JP2011227409A - レーザ走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない発光点を有する光源を用いて高速描画、高解像度に対応できるレーザ走査光学装置を得る。
【解決手段】ビームＡを放射する光源１１と、光源１１から放射されたビームＡをビームＡ１，Ａ２に分割するビームスプリッタ１２と、分割されたビームＡ１，Ａ２を主走査方向Ｙに偏向するポリゴンミラー２０と、偏向されたビームＡ１，Ａ２を感光体ドラム１０２上に結像する走査レンズ２１、集光ミラー２２と、を備えたレーザ走査光学装置。ポリゴンミラー２０は、９０°の回転位相を有する偏向面２０ａ，２０ｂを備え、ビームＡ１は偏向面２０ａで偏向され、ビームＡ２は偏向面２０ｂで偏向され、それぞれ、感光体ドラム１０２上において副走査方向Ｚに略同一位置に結像される。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ走査光学装置、特に、電子写真方式による複写機、プリンタなどの画像形成装置に画像書込み手段として搭載されるレーザ走査光学装置に関する。

近年、画像形成の高精細化に伴って複数の発光点を有するマルチビーム光源を用いて、感光体上を複数のビームで同時に走査するレーザ走査光学装置が種々開発されており、ビームの本数は増加の傾向にある。しかし、マルチビーム光源はビーム本数が増加するに伴って高価につき、故障の頻度も高くなる。

そこで、特許文献１では、一つの発光点から放射されたビームを分割し、多段の偏向面を有するポリゴンミラーの各偏向面に入射させ、偏向された複数のビームによって複数の感光体を露光／走査する走査装置及び画像形成装置が記載されている。しかし、この走査装置では一の感光体を露光／走査するビームは一つであり、一の感光体を複数のビームで露光／走査することはなく、高速描画、高解像度を達成することまでも意図していない。

特開２００７−２７９６７０号公報

そこで、本発明の目的は、一の発光点から放射されるビームを複数に分割して一の感光体を時分割で露光／走査することで高速描画、高解像度に対応できるレーザ走査光学装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、前記目的を達成しつつ、分割されたビームの副走査方向の間隔を補正可能なレーザ走査光学装置を提供することにある。

本発明の一形態であるレーザ走査光学装置は、
１又は複数のビームを放射する光源と、
前記光源から放射されたビームを複数に分割するビーム分割手段と、
分割されたビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、
偏向されたビームを被走査面上に結像する結像光学手段と、
を備え、
前記偏向手段は、回転位相の異なる多段の偏向面を有し、分割されたビームが多段の偏向面のそれぞれに入射され、
分割されたビームは被走査面上において副走査方向に略同一位置に結像されること、
を特徴とする。

前記レーザ走査光学装置においては、ビーム分割手段によって一のビームを複数に分割する。そして、分割されたビームを回転位相の異なる多段の偏向面のそれぞれに入射させることで、一の被走査面を時分割で露光／走査することが可能になる。即ち、見掛け上ビーム本数を増大させて一の被走査面を露光／走査することで高速描画、高解像度に対応できる。

前記レーザ走査光学装置において、ビーム分割手段は分割したビームの副走査方向の出射位置を調整可能であること、あるいは、分割したビームを偏向手段の一の偏向面への副走査方向の入射位置を調整可能であること、が好ましい。これにて、多段の偏向面の回転位相の誤差に起因する、分割されたビームの副走査方向の間隔を補正することができる。

本発明によれば、一の発光点から放射されるビームを複数に分割して一の感光体を時分割で露光／走査することで高速描画、高解像度に対応することができる。また、分割されたビームの副走査方向の間隔を補正することができる。

