバーガラ
ス３７５を通してカバー内に入射し、ポリゴンミラー１
８０により反射、偏向されて再びカバーガラス３７５を
通して外部に射出される。なお、ポリゴンミラーカバー
３７３の上面には、ポリゴンミラー１８０の上面に付さ
れたマークＭを検出してインデックス信号を出力するた
めのポリゴンセンサ(図示せず)を含むセンサブロック３
７６が設けられている。

【００１５】ポリゴンミラー１８０の反射面は、高精度
で加工した場合にも面倒れ誤差を有し、その誤差量は一
般に各反射面毎に異なる。そこで、各面の誤差量を予め
測定して記憶させておき、使用時にポリゴンセンサから
出力されるインデックス信号に応じていずれの反射面が
使用されているかを識別することにより、反射面毎の固
有の面倒れ誤差量に応じてダイナミックプリズム１６０
の回動角度を調整し、ビームが面倒れ誤差による影響が
ない場合の理想的な位置を走査するよう補正する。

【００１６】ポリゴンミラー１８０で反射された光束
は、結像光学系であるｆθレンズ１９０を透過した後、
図３に示されるように折り返しミラー２００により反射
されて感光体ドラム２１０上に達し、８つのビームスポ
ットを形成する。これらのビームスポットは、ポリゴン
ミラー１８０の回転に伴って同時に走査され、感光体ド
ラム２１０上には一回の走査で８本の走査線が形成され
る。

【００１７】感光体ドラム２１０は、ビームスポットの
走査に同期して図３に示される矢印Ｒ方向に回転駆動さ
れ、これにより感光体ドラム２１０上に静電潜像が形成
される。この潜像は、公知の電子写真プロセスにより、
図示せぬ用紙に転写される。

【００１８】ｆθレンズ１９０は、ポリゴンミラー１８
０側から折り返しミラー２００側に向けて順に、主走査
方向、副走査方向の両方向に関してそれぞれ負、正、
正、負のパワーを有する第１、第２、第３、第４レンズ
１９１,１９３,１９５,１９７が配列して構成され、副
走査方向においてポリゴンミラー１８０のミラー面近傍
で線状に結像された光束を感光体ドラム２１０上に楕円
形状に再結像させるパワーを有する。

【００１９】ｆθレンズ１９０の４枚のレンズは、図３
および図４に示されるように単一のレンズ台３８０上に
固定されている。

【００２０】図１〜図４中のｘ軸は、ｆθレンズ１９０
の光軸と平行な軸、ｙ軸およびｚ軸は、ｘ軸に垂直な面
内で互いに直行する軸である。ｙ軸は主走査方向に一致
し、ｚ軸はポリゴンミラー１８０と折り返しミラー２０
０との間の光路中では副走査方向に一致する。

【００２１】なお、ｆθレンズ１９０を透過した光束
は、各走査毎に、すなわちポリゴンミラーの１つの反射
面による走査毎に、描画範囲に入る前に同期信号検出用
光学系２２０により検出される。同期信号検出用光学系
２２０は、ｆθレンズ１９０の第４レンズ１９７と折り
返しミラー２００との間の光路中に配置されて描画範囲
の手前で光束を反射させる第１ミラー２２１と、この第
１ミラー２２１で反射された光束を順に反射させる第
２、第３ミラー２２３,２２５と、これらのミラーによ
り導かれた光束を受光する受光素子２３０とから構成さ
れている。受光素子２３０は、感光体ドラム２１０と光
学的に等価な位置に配置されている。８本のビームは、
走査に伴って１本づつ順番に受光素子２３０に入射し、
受光素子２３０からは１走査毎に８つのパルスが出力さ
れる。パルスが検出されると、そのパルスに対応する半
導体レーザーを駆動するレーザー駆動部に１ライン分の
画像データが転送され、パルスの検出から一定時間経過
後に書き込みが開始される。

