JPH09230276A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正弦揺動を用いてレーザビームを偏向させる
光走査装置において往復走査を行う際の、偏向周波数の
変動に起因して生じる往路の走査終了位置と復路の走査
開始位置のずれを補償し、画質の悪化を防止する。 【解決手段】 光偏向素子により偏向されるレーザビー
ムが、往路の走査終了位置Ｅ_F より第２のビーム検出器
１６まで達するために要する調整時間Ｔ４を測定し、復
路において、レーザビームが第２のビーム検出器１６に
入射されてから復路の走査を開始するまでの時間を、調
整時間Ｔ４と一致させることにより、往路の走査終了位
置Ｅ_F と復路の走査開始位置Ｓ_B とを完全に一致させ
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、例えば、電子計算
機から送られてくるコード化された信号を高速に印字出
力する電子写真方式の記録装置において、レーザビーム
等のビームを電子計算機等からの信号に応じて偏向、変
調制御する光走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子計算機からの画像情報の記録
を担う記録装置として、電子写真方式による記録装置が
用いられている。以下、このような記録装置に用いられ
る従来の光走査装置について図８を用いて説明する。図
８は従来の光走査装置７１を示す平面図である。

【０００３】光走査装置７１は、主として、筐体７２と
感光ドラム７３から成る。筐体７２は、記録媒体である
感光ドラム７３を照射するに必要なレーザビームを形成
する全ての部材、即ちレーザユニット７６、シリンドリ
カルレンズ７７、ポリゴンミラー７８、結像レンズ７
９、ビーム検出器ユニット８０を備えている。

【０００４】レーザユニット７６は、半導体レーザ７４
とコリメータレンズ７５とから構成されている。このう
ち、半導体レーザ７４は、レーザビームを水平方向に発
振するものである。また、コリメータレンズ７５は、半
導体レーザ７４から発振されたレーザビームを入射可能
に設置されている。このコリメータレンズ７５を通過し
たレーザビームは、コリメータレンズ７５の光軸と一致
した平行ビームとなる。

【０００５】シリンドリカルレンズ７７は、コリメータ
レンズ７５より出射されたレーザビームを、６面の反射
面を有する正六角形状のポリゴンミラー７８の１つの反
射面上に入射させる。ポリゴンミラー７８は、高精度の
軸受けに支えられた軸に取りつけられ、定速回転する図
示しないモータにより駆動される。このモータの駆動に
より回転するポリゴンミラー７８によって、レーザビー
ムはほぼ水平に掃引されて等角速度で偏向される。尚、
ポリゴンミラー７８は主にアルミニウムを材料として形
成されており、その作成の際には一般に切削加工法が用
いられる。また、モータの種類としては、公知のヒステ
リシスシンクロナスモータ、ＤＣサーボモータ等が挙げ
られる。これらは、磁気駆動力により回転力を得ること
からコイルの巻線や、鉄板を含む磁気回路をモータ内に
形成することが必要となるため、その容積は比較的大き
なものとなる。

【０００６】結像レンズ７９は、ｆθ特性を有するレン
ズであり、ポリゴンミラー７８によりほぼ水平に掃引さ
れて出射したレーザビームを感光ドラム７３上にスポッ
ト光として結像させるものである。ビーム検出器ユニッ
ト８０は、画像領域を妨げない範囲に設けられ、１個の
反射ミラー８１と小さな入射スリットを有するスリット
板８２と応答速度の速い光電変換素子基板８３から成
る。上記ポリゴンミラー７８により掃引されたレーザビ
ームがスリット板８２を介して光電変換素子基板８３に
入射すると、光電変換素子基板８３はレーザビームの位
置を検出したことを表す検出信号を図示しないレーザビ
ーム出射制御装置に出力する。

【０００７】図示しないレーザビーム出射制御装置は、
この検出信号により感光ドラム７３上に画像データに応
じた光情報を与えるための半導体レーザ７４への入力信
号のスタートタイミングを制御している。上記のごとく
画像信号に応じて変調されたレーザビームは感光ドラム
７３に照射され、公知の電子写真プロセスにより顕像化
された後、普通紙等の転写材上に転写定着されハードコ
ピーとして出力される。

【０００８】しかし、従来の光走査装置７１では、上述
した通り、アルミニウム製のポリゴンミラーや、それを
駆動するためのヒステリシスシンクロナスモータ、ＤＣ
サーボモータ等を使用しているため、外形形状、重量と
も一般的に大きくなってしまい、この光走査装置を組み
込んだ記録装置の小型化に寄与し得ないという問題点が
あった。

【０００９】この点に鑑み、特公昭６０−５７０５２号
公報、特公昭６０−５７０５３号公報、実公平２−１９
７８３号公報、実公平２−１９７８４号公報、実公平２
−１９７８５号公報に記載されているような、水晶基板
を用いる機械振動子の表面にレーザビームを反射するた
めの反射鏡を形成してなる光偏向素子を有する光走査装
置も提案されている。

【００１０】例えば、特公昭６０−５７０５２号には、
図９に示すように、バネ部９２、９３によってフレーム
９１に支持された可動部９４と、この可動部９４に設け
られた反射鏡９５及びコイルパターン９６とを備えた光
偏向素子９０が開示されている。この光偏向素子９０
は、コイルパターン９６を磁界中に配置した状態でコイ
ルパターン９６に電流を流すことにより偏向面即ち反射
鏡９５の鏡面を正弦的に往復振動させ、反射鏡９５に入
射する光ビームを偏向走査するものである。なお、この
往復振動の周波数を偏向周波数と称する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
６０−５７０５２号等に開示された光偏向素子９０を用
いた光走査装置では、光偏向素子９０を大量生産する際
に個々の光偏向素子が有する偏向周波数のばらつきが生
じたり、温湿度変化や経時変化によって偏向周波数に変
化が生じることがあった。

【００１２】従って、光偏向素子９０にて偏向される光
ビームの偏向角速度は、各光偏向素子９０によって大き
な個体差が出たり、環境変化に起因する変動が生じたり
するため、このような光偏向素子９０を用いた光走査装
置を画像記録装置に用いて、往復走査を行う場合、往路
での走査終了位置と復路での走査開始位置がずれて画質
が悪化するという問題点があった。

