JP3406616B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームプリンタ
等に用いられる光走査装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、各種印刷等を行うプリンタに
使用される光走査装置では、描画のための光（以下、描
画光と称する）を光偏向器で主走査方向へ走査偏向し、
偏向された描画光（以下、描画用走査光と称する）を感
光体等の走査対象に照射して、該走査対象への印刷情報
の描画を行っている。また、光偏向器と走査対象との間
にｆθレンズを配設して、描画用走査光が走査対象を等
速度で走査するようにしている。 【０００３】さて、ｆθレンズには、走査光の偏向角度
に比例した情報を持つものを用いることが理想的である
が、現実には設計値上の誤差を有しており、このため、
パルス間隔が時間的に一定なパルス信号により描画光を
変調すると、走査対象上を走査する描画用走査光の走査
速度が一定でない速度になる。 【０００４】図４は、ｆθレンズの誤差特性を表わすも
ので、縦軸にｆθレンズを通過した光の走査方向（以
下、主走査方向と称する）における結像位置を取り、横
軸に通過光の走査速度誤差を取っている。この図４に示
す誤差特性を有するｆθレンズでは、通過光の走査速度
が主走査方向の中間部分では早くなり、反対にその周辺
では遅くなるので、通過光の結像位置は図５の横軸に示
すように、主走査方向の中間部分では正規の位置となる
ものの、主走査方向の両端部分では、一方がプラス方向
にずれて結像し、他方がマイナス方向にずれて結像す
る。 【０００５】従って、パルス間隔が時間的に一定なパル
ス信号により変調された描画光が、走査偏向後に図４及
び図５に示す誤差特性を有するｆθレンズを通過する
と、走査対象上の描画のドット間隔が走査開始側と走査
終了側に近い部分では短く、走査領域の中央部分では長
くなる。 【０００６】そこで従来は、走査対象上に等しいドット
間隔で描画がなされるように、例えば特開平３−１３２
７１３号公報や特開平３−２６５８１６号公報に示され
ているように、ｆθレンズを通過させたモニタ用走査光
を用いて描画光の変調を行い、ｆθレンズの誤差特性の
影響を描画光の変調に反映させている。例えば、前述の
特開平３−１３２７１３号公報では、ｆθレンズを通過
させたモニタ用走査光の光路上で走査対象と等価な位置
にスケールを配設し、このスケールに複数列設されたス
リットをモニタ用走査光が通過する毎に得られるパルス
信号により、描画光の変調を行う音響光学素子を駆動し
ている。 【０００７】そして、その種の光走査装置においては、
モニタ用走査光が走査対象に入射されないように、例え
ば前述の特開平３−１３２７１３号公報や特開平３−２
６５８１６号公報に示されているように、モニタ用走査
光と描画用走査光とにそれぞれ波長の異なる光を使用し
たり、或は、モニタ用走査光の光偏向器への入射角と描
画用走査光の入射角とを、主走査方向と直交する副走査
方向において異なるようにしている。尚、これらのいず
れも、前記主走査方向におけるモニタ用走査光と描画用
走査光との光偏向器への入射角は同じである。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】ところで、スリットを
通過したモニタ用走査光からパルス信号を得て描画用走
査光を変調する際には、モニタ用走査光からパルス信号
を得るための光電変換処理や、得られたパルス信号のパ
ルス数を例えば主走査方向のドット数に対応させるため
の分周処理、分周されたパルス信号による描画用走査光
の変調処理等の処理プロセスにおいてある程度の時間が
かかる。例えば、前述の特開平３−１３２７１３号公報
に示された光走査装置では、パルス信号が音響光学素子