【００２２】また、ケーシング１には、折り返しミラー
２００で反射された光束を透過させる描画用開口１１が
形成されると共に、折り返しミラー２００の背後に光学
調整用開口１２が形成されている。描画用開口１１に
は、カバーガラス２０１が装着されている。光学調整用
開口１２は、折り返しミラー２００を除く光学素子を組
み付けた後に、これらの光学素子を調整する際に使用さ
れ、描画のための使用時には図３に示されるように蓋板
１３により閉成される。

【００２３】次に、図５〜図８に基づいてダイナミック
プリズム１６０につき詳細に説明する。なお、図５(Ａ)
中の矢印Ｌは、ハーフミラー１４４で反射され、ダイナ
ミックプリズム１６０を透過した光束の進行方向を示し
ている。

【００２４】感光体ドラム上での副走査方向に相当する
方向(図５の上下方向)の偏角作用をもつダイナミックプ
リズム１６０は、図５(Ｂ)に示されるように、光軸方向
に貫通する３つの貫通孔１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ
が形成された枠体１６１の中央の貫通孔１６１ａ内に挿
入、固定されている。枠体１６１の周囲には、駆動機構
を構成するコイル１６３が巻回されており、枠体１６１
とコイル１６３とを一体に保持する保持部材１６５が主
走査方向に相当する方向(図５の左右方向)の両端に固定
されている。両端の保持部材１６５には、それぞれ外側
に延びる板バネ１６７が固着されている。

【００２５】これらダイナミックプリズム１６０から板
バネ１６７までの部材は、図５(Ｂ)に示されるように一
体に組み立てられた状態でケーシング１に固定されたベ
ースブロック３５０に取り付けられる。すなわち、板バ
ネ１６７の両端部は、ガイド部材３５３を貫通してお
り、この状態で図６および図７に示されるようにガイド
部材３５３をベースブロック３５０に形成された「コ」
字状のアーム部３５０ａにネジ止めすることにより、ダ
イナミックプリズム１６０を含む枠体１６１がベースブ
ロック３５０に弾性的に支持される。ベースブロック３
５０は、板バネ１６７を支持する上記のアーム部３５０
ａと、ケーシング１への固定に利用される固定部３５０
ｂと、図７および図８に示すように固定部３５０ｂから
立ち上げられてアーム部３５０ａに連続する壁面部３５
０ｃとから一体に構成されている。

【００２６】アーム部３５０ａの副走査方向の両端面に
は、それぞれ鉄板製のヨーク３５１が固着されている。
ヨーク３５１は、両側のアーム部３５０ａ間に架け渡さ
れた基板部３５１ａと、この基板部３５１ａの中央部分
から延出して基板部３５１ａと所定の間隔をおいて平行
に対向する突起板部３５１ｂとから構成される。突起板
部３５１ｂは、基板部３５１ａからＵ字形を描いて枠体
１６１側に回り込み、それぞれ枠体１６１の両端の貫通
孔１６１ｂ，１６１ｃを貫通して位置する。基板部３５
１ａの突起板部３５１ｂに対向する部位には、永久磁石
３５４が固着されており、この永久磁石３５４と突起板
部３５１ｂとの間の空間に磁路が形成される。コイル１
６３は、これらの磁路内に位置することとなる。上下の
永久磁石３５４は、互いに異なる極を枠体１６１に向け
て配置されており、２つの磁路には図中の上から下に向
かう同一方向の磁界が発生する。

【００２７】コイル１６３に電流を流すと、枠体１６１
には光軸方向のモーメントが発生するが、コイル１６３
を流れる電流の方向は上下で互いに逆方向となるため、
発生するモーメントは枠体の上下で互いに逆方向とな
る。したがって、枠体１６１にはダイナミックプリズム
１６０をレーザー光の進行方向に直交する面内で偏角作
用の方向と直交する方向の回転軸回りに回動させる方向
の力が作用し、電流の大きさに対応した角度分ダイナミ
ックプリズム１６０が回動する。