第１実施例であるレーザ走査光学装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。 第１実施例であるレーザ走査光学装置を示し、（Ａ）は副走査方向の断面で見た光路を示す説明図、（Ｂ）は概略平面図である。 感光体ドラム上でのビームの走査状態を示す説明図である。 光源の二つの発光点から放射されたビームをそれぞれ分割した場合の走査状態を示す説明図である。 分割されたビームの他の光路を示す説明図である。 ポリゴンミラーの多段偏向面での回転位相の精度による印字画像の状態を示す説明図である。 第２実施例であるレーザ走査光学装置を示し、（Ａ）は副走査方向の断面で見た光路を示す説明図、（Ｂ）は概略平面図である。 同期信号を示すチャート図である。 感光体ドラム上でのビームの結像状態を示す説明図である。 第２実施例であるレーザ走査光学装置の制御手順を示すフローチャート図である。

以下、本発明に係るレーザ走査光学装置の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
画像形成装置は、図１に示すように、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション１０１を並設した、タンデム方式を採用したものである。各ステーション１０１は、感光体ドラム１０２を中心として構成され、帯電器１０３、現像器１０４、転写器１０５を備えている。また、各ステーション１０１の直下には中間転写ベルト１２０が無端状に矢印Ｚ方向に回転駆動可能に設置されている。なお、図１において、各符号の末尾に付されたＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋはそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの画像を形成するための部材であることを示している。

各ステーション１０１においては、レーザ走査光学装置１によって感光体ドラム１０２上に静電潜像が形成され、現像されたトナー像は中間転写ベルト１２０上に１次転写されて合成される。その後、合成画像は、給紙部１３０から１枚ずつ搬送されてきた用紙上に転写ローラ１２２から付与される電界によって２次転写される。このような電子写真法による画像形成プロセスは周知であり、詳細な説明は省略する。

（第１実施例、図２〜図３参照）
第１実施例であるレーザ走査光学装置１は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、概略、光源１１、ビーム分割手段としてのビームスプリッタ１２、ポリゴンミラー２０、走査レンズ２１、集光ミラー２２、主走査方向Ｙの同期信号を生成するためのビーム検出センサ（フォトダイオード）３１などで構成されている。なお、光路を折り曲げるための図示しないミラーも適宜配置されている。感光体ドラム１０２上に画像（静電潜像）を形成するためのこれらの光学系の基本的な構成は周知である。

光源１１は、単一の発光点を有するレーザダイオードであり、放射されたビームＡは発散光であるため、図示しないコリメータレンズによって平行光に整形される。ビームスプリッタ１２は入射したビームＡを透過するビームＡ１と反射されたビームＡ２とに分割する。反射／分割されたビームＡ２はミラー１３で反射され、透過したビームＡ１と同方向に進行する。ポリゴンミラー２０は、９０°の回転位相を有する２段の偏向面２０ａ，２０ｂを有している。ビームＡ１は偏向面２０ａに入射し、ビームＡ２は偏向面２０ｂに入射し、それぞれ、主走査方向Ｙに等角速度で偏向される。その後、ビームＡ１，Ａ２は走査レンズ２１を透過し、集光ミラー２２で光路を折り曲げかつ集光されて感光体ドラム１０２上で副走査方向Ｚに同一位置で結像した状態で走査／露光する。走査レンズ２１は主に主走査方向Ｙにパワーを有するｆθ光学素子である。また、ビームスプリッタ１２の後段には、図示しないが、ビームＡ１，Ａ２を副走査方向Ｚに集光するシリンドリカルレンズが配置されている。

また、ビーム検出センサ３１は、主走査方向Ｙの始端側であって走査レンズ２１を透過したビームＡ１，Ａ２を検出する。ビーム検出センサ３１からの検出信号は図示しない制御部に入力され、主走査方向Ｙの同期信号（ＳＯＳ信号とも称する）が生成される。

ビームスプリッタ１２で分割されたビームＡ１，Ａ２は、図３（Ａ）に示すように、感光体ドラム１０２上を主走査方向Ｙに関して時分割されて走査する。そして、ビームＡ１，Ａ２は、感光体ドラム１０２の副走査方向Ｚへの回転により、図３（Ｂ）に示すように、副走査方向ＺにピッチＰで結像し、感光体ドラム１０２上に２次元の画像（静電潜像）を形成する。

