JP3388981B2 - 光走査装置の倍率誤差補正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ、
デジタル複写機、レーザファクシミリ等に用いられる光
走査装置の倍率誤差補正装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザ等の光源から出射した光束
をポリゴンミラー等の偏向器で偏向し、感光体ドラム等
の被走査面上で上記光束を等速走査し、上記光源を入力
信号に応じて制御することにより、被走査面上に上記信
号に応じた画像を書き込むようにした光走査装置が、レ
ーザプリンタ、デジタル複写機、レーザファクシミリ等
に用いられている。このような光走査装置では、環境変
化や装置内の温度変化等によって被走査面上での上記光
束のドット位置に変動が起こり、形成される画像の倍率
が変動するという問題がある。そこで、一走査ライン中
の複数点で同期検知を行い、それぞれの同期検知点で書
き込み位置を同期させるようにしたものがある。

【０００３】図６は、従来における２点同期方式を用い
た光走査装置の一例を示すもので、特開平４−３５２１
１９号公報に記載されているものがこの方式に該当す
る。図６において、光源１から出射した発散光束は、コ
リメートレンズ２によって平行光束、発散光束又は収束
光束のいずれか所望の光束に変換される。この変換され
た光束は、偏向器であるポリゴンミラー３によって等角
速度的に偏向される。ポリゴンミラー３によって等角速
度的に偏向された光束は、ｆθレンズ４を通り、折り返
しミラー５によって折り返されて感光体の表面である被
走査面６に至る。ｆθレンズ４は、光束を被走査面６上
に光スポットとして収束させるとともに、被走査面６上
を等速度的に走査させる。ここで、従来一般の光走査装
置においては、同期検知器によって被走査面６上におけ
る書き出し位置を制御している。１点同期方式を用いる
場合は、被走査面６上での主走査方向の書き出し位置は
制御することが可能であるが、既に説明した通り、環境
変化や光走査装置内の温度変動等が誘因となって生じる
被走査面６上でのドット位置の変動すなわち倍率誤差の
発生に対しては制御することは不可能である。つまり、
倍率誤差が発生することを補正することは不可能であ
る。

【０００４】そこで、環境変化や光走査装置内の温度変
動などを要因として生じる倍率誤差の変動を補正する方
法として、従来の光走査装置においては２点同期方式や
多点同期方式を用いている。この方式を用いることによ
って電気的なクロック調整を行い倍率誤差の変動を補正
している。ここで、倍率誤差は次式のように定義されて
いる。 倍率誤差＝［〔Ｈｒ｛θ＋（θｏ／２）｝−｛Ｈｒ（θ−θｏ／２）｝〕 ／〔Ｈｉ（θｏ）〕−１］×１００（％） Ｈｒ（θ）：実光線の像高 Ｈｉ（θｏ）：評価幅

【０００５】図６において、符号７は被走査面６上での
主走査方向の書き出し位置を制御する第１同期検知器を
示している。また、符号８は環境変化や光走査装置内の
温度変動などが起因で生じる倍率誤差の変動を補正する
第２同期検知器を示している。この第２同期検知器８
は、主走査方向の終端位置を検出する。従って、この従
来例では上記第１同期検知器７と第２同期検知器８によ
って被走査面６上における主走査方向に走査する時間を
検出し、この時間と基準走査時間との相異を電気的なク
ロック調整を行うことによって倍率誤差の変動を補正し
ている。

【０００６】次に、図７によって上記光走査装置内の温
度変動による倍率誤差変動の一例（高温時）を説明す
る。横軸は像高（ｍｍ）を示しており、縦軸には倍率誤
差（％）を示している。符号２２は、倍率の設定値（常
温）を示す曲線である。また、符号２１は光走査装置内
の温度が上昇した場合における倍率変動誤差を示した曲
線である。図７の二つの曲線２１、２２を比較すれば明
らかなように、光走査装置内の温度が上昇するにつれて
上記曲線２２と曲線２１との倍率誤差が大きくなる。