【００２８】上記のように板バネ１６７を用いてダイナ
ミックプリズム１６０を支持することにより、ボール軸
受けや滑り軸受けを用いて支持する場合と比較して回動
動作の非線形性を小さく抑え、制御が容易になると共
に、その精度を高く保つことができる。また、板バネ１
６７を導電性の金属板により形成した場合には、この板
バネ１６７をコイル１６３への給電のためにも兼用する
ことができる。コイルへの給電に板バネ１６７等の支持
体とは別個に導線を接続することもできるが、その場合
には導線の取り回しがダイナミックプリズム１６０の動
作特性に影響を与えたり、断線の可能性がある。板バネ
１６７を介して給電する構成とすれば、動作特性への影
響や断線の可能性をなくすことができる。

【００２９】なお、図５および図６では図示を省略して
いるが、アーム部３５０ａのレーザー光束射出側は、図
７に示されるように、中央に光束を通過させる光路孔３
５２ａが穿設されたカバープレート３５２によりカバー
される。また、光束入射側の壁面部３５０ｃには、光束
をプリズムに入射させるための光路孔３５０ｄが穿設さ
れると共に、ダイナミックプリズム１６０の回動位置を
光学的に検出する検出手段の光路を確保するための第
１、第２の切欠部３５０ｅ，３５０ｆが形成されてい
る。

【００３０】ダイナミックプリズム１６０の回動位置検
出手段は、図７および図８に示すように、第１の切欠部
３５０ｅに配置された発光ダイオード３５５、および投
光レンズ３５６から成る発光部と、この発光部からの検
出光をダイナミックプリズム１６０側に向けて反射させ
るミラー３５７と、第２の切欠部３５０ｆに配置された
基板３５８に取り付けらてダイナミックプリズム１６０
で反射された検出光を受光するプリズムセンサ３５９と
から構成されている。ダイナミックプリズム１６０の検
出光が入射する側の面には、光源部１００からのレーザ
ー光が入射する範囲の外側に位置する周辺部に、図９に
示すように検出光を反射させるためのミラーコート部１
６０ａが形成されている。図中の符号Ｄｆは、ダイナミ
ックプリズム１６０の偏角作用の方向を示している。

【００３１】プリズムセンサ３５９は、図１０に示すよ
うに偏角作用の方向Ｄｆと直交する方向に長い２つの受
光領域３５９ａ、３５９ｂを有しており、上下の受光領
域の出力信号の差をとることにより、ビームスポットの
上下方向の移動、すなわちダイナミックプリズム１６０
の回動を検出することができる。コイル１６３に電流が
流されておらずにダイナミックミラー１６０が初期位置
に設定されている場合には、図１０に示されるように検
出光のビームスポットはプリズムセンサ３５９の中心に
位置する。このときには、各受光領域３５９ａ，３５９
ｂの出力は等しく、したがって差動信号は０となる。

【００３２】コイル１６３に電流が流されてダイナミッ
クプリズム１６０の角度が変化すると、検出光のビーム
スポットは図１０に破線の矢印で示したように受光領域
３５９ａ，３５９ｂの分割ラインに直交する方向に移動
する。したがって、受光領域３５９ａ，３５９ｂの出力
に差が生じ、ダイナミックプリズム１６０の回動位置に
応じた差動信号が得られる。したがって、この差動信号
をチェックすることにより、ダイナミックプリズムが所
望の角度に設定されているか否かを判定することができ
る。

【００３３】上記の例のようにダイナミックプリズム１
６０の回動中心以外の部分に検出光を当てて回動位置を
検出する場合には、プリズムの回動に伴って発光ダイオ
ード３５５からプリズムセンサ３５９までの光路長が変
化する。この例では、光路長の変化によってプリズムセ
ンサ３５９上のスポット径が変化しないように、投光レ
ンズ３５６からの射出光がほぼ平行光となるよう投光レ
ンズ３５６のパワーを設定している。