本第１実施例においては、見掛け上、一つのビームをビームＡ１，Ａ２に分割し、９０°の回転位相を有する偏向面２０ａ，２０ｂに入射させることで、時分割して感光体ドラム１０２上を露光／走査する。これにて、２倍の高速描画、２倍の高解像度とすることができる。

（変形例、図４及び図５参照）
なお、光源１１は必ずしも単一のビームを放射するものに限らず、複数のビームを同時に放射するマルチビーム光源であってもよい。例えば、光源から２ビームが放射され、二つずつのビームＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に分割された場合は、図４（Ａ）に示すように、感光体ドラム１０２上を主走査方向Ｙに関して時分割されて走査する。そして、ビームＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は、感光体ドラム１０２の副走査方向Ｚへの回転により、図４（Ｂ）に示すように、副走査方向ＺにピッチＰで結像し、感光体ドラム１０２上に２次元の画像（静電潜像）を形成する。

また、図５に示すように、ビームスプリッタ１２のミラー１３によって傾斜した状態で反射してもよい。この場合は、結像位置が一致する箇所Ｄに感光体ドラム１０２の表面を配置すればよい。

（偏向面の面位相誤差、図６参照）
ところで、前記ポリゴンミラー２０にあっては、偏向面２０ａ，２０ｂの回転位相が９０°で誤差なく製作されている場合、感光体ドラム１０２上に形成された画像は、図６（Ａ）に示すように、副走査方向ＺにビームＡ１，Ａ２の順序で隙間なく形成される。しかし、製造誤差で回転位相が例えば８６．４°となった場合、図６（Ｂ）に示すように、ビームＡ２，Ａ１とに隙間が生じ、ピッチむらとして画像劣化となる。次に、このようなピッチむらを解消するための第２実施例を説明する。

（第２実施例、図７〜図１０参照）
第２実施例としてのレーザ走査光学装置１は、基本的には前記第１実施例と同様の構成からなり、異なる点を図７（Ａ），（Ｂ）に示す。即ち、図７（Ａ）に示すように、ビームスプリッタ１２のミラー１３をねじ部材１４に取り付け、ねじ部材１４をステッピングモータ１５で回転駆動することにより、ミラー１３を副走査方向Ｚに微調整可能にした。ミラー１３の反射位置を副走査方向Ｚに可変することで、分割されたビームＡ２の感光体ドラム１０２上での結像位置が副走査方向Ｚに補正される。

また、図７（Ｂ）に示すように、ポリゴンミラー２０で偏向されたビームＡ１，Ａ２を二つのビーム検出センサ３２，３３で検出するようにした。センサ３２はビームＡ１を検出して検出信号ＳＯＳ１を制御部４０に出力する。センサ３３はビームＡ２を検出して検出信号ＳＯＳ２を制御部４０に出力する。

制御部４０は、図８に示すように、信号ＳＯＳ１及び信号ＳＯＳ２から両者の間隔比率を以下の式（１）から求める。
ＳＯＳ間隔比率＝ＳＯＳ間隔Ａ／ＳＯＳ間隔Ｂ …（１）
ＳＯＳ間隔Ａ：ＳＯＳ１からＳＯＳ２までの時間Ｔ１に相当
ＳＯＳ間隔Ｂ：ＳＯＳ２からＳＯＳ１までの時間Ｔ２に相当