に与えられてから実際に音響光学素子が駆動されるまで
に、音響光学素子内の音波の伝搬時間に相当する時間が
必要となる。 【０００９】従って、光偏向器に対するモニタ用走査光
と描画用走査光との入射角が前記主走査方向において同
じである従来の光走査装置では、ｆθレンズ通過後のモ
ニタ用走査光に含まれたｆθレンズの誤差特性の影響
が、描画光の変調に反映されるまでに、時間のずれΔＴ
（この時間ΔＴは、上述した光電変換処理や分周処理に
必要な時間、並びに、音響光学素子内の音波の伝搬時間
に相当する時間により生じるものである）が生じ、ｆθ
レンズを通過した後の走査光の走査速度Ｖ１と描画用走
査光に与えられる変調速度Ｖ２との間に図６に示すよう
なずれが生じてしまう。このため、ｆθレンズの通過の
際に描画用走査光に与えられるｆθレンズの誤差特性の
影響が打ち消されず、走査対象上に等しくないドット間
隔で描画が行われてしまう不具合があった。 【００１０】そして特に、プリント基板へのパターン書
き込みや謄写原版の作成、液晶スクリーンのマスク印刷
等、精密な印刷を行うプリンタにおいては、描画のドッ
ト間隔が等しくなくなると、プリント基板や謄写原版、
液晶スクリーン等の出来に大きく影響してしまう不具合
があった。 【００１１】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
で、走査対象上に等しいドット間隔で描画が行われるよ
うにすることができる光走査装置を提供することを目的
とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、走査対象に向けて照射される描画用走査光
と該描画用走査光の変調タイミングを得るためのモニタ
用走査光とを発生させる手段と、前記描画用走査光及び
前記モニタ用走査光が通過する走査レンズと、前記走査
レンズを通過したモニタ用走査光の光路上に配設され、
該モニタ用走査光の走査方向に間隔を置いて複数のスリ
ットが列設されたスケールと、前記スリットを通過した
前記モニタ用走査光に基づいてパルス信号を発生させる
パルス信号発生手段と、前記パルス信号に基づいて前記
描画用走査光を変調する変調手段とを備え、前記変調手
段による前記描画用走査光の変調は、前記変調手段が、
前記走査レンズを通過した前記モニタ用走査光に含まれ
ている前記走査レンズの誤差特性を反映して前記描画用
走査光を変調することによって行われるように構成され
た光走査装置であって、前記モニタ用走査光が前記複数
のスリットのうちのある１つのスリットを通過するタイ
ミングと、当該スリットを通過したモニタ用走査光に基
づいて発生されたパルス信号に基づいて前記変調手段が
前記描画用走査光を変調するタイミングとの時間差の分
だけ、前記モニタ用走査光を前記描画用走査光より時間
的に先行させて、前記描画用走査光及び前記モニタ用走
査光を走査するようにし、それによって、前記走査レン
ズ上のある部分を通過する前記描画用走査光が、当該部
分を通過したモニタ用走査光に基づいて発生されたパル
ス信号に基づいて変調されるように構成したことを特徴
とする。 【００１３】 【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。図１は、モニタ用走査光と描画用走査光と
の光源を共通とした、本発明の第１実施例による光走査
装置の概略構成を示すもので、図１（ａ）は光源からポ
リゴンミラーまでを示す平面図、図１（ｂ）はポリゴン
ミラーから走査対象までを示す平面図、図１（ｃ）は図
１（ｂ）の側面図である。 【００１４】図１（ａ）において１はビームスプリッ
タ、３，１３は反射ミラー、５はλ／２板、７ａ，７ｂ
は集光レンズ、９はＡ／Ｏ変調器（変調手段に相当）、
１１ａ，１１ｂはコリメートレンズ、１５は偏光ビーム