【００３４】図１１〜図１３は、ダイナミックプリズム
１６０の位置と検出光の光路の変化との関係を示す。こ
れらの図では、ミラー３５７を省略し、発光部側の光路
を展開して示している。

【００３５】コイル１６３に電流が流されておらずにダ
イナミックプリズム１６０が初期位置に設定されている
場合、図１１に示されるように検出光はプリズムセンサ
３５９の中心に一致する。また、不要共振の発生により
ダイナミックプリズム１６０が図１２に示されるように
紙面に垂直な副走査方向の軸回りに回動した場合、ある
いは、図１３に示されるようにレーザー光の進行方向に
沿って平行移動した場合には、プリズムセンサ３５９上
の検出光のビームスポットは正常な回動による検出光の
移動と直交する方向に移動する。ただし、この場合には
プリズムセンサ３５９の差動出力は変化しない。したが
って、プリズムセンサ３５９からは、感光体ドラム２１
０上のビームスポットを副走査方向にシフトさせる方向
のダイナミックプリズム１６０の回動のみが信号として
検出され、不要共振による異常な方向の移動は信号を変
化させないため、ダイナミックプリズム１６０の正確な
角度位置検出が可能である。

【００３６】上述のような不要共振が発生した場合の影
響を受けないようにするためには、図１０で示した２分
割受光素子のように、受光領域がダイナミックプリズム
１６０の正常な回動による検出光の移動方向と直交する
方向に長く、かつ、その方向の検出光の移動による出力
の変動が小さい素子を使用することが望ましい。例え
ば、上記の例で示した２分割受光素子の他、一次元のＰ
ＳＤ(ポジションセンシングデバイス)等を利用すること
もできる。なお、不要共振の振幅は、図５(Ｂ)に示され
るダイナミックプリズム１６０を含む可動部分の重量バ
ランスを最適化することにより、あるいは可動部分の全
体重量を小さくし、さらには可動部分を支持する板バネ
１６７の剛性を高めることによって小さく抑えることが
できる。

【００３７】次に、上記の走査光学装置のダイナミック
プリズム１６０を制御するための系の構成およびその作
用を説明する。図１４は、実施形態の走査光学装置の制
御系のうちダイナミックプリズム１６０の制御に関連す
る部分を抜き出して示したブロック図である。この制御
回路は、予め発生量が明らかな周期的に発生するポリゴ
ンミラー１８０の面倒れ誤差による感光体ドラム面上で
のビームスポットの副走査方向のシフトと、感光体ドラ
ム２１０の回転ムラによりランダムに発生する感光体ド
ラム面上でのビームスポットの副走査方向のズレとを合
わせて補正するようダイナミックプリズム１６０を制御
する。

【００３８】面倒れシフト量演算装置４６１は、ポリゴ
ンセンサ３７４から出力されるインデックス信号と、同
期信号検出用受光素子２３０から出力される同期信号と
に基づいて現在の走査がポリゴンミラーの何れの反射面
によるものかを判断し、該当する反射面の面倒れ誤差に
よるビームスポットのシフト量をメモリ４０１から読み
出して出力する。

【００３９】ポリゴンセンサ３７４は、例えばポリゴン
ミラー１８０側に投光する発光ダイオードと、この発光
ダイオードから発してポリゴンミラー１８０で反射され
た光を受光する受光素子とから構成される。マークＭ
は、この例では黒色の油性インクで付されており、金属
製の他の部分より反射率が低くなるため、ポリゴンセン
サ３７４の下をマークＭが通過する毎に受光素子の出力
が一時的に低下する。ポリゴンセンサ３７４は、この出
力の変化をインデックス信号として出力する。

【００４０】実施形態の装置のようにポリゴンミラー１
８０に単一のマークＭが付されている場合、ポリゴンミ
ラー１８０が一回転する毎にインデックス信号が出力さ
れる。インデックス信号が出力されると、その際に光束
を走査させている反射面を特定することができ、また、
面の切り替わりは同期信号から判断することができるた
め、常に現在いずれの反射面で光束が偏向されているか
を識別することができる。