偏向面２０ａ，２０ｂの回転位相が９０°に精度よく製作されている場合、前記式（１）による計算の結果、ＳＯＳ間隔比率は０．５になる。この場合、図９に示すように、感光体ドラム１０２上でのビームＡ１，Ａ２は所定ピッチＰで結像する。しかし、０．５以外であれば、例えば、０．４８であれば、ピッチＰ’となってピッチむらが発生する。この場合は、ステッピングモータ１５を時計回り方向（以下、ＣＷと記す）に所定ステップ数回転させ、ミラー１３を１３’（図７（Ａ）参照）位置まで移動させることにより、ピッチＰに補正することができる。仮に、算出されたＳＯＳ間隔比率が０．５を超えている場合は、ステッピングモータ１５を反時計回り方向（以下、ＣＣＷと記す）に所定ステップ数回転させ、ミラー１３を図７（Ａ）中下方に移動させ、ピッチＰとなるように補正する。

制御部４０による制御手順を図１０に示す。まず、信号ＳＯＳ１，ＳＯＳ２を検出し（ステップＳ１）、前記式（１）を用いてＳＯＳ間隔比率を算出する（ステップＳ２）。次に、ＳＯＳ間隔比率が所定値０．５であるか否かを判断し（ステップＳ３）、０．５であれば、ステッピングモータ１５を駆動することなく、そのまま終了する。比率が０．５以下であると（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステッピングモータ１５の回転方向をＣＷに設定し（ステップＳ５）、算出された比率と０．５との差に基づいてモータ１５を駆動するステップ数を算出する（ステップＳ６）。次に、ステッピングモータ１５を算出されたステップ数だけＣＷ方向に駆動する（ステップＳ７）。

一方、比率が０．５以上であると（ステップＳ４でＮＯ）、ステッピングモータ１５の回転方向をＣＣＷに設定し（ステップＳ８）、算出された比率と０．５との差に基づいてモータ１５を駆動するステップ数を算出する（ステップＳ９）。次に、ステッピングモータ１５を算出されたステップ数だけＣＣＷ方向に駆動する（ステップＳ１０）。

以上の制御によって、多段の偏向面２０ａ，２０ｂの回転位相の誤差に起因する、分割されたビームＡ１，Ａ２の副走査方向ＺのピッチＰを補正することができる。

（他の実施例）
なお、本発明に係るレーザ走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。

以上のように、本発明は、レーザ走査光学装置に有用であり、特に、少ない発光点を有する光源を用いて高速描画、高解像度に対応できる点で優れている。

１…レーザ走査光学装置
１１…光源
１２…ビームスプリッタ
１３…ミラー
１５…ステッピングモータ
２０…ポリゴンミラー
２１…走査レンズ
２２…集光ミラー
３１，３２，３３…ビーム検出センサ（ＳＯＳセンサ）
４０…制御部
１０２…感光体ドラム
Ａ，Ａ１，Ａ２…ビーム
Ｙ…主走査方向
Ｚ…副走査方向

Claims (5)

1. １又は複数のビームを放射する光源と、
   前記光源から放射されたビームを複数に分割するビーム分割手段と、
   分割されたビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、
   偏向されたビームを被走査面上に結像する結像光学手段と、
   を備え、
   前記偏向手段は、回転位相の異なる多段の偏向面を有し、分割されたビームが多段の偏向面のそれぞれに入射され、
   分割されたビームは被走査面上において副走査方向に略同一位置に結像されること、
   を特徴とするレーザ走査光学装置。
2. 前記ビーム分割手段は分割したビームの副走査方向の出射位置を調整可能であること、を特徴とする請求項１に記載のレーザ走査光学装置。
3. 前記ビーム分割手段は分割したビームを前記偏向手段の一の偏向面への副走査方向の入射位置を調整可能であること、を特徴とする請求項１に記載のレーザ走査光学装置。
4. 前記偏向手段によって偏向された複数のビームをそれぞれ検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出信号に基づいて主走査方向の同期信号を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
5. 前記制御手段は、前記同期信号に基づいて各ビームの相対位置を算出し、算出された相対位置に基づいて分割したビームの副走査方向の出射位置又は分割したビームの前記偏向手段の一の偏向面への副走査方向の入射位置を変更すること、を特徴とする請求項４に記載のレーザ走査光学装置。

Images