【００１３】また、往復振動の片方向のみを光走査に用
いる場合にはこのような問題は生じないが、光走査に利
用されない無効時間が大きくなるため、往復走査を行う
場合と同速度で画像を記録するためには、画像情報の変
調周波数を大きくしなければならず、結果的に発振器、
ＡＳＩＣ等のコストアップにつながった。

【００１４】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るためになされたものであり、偏向面が正弦揺動して往
復走査を行う際に画質が悪化することのない光走査装置
を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】請求項１
記載の発明は、光ビームを出射する光ビーム出射手段
と、偏向面が正弦揺動することにより前記光ビームを偏
向させる光偏向手段と、前記光偏向手段により偏向され
た光ビームが被走査媒体上を往復走査するように前記光
ビーム出射手段を制御する出射制御手段とを備えた光走
査装置において、前記出射制御手段は、前記光ビームが
前記被走査媒体上を復路走査するときの走査開始位置及
び走査終了位置が、前記光ビームが前記被走査媒体上を
往路走査したときの走査終了始位置及び走査開始位置と
各々一致するように、前記光ビーム出射手段を制御する
ことを特徴とする。

【００１６】かかる請求項１記載の光走査装置では、光
ビーム出射手段により出射された光ビームは、光偏向手
段の偏向面に入射される。この偏向面は正弦揺動するた
め、入射した光ビームは偏向して被走査媒体に向かう。
出射制御手段は、前記光偏向手段により偏向された光ビ
ームが被走査媒体上を往復走査するように光ビーム出射
手段を制御する。例えば、往路において、光偏向手段の
偏向面が正弦揺動して被走査媒体上の所定の位置（走査
開始位置）に光ビームを到達させ得る角度になったとき
に、出射制御手段はそのタイミングで光ビーム出射手段
による光ビームの出射を開始させる。すると、光ビーム
は偏向面に入射した後、偏向して被走査媒体の走査開始
位置に照射され、光偏向手段の偏向面が正弦揺動するに
従って光ビームは被走査媒体を往路走査する。そして、
光偏向手段の偏向面が被走査媒体上の所定の位置（走査
終了位置）に光ビームを到達させ得る角度になったとき
に、そのタイミングで光ビーム出射手段からの光ビーム
の出射を停止させる。これにより往路走査が完了する。
偏向面が正弦揺動を開始して１／２周期を過ぎたあとの
復路においても、往路と同様にして走査を行う。このよ
うにして、出射制御手段は、光ビームが被走査媒体上を
往復走査するように光ビーム出射手段を制御するのであ
る。

【００１７】ここで、請求項１記載の光走査装置の特徴
として、出射制御手段は、光ビームが被走査媒体上を復
路走査するときの走査開始位置が往路走査したときの走
査終了始位置と一致するように、また、光ビームが被走
査媒体上を復路走査するときの走査終了位置が往路走査
したときの走査開始位置と一致するように、光ビーム出
射手段を制御する。このため、たとえ光偏向手段の偏向
面が正弦揺動するときの偏向周波数、偏向角速度が経時
的に変動したとしても、上記のように出射制御手段によ
り補正されるため、往路と復路の走査領域がずれること
がない。

【００１８】このように、請求項１記載の光走査装置に
よれば、偏向面が正弦揺動して往復走査を行う際、たと
え経時的に光偏向手段の偏向面の偏向周波数が変化した
としても画質が悪化することはないという効果が得られ
る。また、従来のポリゴンミラーを用いる光走査装置に
比べて、正弦揺動する偏向面を有する光偏向手段を用い
ているため、外形形状、重量とも小さくできるという効
果も得られる。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
走査装置であって、前記出射制御手段は、往路・復路の
いずれにおいても走査開始から走査終了までが所定時間
となるように前記光ビーム出射手段を制御すると共に、
前記光ビームが前記被走査媒体上を復路走査するときの
走査開始位置が前記光ビームが前記被走査媒体上を往路
走査したときの走査終了位置と一致するように前記光ビ
ーム出射手段を制御することを特徴とする。

【００２０】かかる請求項２記載の光走査装置では、出
射制御手段は、光ビームが被走査媒体上を復路走査する
ときの走査開始位置が往路走査したときの走査終了位置
と一致するように光ビーム出射手段を制御し、且つ、往
路・復路のいずれにおいても走査開始から走査終了まで
が所定時間（例えば予め設定した時間）となるように光
ビーム出射手段を制御する。このように制御することに
より、復路走査するときの走査終了位置と往路走査する
ときの走査開始位置も一致する。

【００２１】このように、請求項２記載の光走査装置に
よれば、請求項１と同様の効果を得ることができる。請
求項３記載の発明は、請求項２記載の光走査装置であっ
て、前記出射制御手段は、往路において前記光偏向手段
の偏向面が走査終了位置に対応する走査終了角度から、
該走査終了角度よりも往路進行方向側の所定位置に対応
する所定角度まで変化したときの時間を測定する時間測
定部と、復路において前記光偏向手段の偏向面が前記所
定角度に達した後、前記時間測定部が測定した時間が経
過したことを検出する時間検出部とを備えたことを特徴
とする。

【００２２】かかる請求項３記載の光走査装置では、出
射制御手段のうち時間測定部が、往路において光偏向手
段の偏向面が走査終了位置に対応する走査終了角度か
ら、該走査終了角度よりも往路進行方向側の所定位置に
対応する所定角度まで変化したときの時間を測定する。
そして、出射制御手段のうち時間検出部が、復路におい
て前記光偏向手段の偏向面が前記所定角度に達した後、
前記時間測定部が測定した時間が経過したことを検出す
る。この時間検出部が検出したタイミングで復路の走査
を開始させれば、即ち光ビーム出射手段から光ビームを
出射させれば、復路走査するときの走査開始位置と往路
走査したときの走査終了位置とが一致する。

【００２３】このように、請求項３記載の光走査装置に
よれば、請求項２と同様の効果即ち請求項１と同様の効
果を得ることができる。尚、光偏向手段の偏向面が前記
所定角度まで変化したか否かは、例えば、偏向面の位置
を検出可能な位置センサや角度センサによって判断して
もよいが、後述の請求項４に記載したように、往路の走
査終了位置よりも往路進行方向側の所定位置に光ビーム
検出手段を設け、この光ビーム検出手段の検出信号によ
って判断してもよい。