【００４１】メモリ４０１には、ポリゴンミラー１８０
の各面の面倒れによる感光体ドラム２１０上でのスポッ
トのシフト量が予め入力されている。このシフト量に関
するデータは、各反射面の面倒れ角度を測定することに
より計算で求めてもよいし、１つの半導体レーザーを発
光させた際の所定の像高でのビームスポットの反射面毎
の差を感光体ドラム２１０上、またはこれと光学的に等
価な面上で実測することにより求めてもよい。求められ
たシフト量のデータは、面倒れシフト量演算回路４６１
に接続されたシフト量入力装置４６０から入力される。
シフト量入力装置４６０は、少なくとも調整段階におい
て接続されていれば足り、調整後には取り外してもよ
い。面倒れによるスポットのシフトは反射面毎に一定の
値となるため、面倒れシフト量演算回路４６１の出力
は、当該反射面におけるダイナミックプリズム１６０の
基準角度を決定づける。

【００４２】一方、感光体ドラム２１０の回転ムラは、
面倒れのように既知の誤差ではなくランダムに発生する
誤差である。回転ムラシフト量演算手段４６３は、プリ
ンタコントローラ４６５から入力される本来の書込位置
と、ドラムセンサ２１３から出力される感光体ドラム２
１０の回転ムラとに基づき、検出された回転ムラによる
スポットの副走査方向のシフト量を演算する。

【００４３】面倒れシフト量演算手段４６１から出力さ
れる面倒れ誤差によるビームスポットの副走査方向のシ
フト量と、回転ムラシフト量演算手段４６３から出力さ
れる回転ムラによるスポットのシフト量とは、加算回路
４６７において加算され、ダイナミックプリズム位置制
御装置４６９に入力される。ダイナミックプリズム位置
制御装置４６９は、加算回路から出力される総合的なシ
フト量を相殺するためのダイナミックプリズム１６０の
調整角度を求め、この角度を得るための電流をコイル１
６３に流すことによりダイナミックプリズム１６１を回
動制御する。ダイナミックプリズム１６０の設定角度
は、プリズムセンサ３５９により検出され、ダイナミッ
クプリズム位置制御装置４６９は、このセンサ出力に基
づいてダイナミックプリズムをクローズドループで制御
する。

【００４４】上記の制御により、シリンドリカルレンズ
とｆθレンズとの組み合わせによっては補正しきれない
ポリゴンミラー１８０の面倒れ、および感光体ドラム２
１０の回転ムラによるスポットの副走査方向へのシフト
を補正し、走査線の副走査方向の位置を正確に制御する
ことができる。したがって、面倒れ誤差については、ポ
リゴンミラー面のゴミやキズの影響を避けるために感光
体ドラム面の副走査方向の共役点をポリゴンミラーの反
射面から離した場合にも、光学系の静的な特性で補正し
きれない副走査方向のスポットの位置ズレを補正して描
画性能の劣化を防ぐことができる。

【００４５】面倒れ誤差によるビームスポットのシフト
を補正するためのダイナミックプリズム１６０の位置制
御は、前の走査が終了してから描画が開始される前まで
のタイミングで行われる。この位置制御の時間を確保す
るため、走査効率、すなわち反射面の切り替わり間隔に
対する描画時間の割合を比較的小さく設定している。

【００４６】なお、この例では、スポットの副走査方向
のシフトのみを補正の対象としているが、その他、例え
ばポリゴンミラー面の主走査方向の湾曲によるスポット
の走査速度の変化を補正することもできる。この場合、
ダイナミックプリズム１６０の偏角作用が感光体ドラム
２１０上でのスポットを主走査方向に移動させる方向に
設定すると共に、これをレーザー光束の進行方向に直交
する面内で偏角作用の方向と直交する軸回りに回動させ
てビームスポットの主走査方向の位置を制御する。