スプリッタ、１７はポリゴンミラー、Ｂは光ビーム、Ｒ
は描画光、Ｍはモニタ光、Ｙはポリゴンミラー１７の回
転方向である。一方、図１（ｂ）及び図１（ｃ）におい
て１９は走査レンズとしてのｆθレンズ、２１は偏光ビ
ームスプリッタ、２３は感光体（走査対象に相当）、Ｒ
１は描画用走査光、Ｍ１はモニタ用走査光、Ｘは、描画
用走査光Ｒ１及びモニタ用走査光Ｍ１の走査方向（以
下、主走査方向と称する）である。尚、図１（ｃ）にお
いて２５はスケールであり、このスケール２５には図２
に示すように、モニタ用走査光Ｍ１の走査方向、つまり
主走査方向Ｘに間隔を置いて複数のスリット２７が列設
されている。 【００１５】次に、動作について説明する。不図示の光
源から出力された光ビームＢはビームスプリッタ１によ
り描画光Ｒとモニタ光Ｍとに分割され、このうち描画光
Ｒは反射ミラー３で反射されて集光レンズ７ａに導かれ
る。一方、モニタ光Ｍはλ／２板５により偏光面を９０
°回転されて集光レンズ７ｂに導かれる。集光レンズ７
ａで集光された描画光Ｒは、Ａ／Ｏ変調器９により変調
されてコリメートレンズ１１ａに導かれ、一方、集光レ
ンズ７ｂで集光されたモニタ光Ｍはそのままコリメート
レンズ１１ｂに導かれる。 【００１６】また、コリメートレンズ１１ａで平行光と
された描画光Ｒは、偏光ビームスプリッタ１５を通過し
てポリゴンミラー１７に導かれ、一方、コリメートレン
ズ１１ｂで平行光とされたモニタ光Ｍは、反射ミラー１
３で反射されて偏光ビームスプリッタ１５に導かれ、こ
の偏光ビームスプリッタ１５でさらに反射されてポリゴ
ンミラー１７に導かれる。そして、ポリゴンミラー１７
に導かれた描画光Ｒ及びモニタ光Ｍは、このポリゴンミ
ラー１７の回転方向Ｙへの回転により主走査方向Ｘに走
査偏向されて、描画用走査光Ｒ１及びモニタ用走査光Ｍ
１とされる。尚、主走査方向ＸとＡ／Ｏ変調器９の変調
方向、つまり副走査方向とは直交している。 【００１７】さて、ポリゴンミラー１７で走査偏向され
た描画用走査光Ｒ１とモニタ用走査光Ｍ１とは、ｆθレ
ンズ１９によりその走査速度を一定に補正され、ｆθレ
ンズ１９を通過した描画用走査光Ｒ１とモニタ用走査光
Ｍ１とは偏光ビームスプリッタ２１に導かれる。偏光ビ
ームスプリッタ２１では、描画用走査光Ｒ１とモニタ用
走査光Ｍ１との偏光面の違いにより両者が分離され、分
離された描画用走査光Ｒ１は感光体２３に照射される。
一方、分離されたモニタ用走査光Ｍ１は、偏光ビームス
プリッタ２１からの距離が感光体２３と等価な位置に配
設されたスケール２５に照射される。 【００１８】スケール２５のスリット２７を通過したモ
ニタ用走査光Ｍ１は、スケール２５の背後に配設された
不図示の光検出装置で検出され、この光検出装置がスリ
ット２７を通過したモニタ用走査光Ｍ１を検出する度に
出力するパルス信号は、スリット２７の数と主走査方向
Ｘにおけるドット数に対応させるために、不図示の分周
回路において数十分の１に分周される。分周されたパル
ス信号はＡ／Ｏ変調器９に入力され、これによりＡ／Ｏ
変調器９が駆動されて、Ａ／Ｏ変調器９に導かれた描画
光Ｒが副走査方向に変調される。そして、変調された描
画光Ｒのみがポリゴンミラー１７に導かれ、主走査方向
Ｘに走査偏向されて感光体２３に照射される。 【００１９】このような動作を行う本実施例の光走査装
置では、コリメートレンズ１１ｂで平行光とされたモニ
タ光Ｍを偏光ビームスプリッタ１５に向けて反射する反
射ミラー１３を、図１（ａ）の実線で示す傾きとし、反
射ミラー１３を同図中想像線で示す傾きとしてモニタ光
Ｍを９０°反射させる場合に比べて、該モニタ光Ｍの光
路をずらしている。これにより、偏光ビームスプリッタ
１５で反射されてポリゴンミラー１７に導かれるモニタ
光Ｍを描画光Ｒよりも、ポリゴンミラー１７の回転方向