【００２４】請求項４記載の発明は、請求項３記載の光
走査装置であって、往路の走査終了位置よりも往路進行
方向側の所定位置に光ビームが達したことを検出する光
ビーム検出手段を備え、前記出射制御手段の前記時間測
定部は、光ビームが往路の走査終了位置に達した時から
前記光ビーム検出手段の検出信号を入力する時までの時
間を測定し、前記時間検出部は、復路において前記光ビ
ーム検出手段の検出信号を入力した時から前記時間測定
部が測定した時間が経過した時点を検出することを特徴
とする。

【００２５】かかる請求項４記載の光走査装置によれ
ば、出射制御手段の時間測定部は、往路において、光ビ
ームが往路の走査終了位置に達した時から、光ビーム検
出手段が往路の走査終了位置よりも往路進行方向側に定
めた位置に光ビームが達したことを検出した時までの時
間を測定する。このとき、出射制御手段は、例えば次の
ように制御する。即ち、光ビームが往路の走査終了位置
に達した時点で時間測定部により時間の測定を開始する
と同時に光ビーム出射手段に光ビームの出射を停止さ
せ、その後、光偏向手段の偏向面が前記所定位置に対応
する所定角度に至る前に光ビーム出射手段に光ビームを
再び出射させる。その後、光ビーム検出手段が光ビーム
を検出した時点で時間測定部による時間の測定を終了す
ると同時に光ビーム検出手段に光ビームの出射を停止さ
せる。

【００２６】また、出射制御手段の時間検出部は、復路
において光ビーム検出手段の検出信号を入力した時か
ら、時間測定部が測定した時間が経過した時点を検出す
る。このとき、出射制御手段は、例えば次のように制御
する。即ち、往路において光ビーム検出手段が光ビーム
を検出した時点で光ビーム出射手段に光ビームの出射を
停止させ、その後、復路において光偏向手段の偏向面が
前記所定位置に対応する所定角度に至る前に光ビーム出
射手段に光ビームを再び出射させる。その後、光ビーム
検出手段が光ビームを検出した時点で光ビーム出射手段
に光ビームの出射を停止させると同時に時間検出部によ
り時間測定部の測定した時間をカウントダウンする。そ
の後、時間検出部のカウントダウンが終了した時点で光
ビーム出射手段に光ビームを出射させる。これにより、
復路の走査開始位置と往路の走査終了位置とが一致す
る。

【００２７】このように、請求項４記載の光走査装置に
よれば、請求項３と同様の効果即ち請求項１と同様の効
果を得ることができる。請求項５記載の発明は、請求項
１〜４のいずれかに記載の光走査装置であって、往路の
走査開始位置よりも往路進行方向と反対側の所定位置に
光ビームが達したことを検出する往路開始用検出手段を
備え、前記出射制御手段は、往路において前記往路開始
用検出手段の検出信号を入力してから所定タイミングで
前記光ビーム出射手段に光ビームを出射させて往路の走
査を開始させることを特徴とする。

【００２８】かかる請求項５記載の光走査装置では、往
路の走査開始前に、光ビームが往路の走査開始位置より
も往路進行方向と反対側（つまり手前側）の所定位置に
達したとき、往路開始用検出手段はこれを検出する。出
射制御手段は、往路において、往路開始用検出手段の検
出信号を入力してから所定タイミングで光ビーム出射手
段に光ビームを出射させる。これにより、往路の走査が
開始される。

【００２９】このように、請求項５記載の光走査装置に
よれば、請求項１〜４記載の発明の効果に加えて、往復
走査を繰り返し行ったとしても往路走査は同じタイミン
グで開始されるため、走査媒体上の縦方向に並ぶ往路の
走査開始位置はジグザグになったりせず、きれいに揃う
という効果が得られる。

【００３０】請求項６記載の発明は、請求項５記載の光
走査装置であって、前記光ビーム検出手段と前記往路開
始用検出手段は同一の検出器であることを特徴とする。
かかる請求項６記載の光走査装置では、例えば、往路の
走査開始位置よりも往路進行方向と反対側に定めた位置
に達した光ビームと、往路の走査終了位置よりも往路進
行方向に定めた位置に達した光ビームとを、ミラーなど
で屈折させて、同一の検出器に入力されるように構成す
る。

【００３１】このように、請求項６記載の光走査装置に
よれば、光ビーム検出手段及び往路開始用検出手段を同
一の検出器としたため、請求項５記載の発明の効果に加
えて、装置構成が簡素化され部品点数が削減できるとい
う効果が得られる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施例を
図面に基づいて説明する。尚、本発明の実施の形態は、
下記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の
技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはい
うまでもない。 ［第１実施例］図１は第１実施例の光走査装置の概略説
明図、図２は光偏向素子の斜視図である。

【００３３】光走査装置１の筐体２には、被走査媒体で
ある感光ドラム３を照射するに必要なレーザビームを形
成する全ての部材、即ちレーザユニット２５（本発明の
光ビーム出射手段）、偏向器１０（本発明の光偏向手
段）、第１のビーム検出器１４（本発明の往路開始用検
出手段）、第２のビーム検出器１６（本発明の光ビーム
検出手段）、制御ユニット５０（本発明の出射制御手
段）が備えられている。

【００３４】レーザユニット２５は、筐体２の一部位で
ある円筒開口部６に一体化されて固定され、半導体レー
ザ４とコリメータレンズ５と鏡筒７とから構成されてい
る。このうち、半導体レーザ４は、外部から入力される
画像信号に従って強弱に変調されたレーザビームを出射
し、コリメータレンズ５に入射させる。また、コリメー
タレンズ５は、円筒形状のガラスレンズからなり、半導
体レーザ４から出射されたレーザビームを受けて平行な
レーザ光として鏡筒７の開口から出射させるものであ
る。このような円筒形状のレンズとしては、円筒軸垂直
方向に屈折率分布を持ったＧＲＩＮレンズが知られてい
る。鏡筒７は、樹脂成型品からなり、コリメータレンズ
５を、鏡筒７の外形円筒面の中心軸と、コリメータレン
ズ５の光軸がほぼ一致するように保持するものである。
半導体レーザ４とコリメータレンズ５は、半導体レーザ
４の発光点がコリメータレンズ５の光軸に略一致し、ま
た半導体レーザ４の発光点がコリメータレンズ５の焦点
に一致するように調整される。これらを調整することに
より半導体レーザ４より放射されたレーザビームはコリ
メータレンズ５を通過後、コリメータレンズ５の光軸と
略一致した平行ビームとなり、鏡筒７の開口により平行
ビームの断面形状が所定の形状となるべく規制されて出
射される。