【００４７】ポリゴンミラーの反射面の湾曲は、反射面
毎に異なる値をもち、かつ、湾曲によるビームスポット
位置のシフトは、主走査方向の走査位置、すなわち像高
に依存して変化するため、補正データとしては各反射面
毎に各像高毎の補正量をメモリ４０１に予め記憶させて
おく。補正時には、ポリゴンセンサ３７４から出力され
るインデックス信号と同期信号検出用受光素子２３０か
ら各走査毎に出力される同期信号とに基づいて現在光束
を偏向させている反射面を識別すると共に、同期信号の
立ち上がりからの時間から像高を特定し、当該反射面の
当該像高における補正量をメモリ４０１から読み出し、
ダイナミックプリズム１６０を回動させてビームスポッ
トの主走査方向の位置を補正する。

【００４８】また、ｆθレンズ１９０のｆθ特性、すな
わち等速走査性が満たされていない場合にも、上記と同
様ダイナミックプリズムにより感光体ドラム面上のビー
ムスポットを主走査方向にシフトさせることにより、ポ
リゴンミラーの反射面の湾曲と同時に、あるいはｆθ特
性単独で補正することができる。

【００４９】最後に、同期信号検出用受光素子２３０の
詳細について説明する。図１５に示されるように、この
装置に用いられている同期信号検出用受光素子２３０
は、水平同期信号を検出するための主走査位置検出部２
３１と、最も先頭のビームスポットが横切る副走査方向
の位置を検出するための副走査位置検出部２３２とを備
えている。主走査位置検出部２３１は、主走査方向に分
離された第１、第２の受光領域２３１ａ，２３１ｂから
構成され、副走査位置検出部２３２は、副走査方向に分
離された第１、第２の受光領域２３２ａ，２３２ｂから
構成されている。

【００５０】図示せぬ水平同期信号発生回路は、１つの
ビームが主走査位置検出部２３１の第１、第２の受光領
域２３１ａ，２３１ｂを横切る際、両領域の出力が等し
くなった時点で水平同期信号を発生させる。これによ
り、単一の受光領域からの出力信号によって同期信号を
発生させるよりも、信号の立ち上がりをシャープにする
ことができ、かつ、受光量のバラツキによる同期信号発
生タイミングのズレを防止することができる。実施形態
の走査光学装置では、８つのビームが主走査、副走査の
両方向に所定の間隔をおいて同期信号検出用受光素子２
３０上を走査するため、所定の間隔で８つの水平同期信
号が出力される。

【００５１】副走査位置検出部２３２は、同期信号検出
用受光素子２３０をケーシング１に対して位置決めする
際に利用される。８本のビームを全て検出するために
は、主走査位置検出部２３１の第１、第２の受光領域２
３１ａ，２３１ｂの副走査方向の高さｈｓは、最低でも
ビームの副走査方向の分布範囲をカバーするよう設定す
る必要がある。一方、受光領域の面積が大きくなるほど
応答性が悪くなるため、主走査位置検出部２３１の受光
領域の副走査方向の高さは、上記の最低レベルに抑える
ことが望ましい。そして、副走査方向の高さがビームの
分布範囲に対して余裕を持たない場合には、同期信号検
出用受光素子２３０を厳密に位置決めする必要がある。

【００５２】同期信号検出用受光素子２３０の位置決め
の手順は以下の通りである。最初に、同期信号検出用受
光素子２３０をケーシングの所定位置にラフに取り付け
る。次に、予め定めておいた特定の半導体レーザー、こ
の例では最も先頭のビームスポットを形成する半導体レ
ーザーを１つ発光させ、その光束が副走査位置検出部２
３２に当たるようポリゴンミラー１８０の角度を調整す
る。そして、副走査位置検出部２３２の第１、第２の受
光領域２３２ａ，２３２ｂの出力をモニターしつつ、こ
れらの出力レベルが同一となる位置を探して同期信号検
出用受光素子２３０の副走査方向の位置を決める。この
際、主走査位置検出部２３１と副走査位置検出部２３２
との位置関係は、上記の特定の半導体レーザーからのビ
ームの副走査方向の位置が副走査位置検出部２３２の中
心に一致したときに主走査位置検出部２３１がビームの
分布範囲をカバーできるように設定されている。