【０００７】図８は、上記光走査装置内の温度変動（高
温時）の倍率誤差を補正したときを示す図である。光走
査装置内の温度変動を原因として生じる倍率誤差の変動
は、上記第２同期検知器８によって被走査面６上におけ
る主走査方向に走査する時間を検出し、この時間と基準
走査時間との相異を電気的なクロック調整を行うことに
よって補正している。この補正を行った場合、曲線２１
は倍率の設定値（常温）を示す曲線２２と一致して、光
走査装置内の温度が高温であっても常温時の設定した倍
率で処理することができる。ここで、図８は説明上の理
由から曲線２１と曲線２２を若干離間させたグラフにし
ている。また、光走査装置内の温度が上昇した時の一例
のみを説明したが、光走査装置内の温度が低下した場合
の倍率誤差の補正に対しても同様な処理が行われる。な
お、多点同期方式としては、特開平３−７３９０８号公
報記載のものが知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
光走査装置では温度変動による倍率誤差の変動を、２点
同期方式や多点同期方式を用いることによって電気的な
クロック調整を行い、倍率誤差変動を補正していた。し
かしながら、電気的な処理によって倍率誤差変動を補正
するためにコストが高かった。

【０００９】本発明は、以上のような従来技術の問題点
に鑑みてなされたものであって、電気的な処理をする必
要がなく、温度変動による倍率誤差変動を補正すること
ができる光走査装置の倍率誤差補正装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
偏向器により等角速度的に偏向された光束を被走査面に
向かって集光させ、かつ光スポットによる被走査面の走
査速度を等速化する光走査装置において、偏向器と被走
査面との間に変更光束を曲げるミラーを有し、このミラ
ーは、このミラーの取付け部材よりも線膨張係数の大き
い材質からなることを特徴とする。

【００１１】取付け部材は、請求項２記載の発明のよう
に、ミラーが温度変動等によって膨張した場合に一方向
に変形するようにミラーを支持するようにすればよい。
ミラーの材質は、請求項３記載の発明のように、プラス
チックにすればよい。ミラーは請求項４記載の発明のよ
うに、光走査用曲面ミラーとしてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる光走査装置
の倍率誤差補正装置の実施の形態について図１ないし図
５を参照しながら説明する。なお、前記従来例の各構成
部分と同じ構成部分には共通の符号を使用する。図１に
おいて、図６で説明した従来例と同様に光源１から出射
した発散光束は、コリメートレンズ２によって平行光
束、発散光束又は収束光束のいずれか所望の光束に変換
される。この変換された光束は、偏向器であるポリゴン
ミラー３によって等角速度的に偏向される。上記ポリゴ
ンミラー３によって等角速度的に偏向された光束は、ｆ
θレンズ４を通り、折り返しミラー５´によって折り返
されて感光体の表面である被走査面６に至る。ｆθレン
ズ４は、光束を被走査面６上に光スポットとして収束さ
せるとともに、被走査面６上を等速度的に走査させる。
符号７は被走査面６上での主走査方向の書き出し位置を
制御する同期検知器を示している。

【００１３】上記折り返しミラー５’は適宜の取付け部
材１０により保持されて光走査装置本体の所定の位置に
固定されるが、折り返しミラー５’は取付け部材１０よ
りも線膨張係数の大きい材質からなる。折り返しミラー
５’の材質として、例えばプラスチックが考えられる
が、その場合、プラスチック表面に光反射面を蒸着等に
よって形成する。

【００１４】ここで、環境変化や光走査装置内の温度変
動が生じた場合について説明する。倍率誤差補正手段が
講じられていないとすれば、光走査装置内の温度が上昇
した場合、従来例について既に説明したとおり、ｆθレ
ンズ４の曲率半径が大きくなって焦点距離が延長し、ｆ
θ特性に変化が生じて、その結果倍率の誤差が生じてし
まう。しかし、図１に示す本発明の実施の形態によれ
ば、折り返しミラー５’の線膨張係数ｋは取付け部材１
０の線膨張係数ｋ’よりも大きくなっており、温度上昇
時に、折り返しミラー５’の伸びが取付け部材１０の伸
びよりも大きくなるため、折り返しミラー５’の方が撓
む。この撓みの量は温度の上昇度合いに対応する。そこ
で本発明では、この折り返しミラー５’の撓みを利用し
て倍率誤差の変動を補正する。図１において符号ａは常
温（設定値）時における光束の経路を示しており、符号
ｂは温度変動時における光束の経路を示している。