【００３５】偏向器１０は、光偏向素子９とその光偏向
素子９を正弦振動させるための駆動部１１とからなり、
筐体２に配設されている。この光偏向素子９の構成につ
いて、図２を参照して説明する。光偏向素子９を構成す
るフレーム４１には、上部及び下部に一体形成されたバ
ネ部４２、４３を介して可動部４４が支持されている。
これら、フレーム４１、バネ部４２、４３及び可動部４
４は単一の絶縁基板によって構成されており、またこれ
らの形状は、フォトリソグラフィ及びエッチングの技術
を利用して形成される。ここで、絶縁基板としては、例
えば厚さが５×１０^-5ｍ程度の水晶基板が使用可能であ
る。なお、フレーム４１は必ずしも必要ではない。ま
た、可動部４４には反射鏡４５とコイルパターン４６と
がフォトリソグラフィ及びエッチングの技術を利用して
形成されている。この反射鏡４５の表面精度は、結像時
のビーム形状を乱さないようにするために、半導体レー
ザ４より出射されるレーザビームの波長の１／４程度と
される。また、上部及び下部のバネ部４２、４３にはそ
れぞれコイルパターン４６への導通のためのリード線４
７、４８が設けられており、上部側のリード線４７には
コイルパターン４６を飛び越して接続されるジャンパ線
４９が設けられている。尚、上述したフレーム４１、バ
ネ部４２，４３及び可動部４４の形成方法や反射鏡４５
及びコイルパターン４６の形成方法については、特公昭
６０−５７０５２号公報に詳細に記載されているので、
ここでの説明を省略する。また、偏向器１０の駆動部１
１としては、例えば永久磁石が用いられ、所定のバイア
ス磁界を形成するように配置されている。

【００３６】このように構成された本実施例の偏向器１
０では、光偏向素子９のコイルパターン４６を駆動部１
１により与えられるバイアス磁界中に配置させ、リード
線４７、４８及びジャンパ線４９を介してコイルパター
ン４６に電流を流すことにより、可動部４４が上部及び
下部のバネ部４２、４３を軸として正弦的に往復揺動運
動する。そして、可動部４４がこのような往復揺動をす
ることにより、反射鏡４５にて反射されるレーザビーム
が偏向作用を受けて水平に掃引されるのである。

【００３７】ここで、可動部４４の往復揺動によって、
レーザビームが偏向される最大角度を全偏向角（図１参
照）と呼ぶ。また、実際に画像の書き込みに利用される
角度、すなわち走査開始位置へレーザビームが入射する
時点での偏向角から走査終了位置へレーザビームが入射
する時点での偏向角に至る角度を、実効偏向角（図１参
照）と呼ぶ。全偏向角は、例えば１００゜程度である
が、実効偏向角はこれより小さく８０゜程度となる。

【００３８】結像レンズ１２は、１枚玉のプラスチック
レンズからなり、偏向器１０による偏向作用を受けたレ
ーザビームを感光ドラム３上に結像させ、更に感光ドラ
ム３上にてレーザビームによる走査線が略等速で主走査
方向に移動するようにＦ・ａｒｃｓｉｎθ特性を有して
いる。ところで一般の結像レンズでは、光線のレンズへ
の入射角がθの時、像面上での結像する位置ｒについ
て、ｒ＝Ｆ・ｔａｎθ（Ｆは結像レンズの焦点距離）と
なる関係がある。しかし、本実施例のように、正弦揺動
する偏向器１０により反射されるレーザビームは結像レ
ンズ１２への入射角が、時間と共に三角関数的に変化す
る。従って、一般の結像レンズを用いると共に一定時間
間隔で半導体レーザ４をＯＮすることにより間欠的にレ
ーザビームを出射させて、そのビームスポット列を感光
ドラム３上に結像させると、それらビームスポット列の
間隔は等間隔とはならなくなる。よって、本実施例のよ
うに正弦揺動する偏向器１０を用いる光走査装置１にお
いては、上述のような現象を避けるために、結像レンズ
１２として、ｒ＝Ｆ・ａｒｃｓｉｎθなる特性を有する
ものが用いられる。このような結像レンズ１２をＦアー
クサインθレンズと称する。

【００３９】そして、結像レンズ１２より出射されたレ
ーザビームは、感光ドラム３上への照射を妨げない領域
内でかつ往路の走査開始側に設けられた第１の導光ミラ
ー１３にて光路を折り返されて、筐体２の一部分として
形成されている第１のナイフエッジ２０を通過して第１
のビーム検出器１４に導かれる。また、感光ドラム３上
への照射を妨げない領域内でかつ復路の走査開始側には
第２の導光ミラー１５が設けられており、結像レンズ１
２より出射され、往路の走査終了位置を掃引されたレー
ザビームは第２の導光ミラー１５によって光路を折り返
されて、筐体２の一部として形成されている第２のナイ
フエッジ２１を通過して第２のビーム検出器１６に導か
れる。

【００４０】第１のビーム検出器１４および第２のビー
ム検出器１６は、ｐｉｎフォトダイオード等の光電変換
素子からなり、掃引されるレーザビームを検出するもの
である。第１のビーム検出器１４は、往路における画像
情報を半導体レーザ４へ入力するスタートタイミングを
制御するための検出信号を制御ユニット５０に出力し、
第２のビーム検出器１６は、復路における画像情報を半
導体レーザ４へ入力するスタートタイミングを制御する
ための検出信号を制御ユニット５０に出力する。