【００５３】このように、同期信号検出用受光素子２３
０に副走査位置検出部２３２を設けることにより、同期
信号検出用受光素子２３０をビームに対して正確に位置
決めすることが可能となり、応答性を高めるために水平
同期信号検出用の受光領域の副走査方向の高さをビーム
の分布範囲に対して余裕を持たせずに設計した場合に
も、複数のビームの全てを確実に検出することができ
る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光源と偏向器との間に配置されたダイナミックプリ
ズムを適宜回動制御することにより、光学系の加工誤差
や駆動部の回転ムラ等に起因し、時間の経過に伴って変
動する走査対象面上でのビームスポット位置のシフトを
補正することができる。

【００５５】走査対象面上でのビームスポットの位置制
御にプリズムを利用する場合には、ミラーを利用した場
合と比較して回転量に対する偏角の変化の感度を低くす
ることができ、かつ、そのプリズムの頂角に応じて感度
を任意に選択することができる。すなわち、ミラーを利
用した場合には、回動角θに対して偏角の変化は２θに
固定されるが、このように感度が２倍もあると回動調整
の角度が微少となり、その駆動、および検出に高い精度
が要求されることとなる。プリズムにより調整する場合
には、比較的ラフな調整で正確に偏角を制御できるた
め、駆動系や検出形にかかる負担を軽減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる走査光学装置の実施形態を
示す斜視図である。

【図２】図１の装置の副走査方向の断面図である。

【図３】図１の装置の主走査方向の平面図である。

【図４】図１の装置の光学系のみを取り出して示す主
走査方向の説明図である。

【図５】実施形態の走査光学装置のダイナミックプリ
ズム部分の具体的な構造を示す斜視図である。

【図６】図５に示すダイナミックプリズム部分の構造
の正面図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図であ
る。