【００１５】図２は、上記のような温度変化による折り
返しミラー５’の撓みを利用した倍率誤差変動の補正効
果を示す。図２では、光走査装置内の温度変動（高温
時）における倍率の誤差を明示している。図２におい
て、横軸は像高（ｍｍ）を示しており、縦軸には倍率誤
差（％）を示している。符号２２は、倍率の設定値（常
温）の曲線を示す。また、符号２２ａは、上記折り返し
ミラー５’によって倍率誤差の補正をした曲線を示す。
曲線２２と曲線２２ａを比較すれば明らかなとおり、曲
線２２と曲線２２ａはほぼ重なり合っており、温度変化
による倍率誤差の変動がほとんど認められないほど補正
されている。

【００１６】なお、図１に示す例において、折り返しミ
ラー５’の前面側、すなわちｆθレンズ４側の面には、
光反射機能に支障のない範囲に、取付け部材１０と一体
に形成された適宜数の（図示の例では２個の）ピン１０
ａが当接している。このピン１０ａは、温度上昇時に折
り返しミラー５’が倍率誤差補正に役立つ向きにのみ撓
むように、すなわち図１に示す例ではｆθレンズ４から
遠ざかる向きにのみ撓むようにするためのもので、逆向
きに撓もうとするのを阻止するようになっている。図１
では、折り返しミラー５’の撓みを破線で誇張して描い
てある。

【００１７】図３、図４は、上記実施の形態における折
り返しミラー５’と取付け部材１０の具体例を示す。図
２、図３において、取付け部材１０は、底部とこの底部
の両側から立ち上がった側壁１１を有して扁平なＵ字型
に形成されており、両側壁１１の対向面には、折り返し
ミラー５’の両端部を上から挿入して固定するための溝
が形成されている。この両側の溝を構成する壁面の一方
側はテーパー面１１ａとなっており、温度が上昇したと
き折り返しミラー５’が上記テーパー面１１ａ側にのみ
撓むことを許容するようになっている。また、取付け部
材１０の底部中央からは、突起１０ｂが立ち上がってお
り、折り返しミラー５’の面に一体に形成された突起１
２’が上記突起１０ｂに当接している。この突起１２’
と突起１０ｂとの当接側は、上記テーパー面１１ａ形成
面側の反対側にあり、温度が上昇したとき折り返しミラ
ー５’が上記テーパー面１１ａ側とは反対側に撓もうと
するのを阻止する機能を果たすものである。上記突起１
２’は折り返しミラー５’と同一の材質であってもよい
し異なる材質のものであってもよい。何れにせよ、突起
１２’の材質は取付け部材１０の材質よりも線膨張係数
の大きい材質とする。

【００１８】図３、図４に示すような折り返しミラー
５’の保持構造によれば、折り返しミラー１２に突起１
２’を設け、この突起１２’の材質を折り返しミラー１
２と同じ材質又は、取付け部材１１より線膨張係数の大
きい材質とすることによって、膨張した場合の折り返し
ミラー５’の撓み方向を、倍率誤差補正方向にコントロ
ールすることができる。また、折り返しミラー５’の両
側を保持する取付け部材１０の保持部にテーパー１１ａ
を形成したことによっても、膨張した場合の撓み方向を
コントロールすることができる。この他にも図１の取付
け部材１０のようにピン１０ａを設けることによって
も、膨張した場合の撓み方向をコントロールすることが
できる。

【００１９】次に、図５に示す別の実施の形態について
説明する。図５において、光源１から出射した発散光束
は、コリメートレンズ２によって平行光線束、発散光束
又は収束光束のいずれか所望の光束に変換される。この
変換された光束は、シリンドリカルレンズ２０によって
ポリゴンミラー３の反射面に線像として結像する。この
線像は、偏向器であるポリゴンミラー３によって等角速
度的に偏向される。この等角速度的に偏向された光束
は、トロイダルレンズ４０を透過し、光束を感光体ドラ
ム上にスポット径に集束させるためのｆθミラー５０に
よって集束され、被走査面（感光体）６上を等速走査す
る。ｆθミラー５０は、いうまでもなく光走査用曲面ミ
ラーであり、また、取付け部材１１’よりも線膨張係数
の大きい材質で形成されている。ここで符号ａ’は常温
（設定値）時における光束の経路を示しており、符号
ｂ’は温度変動時における光束の経路を示している。