【００４１】また、第１のビーム検出器１４および第２
のビーム検出器１６は、半導体レーザ４と同一の一枚の
基板１７平面上に配設されている。このため、第１のビ
ーム検出器１４および第２のビーム検出器１６と半導体
レーザ４を駆動するための駆動回路との間の電気信号の
経路を短くすることができるので、回路系が周囲電気ノ
イズによって誤動作を起こす可能性を低くすることがで
きる。さらに、第１のビーム検出器１４および第２のビ
ーム検出器１６と半導体レーザ４とが同一の一枚の基板
１７平面上に配設されており、両者の駆動回路が基板１
７上に共存しているため、基板１７の枚数が低減でき、
基板間を結線するハーネス１８の本数を同時に低減する
こともできるという効果を合わせもっている。

【００４２】基板１７は、ネジにより筐体２に固定され
ており、ハーネス１８伝い、または、直接の外力によ
り、基板１７が力を受けて半導体レーザ４が筐体２から
抜けてしまったり、その位置がずれてしまったりするの
を防ぐという効果を持っている。

【００４３】第１のナイフエッジ２０および第２のナイ
フエッジ２１は筐体２の一部分として設けられている。
なお、従来は、薄い金属を打ち抜き加工した矩形スリッ
ト状の部品を位置調整して筐体２にネジ等で固定して配
設されていた。従って、本実施例のように、第１のナイ
フエッジ２０および第２のナイフエッジ２１を筐体２の
一部分として形成したことにより、部品点数を低減でき
るという効果が得られる。

【００４４】また、筐体２は一般に広く用いられている
ガラス繊維入りポリカーボネートにて形成されている。
このため、各構成要素を位置精度よく担持し、振動によ
る歪が小さい。制御ユニット５０は、周知のＣＰＵ５
１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、第１タイマカウンタ５
４、第２タイマカウンタ５５及び入出力ポート５６を備
え、これらがバス５７で接続されたものである。この制
御ユニット５０には、入出力ポート５６を介して、第１
及び第２のビーム検出器１４、１６からの検出信号が入
力可能に接続され、レーザユニット２５に制御信号（出
射信号、停射信号）を出力可能に接続され、偏向器１０
に電流を流すための信号を出力可能に接続されている。

【００４５】次に、上記構成を備えた光走査装置１の動
作について説明する。レーザユニット２５の半導体レー
ザ４は画像信号に基づいて点滅してレーザビームを発し
ており、このレーザビームはコリメータレンズ５によっ
て平行ビームにされたのち、鏡筒７の開口により整形作
用を受けて出射される。レーザビームは、偏向器１０の
光偏向素子９に形成されている反射鏡４５に入射され
る。光偏向素子９の可動部４４は駆動部１１によって正
弦的に揺動しているため、反射鏡４５にて反射されるレ
ーザビームは正弦的に往復偏向作用を受ける。光偏向素
子９により偏向作用を受けたレーザビームは、さらに結
像レンズ１２としてのＦアークサインθレンズによって
感光ドラム３上に結像されるべく収束作用を受ける。ま
た、同時に、光偏向素子９により偏向されたレーザビー
ムが感光ドラム３上を等速度にて走査されるような光路
屈折作用を受ける。

【００４６】結像レンズ１２により収束作用を受けたレ
ーザビームは、オリカエシミラー群１９により光路を折
り畳まれ、筐体２の一部位である窓２３を経て感光ドラ
ム３上に結像し、順次等速走査される。また、発光され
たレーザビームは画像走査範囲（実効偏向角）外にて導
光ミラー１３により屈折され、第１のビーム検出器１４
に導かれる。

【００４７】ここで、光走査装置１の電源を入れたとき
即ち初期状態においては、偏向器１０の光偏向素子９の
反射鏡４５は、レーザビームが出射されているとすれば
該レーザビームが全偏向角の最も往路よりの位置（図１
にて左端の位置）を照射するように位置決めされてい
る。

【００４８】光走査装置１の作動が開始されると、制御
ユニット５０は、ＲＯＭ５２に記憶されている制御プロ
グラムに従って往復走査処理を開始する。この往復走査
処理について図３〜図５に基づいて説明する。尚、図３
は往復走査処理のフローチャート、図４は往復走査処理
のタイムチャート、図５は往復走査処理時の光走査装置
の概略説明図である。

【００４９】制御ユニット５０は、まず、レーザユニッ
ト２５に出射信号を出力し、偏向器１０の光偏向素子９
のコイルパターン４６に電流を流す（ステップ（以下
「Ｓ」という）１０）。すると、レーザユニット２５
は、レーザビームを光偏向素子９の反射鏡４５に出射す
る。また、光偏向素子９の反射鏡４５の鏡面即ち偏向面
は、正弦揺動を開始する。尚、レーザユニット２５は、
出射信号が入力されると次に停射信号が入力されるまで
レーザビームを出射し続ける。

【００５０】その後、光偏向素子９の反射鏡４５が正弦
揺動するにつれて、レーザビームは全偏向角の最も往路
よりの位置から往路進行方向（図５参照）に進み第１の
導光ミラー１３に至る。このとき、第１のビーム検出器
１４は検出信号（１Ａ信号）を制御ユニット５０に出力
する。制御ユニット５０は、この１Ａ信号を受けると、
その時点から同期時間Ｔ１（予め設定された時間）のカ
ウントダウンを第１タイマカウンタ５４により開始し、
同時に、レーザユニット２５に停射信号を出力する（Ｓ
１１）。すると、レーザユニット２５はレーザビームの
出射を停止する。

【００５１】その後、光偏向素子９の反射鏡４５が正弦
揺動するにつれて、反射鏡４５はレーザビームが出射さ
れているとすれば該レーザビームが感光ドラム３を照射
する角度に達する。制御ユニット５０は、上記同期時間
Ｔ１が経過した時点で、レーザユニット２５に出射信号
と共に往路における画像情報を出力し、且つ、第１タイ
マカウンタ５４に走査時間Ｔ２（予め設定された時間）
をセットし、該走査時間Ｔ２のカウントダウンを開始す
る（Ｓ１２）。この同期時間Ｔ１が経過した時点が、往
路の走査開始位置Ｓ_F に対応する。また、制御ユニット
５０は、予め設定された走査時間Ｔ２が経過するまで、
レーザユニット２５に画像情報を出力し続ける。これに
より、レーザユニット２５からは画像情報に基づいて点
滅するレーザビームが出射される。また、画像情報によ
るレーザビームを受けた感光ドラム３は、公知の電子写
真プロセス等により顕像化された後、普通紙または特殊
紙より成る転写材上に周知の転写機構及び定着機構によ
り転写・定着されハードコピーとして出力される。