【図８】図５に示すダイナミックプリズム部分の構造
の背面図である。

【図９】実施形態の走査光学装置のダイナミックプリ
ズムの正面図である。

【図１０】実施形態の走査光学装置のプリズムセンサ
の平面図である。

【図１１】実施形態の走査光学装置のダイナミックプ
リズムが初期状態にある際の検出光の光路を示す説明図
である。

【図１２】実施形態の走査光学装置のダイナミックプ
リズムが回動した際の検出光の光路を示す説明図であ
る。

【図１３】実施形態の走査光学装置のダイナミックプ
リズムが平行移動した際の検出光の光路を示す説明図で
ある。

【図１４】実施形態の走査光学装置の制御系の一部を
示すブロック図である。

【図１５】実施形態の走査光学装置の同期信号検出用
受光素子の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１００光源部１０１〜１０８半導体レーザー１２１〜１２８光ファイバー１３０ファイバーアライメントブロック１６０ダイナミックプリズム１８０ポリゴンミラー１９０ｆθレンズ２１０感光体ドラム２１３ドラムセンサ２３０同期信号検出用受光素子３７４ポリゴンセンサＭマーク４０１メモリ４６１面倒れシフト量演算装置４６３回転ムラシフト量演算装置４６９ダイナミックプリズム位置制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯間光規東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源から発した光束を偏向させる偏向器と、前記偏向器で偏向された光束を収束させて走査対象面上
にビームスポットを形成する走査レンズと、前記光源と前記偏向器との間の光路中に配置され、回動
により前記走査対象面上でのビームスポットの位置をシ
フトさせるダイナミックプリズムと、前記ダイナミックプリズムを回動制御することにより前
記ビームスポットの位置を制御する制御手段とを備える
ことを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】前記ダイナミックプリズムは、前記光源か
ら発する光束が平行となる位置に配置されていることを
特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】前記ダイナミックプリズムの回動位置を検
出する回動位置センサを有し、前記制御手段は、前記回
動位置センサの出力に基づいて前記ダイナミックプリズ
ムの回動位置をクローズドループで制御することを特徴
とする請求項１または２に記載の走査光学装置。
【請求項４】前記回動位置センサは、前記ダイナミック
プリズムの一面に向けて検査光を投光する発光部と、該
発光部から発して前記ダイナミックプリズムで反射され
た検査光を受光する受光部とを有し、前記受光部は、受
光領域が前記ダイナミックプリズムの正常な回動による
検出光の移動方向と直交する方向に長く設定された受光
素子を備えることを特徴とする請求項３に記載の走査光
学装置。
【請求項５】前記受光素子は、前記ダイナミックプリズ
ムの正常な回動による検出光の移動方向と直交する方向
に沿って分割された２つの受光領域を備え、該受光領域
からの出力信号の差動を取ることにより前記ダイナミッ
クプリズムの回動量を検出することを特徴とする請求項
４に記載の走査光学装置。
【請求項６】前記ダイナミックプリズムは、弾性体によ
り回動可能に支持されていることを特徴とする請求項１
に記載の走査光学装置。
【請求項７】前記弾性体は、板バネであることを特徴と
する請求項６に記載の走査光学装置。
【請求項８】前記ダイナミックプリズムは、周囲にコイ
ルが巻回された枠体を介して前記板バネに支持されてお
り、前記板バネは、導電性の金属板により形成され、前
記板バネを介して前記コイルへ電流が供給されることに
より前記コイルが位置する磁路内でモーメントを発生さ
せることを特徴とする請求項７に記載の走査光学装置。
【請求項９】前記制御手段は、前記走査対象面上でのビ
ームスポット位置の理想的な位置からのシフトを補正す
るよう前記ダイナミックプリズムを制御することを特徴
とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項１０】前記ダイナミックプリズムは、回動によ
り前記走査対象面上のビームスポットを副走査方向にシ
フトさせる偏角作用をもつことを特徴とする請求項１ま
たは９のいずれかに記載の走査光学装置。
【請求項１１】前記制御手段は、前記偏向器として用い
られるポリゴンミラーの面倒れ誤差による前記走査対象
面上でのビームスポットのシフトを補正するよう前記ダ
イナミックプリズムを回動制御することを特徴とする請
求項９に記載の走査光学装置。
【請求項１２】前記ポリゴンミラーの複数の反射面のう
ち特定の反射面が特定の回転位置を通過する毎にインデ
ックス信号を出力する検出手段と、前記複数の反射面毎の面倒れ誤差に基づく前記走査対象
面上でのビームスポットの副走査方向の位置誤差情報を
記憶するメモリとを備え、前記制御手段は、前記インデックス信号に基づいて前記
メモリから光束の偏向に用いられている反射面の誤差情
報を読み出し、誤差を補正するよう前記ダイナミックプ
リズムを回動制御することを特徴とする請求項１０に記
載の走査光学装置。
【請求項１３】前記走査対象面は、前記ビームスポット
の走査に同期して回転駆動される感光体ドラムであり、
前記制御手段は、前記感光体ドラムの回転ムラによる副
走査方向の走査線の間隔の変化を補正するよう前記駆動
手段を制御することを特徴とする請求項９〜１２のいず
れかに記載の走査光学装置。
【請求項１４】前記制御手段は、予め発生量が明らかな
周期的に発生する前記走査対象面上でのビームスポット
のシフトを補正するよう前記ダイナミックプリズムを制
御することを特徴とする請求項１に記載の走査光学装
置。
【請求項１５】前記制御手段は、ランダムに発生する前
記走査対象面上でのビームスポットのシフトを補正する
よう前記ダイナミックプリズムを制御することを特徴と
する請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項１６】前記制御手段は、前記走査対象面上での
ビームスポットが理想的な位置を走査するよう前記ダイ
ナミックプリズムを制御することを特徴とする請求項１
に記載の走査光学装置。