【００２０】この実施の形態の場合は、光走査用の曲面
ミラーであるｆθミラー５０を使用しているので、この
ｆθミラー５０が折り返しミラーを兼用しており、ま
た、このｆθミラー５０を、上記のように取付け部材１
１’よりも線膨張係数の大きい材質で形成しているた
め、温度の変動によりｆθミラー５０と取付け部材１
１’との線膨張率が異なってｆθミラー５０の曲面の曲
率が変化し、倍率誤差の補正をすることができる。図５
において、光走査装置内の温度が上昇すれば、ｆθミラ
ー５０は破線で示すように撓み、温度変動による倍率誤
差の補正をすることができ、光束ａ’と光束ｂ’とが被
走査面６上で一致するようになる。この実施の形態の場
合、折り返しミラーを兼ねたｆθミラー５０ははじめか
ら曲面になっているため、線膨張による撓みの方向は決
まっており、図３、図４に示すような撓みの向きを一定
の向きに定めるための構成は不要である。

【００２１】なお、図５に示す実施の形態では、ｆθミ
ラー５０が折り返しミラーを兼ねていたが、レイアウト
の関係に応じて、ｆθミラー５０とは別に折り返しミラ
ーを用いても差し支えない。その場合、ｆθミラー５０
と折り返しミラーの両者で倍率誤差を補正するなど、種
々の組み合わせが考えられる。

【００２２】光源としては半導体レーザのほか適宜のも
の、例えばＬＥＤなどを用いてもよい。

【００２３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、偏向器と
被走査面との間に偏向光束を曲げるミラーを有し、この
ミラーは、このミラーの取付け部材よりも線膨張係数の
大きい材質で構成したため、温度変化によるミラーの線
膨張が取付け部材の線膨張よりも大きくなってミラーが
撓み、光走査装置の倍率誤差を補正することができる。
従って、従来のように環境変化や光走査装置内の温度変
動などを原因として生じる倍率誤差の変動を電気的なク
ロック調整で補正する必要がなく、安価で簡単に倍率誤
差の変動を補正することができる。

【００２４】請求項２記載の発明によれば、取付け部材
は、ミラーが温度変動等によって膨張した場合に一方向
に変形するようにミラーを支持したため、所望の向きに
ミラーを撓ませることができる。また、請求項３記載の
発明によれば、従来ガラス材が多かった折り返しミラー
の材質をプラスチックにしたため、コストが安く、か
つ、取付け部材に対して線膨張係数の差を大きくするこ
とができ、もって、倍率誤差変動の補正を効果的に行う
ことができる。さらに、請求項４記載の発明によれば、
ミラーを光走査用曲面ミラーとしたため、ｆθミラーに
はすでに曲面がついており、撓む方向をコントロールす
る必要がなく、容易に倍率誤差変動を補正することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光走査装置の倍率誤差補正装置
の実施の形態を示す光学配置図である。

【図２】上記実施の形態による倍率誤差を示すグラフで
ある。

【図３】上記実施の形態に用いられている折り返しミラ
ーとその取付け部材の部分の斜視図である。

【図４】同上折り返しミラーとその取付け部材の部分の
平面図である。

【図５】本発明にかかる光走査装置の倍率誤差補正装置
の別の実施の形態を示す光学配置図である。

【図６】従来の光走査装置の一例を示す光学配置図であ
る。

【図７】同上従来の光走査装置による倍率誤差を示すグ
ラフである。

【図８】従来の光走査装置の倍率誤差補正方法を用いた
場合の倍率誤差を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 光源 ２ コリメートレンズ ３ ポリゴンミラー ４ ｆθレンズ ５ 折り返しミラー ６ 被走査面（感光体） ７ 同期検知器 ５０ ｆθミラー

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏向器により等角速度的に偏向された光
   束を被走査面に向かって集光させ、かつ光スポットによ
   る被走査面の走査速度を等速化する光走査装置におい
   て、 偏向器と被走査面との間に偏向光束を曲げるミラーを有
   し、 上記ミラーは、このミラーの取付け部材よりも線膨張係
   数の大きい材質からなることを特徴とする光走査装置の
   倍率誤差補正装置。
2. 【請求項２】 取付け部材は、ミラーが温度変動等によ
   って膨張した場合に一方向に変形するようにミラーを支
   持する請求項１記載の光走査装置の倍率誤差補正装置。
3. 【請求項３】 ミラーの材質はプラスチックである請求
   項１又は２記載の光走査装置の倍率誤差補正装置。
4. 【請求項４】 ミラーは光走査用曲面ミラーである請求
   項１又は３記載の光走査装置の倍率誤差補正装置。