【００５２】その後、光偏向素子９の反射鏡４５が正弦
揺動するにつれて、レーザビームは往路の走査開始位置
Ｓ_F から往路進行方向に向かって走査する。制御ユニッ
ト５０は、走査時間Ｔ２のカウントダウンが終了した時
点即ち走査時間Ｔ２が経過した時点で、レーザユニット
２５に停射信号を出力すると共に、第１タイマカウンタ
５４に待ち時間Ｔ３（予め設定された時間）をセット
し、該待ち時間Ｔ３のカウントダウンを開始し、同時に
第２タイマカウンタ５５により時間の測定を開始する
（Ｓ１３）。尚、この走査時間Ｔ２が経過した時点が、
往路の走査終了位置Ｅ_F となる。この結果、レーザビー
ムは往路走査し、往路の走査領域を形成したことにな
る。また、待ち時間Ｔ３は、レーザビームが出射されて
いるとすれば該レーザビームが走査領域外で且つ第２の
導光ミラー１５に至る前という条件を満たす時間に設定
されている。この待ち時間Ｔ３は、光偏向素子９の偏向
周波数が経時変化等により変化したとしても、上記条件
を満たすような時間に設定されている。

【００５３】その後、光偏向素子９の反射鏡４５が正弦
揺動するにつれて、反射鏡４５はレーザビームが出射さ
れているとすれば往路の走査終了位置Ｅ_F から更に往路
進行方向に向かう角度に達する。制御ユニット５０は、
待ち時間Ｔ３のカウントダウンが終了した時点即ち待ち
時間Ｔ３が経過した時点で、レーザユニット２５に出射
信号を出力する（Ｓ１４）。

【００５４】その後、光偏向素子９の反射鏡４５が正弦
揺動するにつれて、レーザビームは第２の導光ミラー１
５に至り第２のビーム検出器１６に入射される。する
と、第２のビーム検出器１６は検出信号（２Ａ信号）を
制御ユニット５０に出力する。制御ユニット５０は、こ
の２Ａ信号を受けると、その時点で第２タイマカウンタ
５５の時間測定を終了し、その測定時間を調整時間Ｔ４
としてＲＡＭ５３に一時記憶し、第２タイマカウンタ５
５をリセットする（Ｓ１５）。

【００５５】その後、光偏向素子９の反射鏡４５が正弦
揺動するにつれて、１／２周期に達し、それ以降、復路
進行方向（図５参照）に方向が転換され、その後レーザ
ビームは再び第２の導光ミラー１５に至り第２のビーム
検出器１６に入射される。すると、第２のビーム検出器
１６は検出信号（２Ｂ信号）を制御ユニット５０に出力
する。制御ユニット５０は、この２Ｂ信号を受けると、
レーザユニット２５に停射信号を出力し、ＲＡＭ５３に
記憶した調整時間Ｔ４を第１タイマカウンタ５４にセッ
トし、該調整時間Ｔ４のカウントダウンを開始する（Ｓ
１６）。

【００５６】その後、光偏向素子９の反射鏡４５が正弦
揺動するにつれて、反射鏡４５はレーザビームが出射さ
れているとすれば感光ドラム３へ至る角度に達する。制
御ユニット５０は、調整時間Ｔ４のカウントダウンが終
了した時点即ち調整時間Ｔ４が経過した時点で、レーザ
ユニット２５に出射信号と共に復路における画像情報を
出力し、且つ、第１タイマカウンタ５４に走査時間Ｔ２
をセットし、該走査時間Ｔ２のカウントダウンを開始す
る（Ｓ１７）。尚、調整時間Ｔ４を経過した時点が、復
路の走査開始位置Ｓ_B に対応する。ここで、光偏向素子
９の反射鏡４５の正弦揺動は往路と復路では時間的に対
称な動作であるため、往路の走査終了から往路において
第２の導光ミラー１５に入射されるまでの時間と、復路
において第２の導光ミラー１５に入射されてから復路の
走査開始までの時間を等しく設定すれば、往路の走査終
了位置Ｅ_F と復路の走査開始位置Ｓ_B は一致する。

【００５７】その後、光偏向素子９の反射鏡４５が正弦
揺動するにつれて、レーザビームは復路の走査開始位置
Ｓ_B から復路進行方向に向かって走査する。制御ユニッ
ト５０は、走査時間Ｔ２のカウントダウンが終了した時
点即ち走査時間Ｔ２が経過した時点で、レーザユニット
２５に停射信号を出力すると共に、第１タイマカウンタ
５４に待ち時間Ｔ５（予め設定された時間）をセット
し、該待ち時間Ｔ５のカウントダウンを開始する（Ｓ１
８）。尚、この走査時間Ｔ２が経過した時点が、復路の
走査終了位置Ｅ_B となる。この結果、レーザビームは復
路走査し、復路の走査領域を形成したことになる。ま
た、待ち時間Ｔ５は、レーザビームが出射されていると
すれば該レーザビームが走査領域外で且つ第１の導光ミ
ラー１３に至る前という条件を満たす時間に設定されて
いる。この待ち時間Ｔ５は、光偏向素子９の偏向周波数
が経時変化等により変化したとしても、上記条件を満た
すような時間に設定されている。

【００５８】その後、光偏向素子９の反射鏡４５が正弦
揺動するにつれて、反射鏡４５はレーザビームが出射さ
れているとすれば復路の走査終了位置Ｅ_B から更に復路
進行方向に向かう角度に達する。制御ユニット５０は、
待ち時間Ｔ５のカウントダウンが終了した時点即ち待ち
時間Ｔ５が経過した時点で、レーザユニット２５に出射
信号を出力する（Ｓ１９）。

【００５９】その後、光偏向素子９の反射鏡４５が正弦
揺動するにつれて、レーザビームは第１の導光ミラー１
３に至り第１のビーム検出器１４に入射される。する
と、第１のビーム検出器１４は検出信号（１Ｂ信号）を
制御ユニット５０に出力する。制御ユニット５０は、こ
の１Ｂ信号を受けたか否かを判断し（Ｓ２０）、１Ｂ信
号を受けていなければ（Ｓ２０でＮＯ）、そのまま待機
し、１Ｂ信号を受けたならば（Ｓ２０でＹＥＳ）、その
後再びＳ１１以下の処理を行う。

【００６０】尚、同期時間Ｔ１をカウントする時間分解
能を１ドットの印字に要する時間の８分の１とすれば、
往路の走査開始位置Ｓ_F のバラツキは８分の１ドット以
内に抑えられる。これによって、縦方向に複数配列され
る往路の走査開始位置Ｓ_F のずれは肉眼で観察できない
ほど小さくなり、画質が向上する。また、調整時間Ｔ４
を測定する時間分解能を１ドットの印字に要する時間の
８分の１とすれば、往路の走査終了位置Ｅ_F と復路の走
査開始位置Ｓ_B のずれは８分の１以下に抑えられる。こ
れによって、往路の走査終了位置Ｅ_F と復路の走査開始
位置Ｓ_B のずれは肉眼で観察できないほど小さくなり、
画質が向上する。

【００６１】ところで、図４においては、往路の走査開
始位置Ｓ_F より走査終了位置Ｅ_F までの間、及び、復路
の走査開始位置Ｓ_B より走査終了位置Ｅ_B までの間は、
便宜上、半導体レーザ４が点灯し続けているように示さ
れているが、実際は画像情報に応じて点滅を繰り返して
いるのである。以上の往復走査処理により、偏向周波数
の変動があったとしても、往路の走査終了位置Ｅ_F と復
路の走査開始位置Ｓ_B は常に一致する。また、往路の走
査開始位置Ｓ_F と復路の走査終了位置Ｅ_B は、走査時間
Ｔ２が予め設定された時間であるため、往路の走査終了
位置Ｅ_F と復路の走査開始位置Ｓ_B が一致すれば、必然
的に一致する。このため、偏向周波数の変動があったと
しても、往路の走査領域と復路の走査領域がずれること
がなく、絶えず画質が良好であるという効果が得られ
る。

【００６２】また、第１、第２のビーム検出器１４、１
６は、第１、第２の導光ミラー１３、１５により折り返
されたレーザビームを入射する構成であるため、画像領
域の走査を妨げることのない位置に容易に設置できると
いう効果が得られる。尚、第２タイマカウンタ５５が本
発明の時間測定部に相当し、Ｓ１３における時間測定開
始、Ｓ１４における時間測定終了が本発明の時間測定部
の処理に相当する。また、第１タイマカウンタ５４が本
発明の時間検出部に相当し、Ｓ１６におけるＴ４のカウ
ントダウン開始、Ｓ１７におけるＴ４の経過の検出が本
発明の時間検出部の処理に相当する。 ［比較例］比較例は、往路の走査終了から復路の走査開
始までの時間が一定（不変）に設定されている点を除
き、上記第１実施例と同様の構成である。

【００６３】光偏向素子９は、上述した特公昭６０−５
７０５２号公報にも記載されている通り、単結晶水晶基
板をエッチングプロセスとフォトリソグラフィープロセ
スにより加工したものからなる。この光偏向素子９の偏
向周波数に経時変化や環境変化による変化が生じると、
走査速度が変化し、結果的に走査開始位置及び走査終了
位置のずれとして表れてしまう。片方向のみの走査にお
いては、このずれによって画像情報が書き込まれる絶対
位置がずれるという問題が生じるものの、環境による変
化等のわずかなずれであれば画質が悪化することはな
い。しかし、往復走査を行う場合は、往路での走査終了
位置Ｅ_F と復路での走査開始位置Ｓ_B がそれぞれ逆方向
にずれるため、往路での走査開始位置Ｓ_F と復路での走
査終了位置Ｅ_B もそれぞれ逆方向にずれ、往路と復路の
走査領域が左右にずれるという状態となり、わずかなば
らつきにおいても画質は著しく悪化する。

【００６４】数値例及び図６に基づいてこれを具体的に
説明する。図６は比較例において偏向周波数の変動が画
質に与える影響を表す説明図である。光偏向素子９の偏
向周波数の設計値が８００Ｈｚであり、初期における走
査領域を２１０ｍｍ（Ａ４サイズの紙面に相当）とした
とき、偏向周波数８００Ｈｚにて走査開始位置から走査
終了位置へ解像度３００ｄｐｉにて画像情報を書き込み
するような設計値にて半導体レーザ４を一定クロックに
従って変調すると仮定する。

【００６５】このとき、光偏向素子９に固有の偏向周波
数が８００Ｈｚと比較してわずかに０．０２％小さくな
る方向に変化すれば、往路の走査終了位置Ｅ_F は図６の
紙面左方向に４０μｍ程度ずれ、復路の走査開始位置Ｓ
_B は逆に紙面右方向に４０μｍ程度ずれる。したがっ
て、計８０μｍのずれが生じることになり、これは解像
度３００ｄｐｉにおいては１ｄｏｔ分の大きさに相当す
る。このため、往路の走査終了位置Ｅ_F に印字されたド
ット３５と、復路の走査開始位置Ｓ_B に印字されたドッ
ト３４は、図６の円内に部分拡大して示したようにジグ
ザグとなり、縦方向にきれいな直線を形成することがで
きない。このように、往路の走査終了位置Ｅ_F と復路の
走査開始位置Ｓ_B が１ｄｏｔずれるということは、往路
の走査領域と復路の走査領域が１ｄｏｔずれることにな
り、画質が悪化することを意味する。以上のように、比
較例において往復走査をおこなった場合では、偏向周波
数のわずかな変動で画質の悪化が生じることがわかる。

【００６６】これに対して、第１実施例は、上記比較例
のように往路の走査終了から復路の走査開始までの時間
を一定にするのではなく、往路における走査終了時から
往路における第２の検出器１６の検出信号を受けるまで
の時間を測定し、これを調整時間Ｔ４とし、復路におけ
る第２の検出器１６の検出信号（２Ｂ信号）を受けてか
ら調整時間Ｔ４を経過した時点で、復路の走査を開始す
るようにしたため、往路と復路の走査領域がずれること
がなくなり、画質が向上したものである。 ［第２実施例］図７は第２実施例の光走査装置の概略説
明図である。

【００６７】第２実施例の光走査装置は、第１実施例の
第２のビーム検出器１６を設けず、第２の導光ミラー１
５で反射されたレーザビームを第３の導光ミラー２６を
用いて第１のビーム検出器１４に導く構造としたもので
あり、その他の構成は第１実施例と同様である。この第
２実施例によれば、第１のビーム検出器１４からの信号
を用いて、往路だけでなく復路の走査開始位置の制御を
行うことができる。従って、第１実施例の効果に加え
て、更に装置構成が簡素化され部品点数が削減でき、こ
れに付随する電気回路も簡略化できるという効果が得ら
れる。

【００６８】尚、第２の導光ミラー１５で反射されたレ
ーザビームを、第３の導光ミラー２６を用いることな
く、直接第１のビーム検出器１４に導く構造としてもよ
い。 ［上記実施例の変形例］上記各実施例にて示したような
光偏向素子９とバイアス磁界を与えるための駆動部１１
としての永久磁石とからなる正弦揺動共振型偏向器のみ
でなく、たとえば、永久磁石の代わりの駆動部として積
層圧電素子と機械的変倍てこ機構を用いた正弦揺動共振
型偏向器や、電磁駆動型のガルバノミラーのうち、レー
ザビームを偏向する偏向手段の機械共振点にて偏向に作
用する素子が正弦的に揺動するような型のものであれ
ば、いずれのものでもその偏向周波数が個体間でばらつ
いたり、または、環境変動による偏向周波数の変化とい
う共通の問題点を持ち得るため、上述した上記各実施例
の主旨に添う構成をとることが可能となり、それにより
得られる効果は上記各実施例と同様に大きいものであ
る。

【００６９】また、上記各実施例において、往路の走査
終了時から２Ａ信号を検出した時までの時間を測定しこ
の時間をＴ４として記憶する（つまりＴ４の値を更新す
る）処理は、往復走査毎に行ってもよいが、偏向周波数
は１回の往復走査毎に大きく変動するおそれは少ないた
め、往復走査を所定数繰り返した後（例えば１頁に相当
する往復走査の後）に行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例の光走査装置の概略説明図であ
る。

【図２】 第１実施例の光偏向素子の斜視図である。

【図３】 往復走査処理のフローチャートである。

【図４】 往復走査処理のタイムチャートである。

【図５】 往復走査処理時の光走査装置の概略説明図で
ある。

【図６】 比較例において偏向周波数の変動が画質に与
える影響を表す説明図である。

【図７】 第２実施例の光走査装置の概略説明図であ
る。

【図８】 ポリゴンミラーを用いた従来の光走査装置の
概略説明図である。

【図９】 光偏向素子の斜視図である。

【符号の説明】

１・・・光走査装置、 ２・・・筐体、３・
・・感光ドラム、 ４・・・半導体レーザ、
５・・・コリメータレンズ、 ９・・・光偏向素
子、１０・・・偏向器、 １１・・・駆動
部、１２・・・結像レンズ、 １３・・・第１
の導光ミラー、１４・・・第１のビーム検出器、 １５
・・・第２の導光ミラー、１６・・・第２のビーム検出
器、 １７・・・基板、１９・・・オリカエシミラー
群、 ２５・・・レーザユニット、４１・・・フレー
ム、 ４２、４３・・・バネ部、４４・・・
可動部、 ４５・・・反射鏡、４６・・・
コイルパターン、 ５０・・・制御ユニット、

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光ビーム出射手段
   と、 偏向面が正弦揺動することにより前記光ビームを偏向さ
   せる光偏向手段と、 前記光偏向手段により偏向された光ビームが被走査媒体
   上を往復走査するように前記光ビーム出射手段を制御す
   る出射制御手段とを備えた光走査装置において、 前記出射制御手段は、 前記光ビームが前記被走査媒体上を復路走査するときの
   走査開始位置及び走査終了位置が、前記光ビームが前記
   被走査媒体上を往路走査したときの走査終了始位置及び
   走査開始位置と各々一致するように、前記光ビーム出射
   手段を制御することを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 前記出射制御手段は、 往路・復路のいずれにおいても走査開始から走査終了ま
   でが所定時間となるように前記光ビーム出射手段を制御
   すると共に、前記光ビームが前記被走査媒体上を復路走
   査するときの走査開始位置が前記光ビームが前記被走査
   媒体上を往路走査したときの走査終了位置と一致するよ
   うに前記光ビーム出射手段を制御することを特徴とする
   請求項１記載の光走査装置。
3. 【請求項３】 前記出射制御手段は、 往路において前記光偏向手段の偏向面が走査終了位置に
   対応する走査終了角度から、該走査終了角度よりも往路
   進行方向側の所定位置に対応する所定角度まで変化した
   ときの時間を測定する時間測定部と、 復路において前記光偏向手段の偏向面が前記所定角度に
   達した後、前記時間測定部により測定された時間が経過
   したことを検出する時間検出部とを備えたことを特徴と
   する請求項２記載の光走査装置。
4. 【請求項４】 往路の走査終了位置よりも往路進行方向
   側の所定位置に光ビームが達したことを検出する光ビー
   ム検出手段を備え、 前記出射制御手段の前記時間測定部は、光ビームが往路
   の走査終了位置に達した時から前記光ビーム検出手段の
   検出信号を入力する時までの時間を測定し、前記時間検
   出部は、復路において前記光ビーム検出手段の検出信号
   を入力した時から前記時間測定部が測定した時間が経過
   した時点を検出することを特徴とする請求項３記載の光
   走査装置。
5. 【請求項５】 往路の走査開始位置よりも往路進行方向
   と反対側の所定位置に光ビームが達したことを検出する
   往路開始用検出手段を備え、 前記出射制御手段は、往路において前記往路開始用検出
   手段の検出信号を入力してから所定タイミングで前記光
   ビーム出射手段に光ビームを出射させて往路の走査を開
   始させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
   載の光走査装置。
6. 【請求項６】 前記光ビーム検出手段と前記往路開始用
   検出手段は同一の検出器であることを特徴とする請求項
   ５記載の光走査装置。