Ｙの上流側から入射させ、ポリゴンミラー１７で走査偏
向されてｆθレンズ１９を通過するモニタ用走査光Ｍ１
を、ｆθレンズ１９を通過する描画用走査光Ｒ１よりも
時間的に先行させている。 【００２０】尚、ｆθレンズ１９を通過したモニタ用走
査光Ｍ１が描画用走査光Ｒ１に対して先行する時間は、
スケール２５のスリット２７をモニタ用走査光Ｍ１が通
過したタイミングと、その通過したモニタ用走査光Ｍ１
により得られたパルス信号でＡ／Ｏ変調器９が駆動され
て描画光Ｒが副走査方向に変調されたタイミングとの時
間差Δｔの分、即ち、不図示の光検出装置から出力され
る信号の分周や、分周されたパルス信号によりＡ／Ｏ変
調器９が行う描画光Ｒの変調等にかかる時間分とされて
いる。この先行時間を、ｆθレンズ１９の焦点面上にお
ける、モニタ用走査光Ｍ１の描画用走査光Ｒ１に対する
先行量の形で具体的に示すと、ポリゴンミラー１７の回
転数をｒ（ｒｐｍ）、ｆθレンズ１９の焦点距離をｆ
（ｍｍ）としたときに、モニタ用走査光Ｍ１及び描画用
走査光Ｒ１の走査速度ＶがＶ＝４πｒｆ／６０（ｍｍ／
ｓｅｃ）で表わされることから、先行量δは、δ＝Δｔ
×Ｖとなる。 【００２１】このように、本実施例の光走査装置では、
ｆθレンズ１９を通過するモニタ用走査光Ｍ１を、ｆθ
レンズ１９を通過する描画用走査光Ｒ１よりも、先行量
δに応じた時間分だけ先行するので、モニタ用走査光Ｍ
１がｆθレンズ１９を通過するタイミングが、そのモニ
タ用走査光Ｍ１から得られるパルス信号で変調された描
画用走査光Ｒ１がｆθレンズ１９を通過するタイミング
より時間Δｔだけ先行する。このため、モニタ用走査光
Ｍ１に含まれたｆθレンズ１９の誤差特性が描画光Ｒの
変調に反映されるタイミングと、走査偏向された描画用
走査光Ｒ１が、描画光Ｒの変調時に反映された誤差特性
部分のｆθレンズ１９を通過するタイミングとを一致さ
せることができ、よって、感光体２３上に等しいドット
間隔で描画を行わせることができる。 【００２２】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図３は、モニタ用走査光と描画用走査光との光源を
個別に設けた、本発明の第２実施例による光走査装置の
光源からポリゴンミラーまでの概略構成を示す平面図で
ある。尚、図３において、図１（ａ）と同一の要素には
同図で付したものと同一の引用符号を付し、その説明を
省略する。 【００２３】図３の光走査装置では、描画光Ｒとモニタ
光Ｍとが個別の光源（図示せず）から出力され、このう
ち描画光Ｒは、集光レンズ７ａで集光された後Ａ／Ｏ変
調器９により図３の紙面方向（副走査方向）に変調され
て、変調された描画光Ｒのみが偏光ビームスプリッタ１
５に導かれる。偏光ビームスプリッタ１５に導かれた描
画光Ｒはこれを通過してコリメートレンズ３１に導かれ
る。 【００２４】一方、モニタ光Ｍは、反射ミラー２９で反
射された後集光レンズ７ｂで集光されて、偏光ビームス
プリッタ１５に導かれる。偏光ビームスプリッタ１５に
導かれたモニタ光Ｍはここで反射されてコリメートレン
ズ３１に導かれる。そして、コリメートレンズ３１で平
行光とされた描画光Ｒ及びモニタ光Ｍはポリゴンミラー
１７に導かれる。尚、ポリゴンミラー１７以降の構成に
ついては、図１（ｂ），（ｃ）の構成と同一であるため
説明を省略する。 【００２５】このような動作を行う本実施例の光走査装
置では、描画光Ｒ及びモニタ光Ｍをポリゴンミラー１７
に導く偏光ビームスプリッタ１５を、図３の実線で示す
傾きとし、偏光ビームスプリッタ１５を同図中想像線で
示す傾きとしてモニタ光Ｍを９０°反射させる場合に比
べて、該モニタ光Ｍの光路をずらしている。これによ
り、偏光ビームスプリッタ１５で反射されてポリゴンミ
ラー１７に導かれるモニタ光Ｍを描画光Ｒよりも、ポリ
ゴンミラー１７の回転方向Ｙの上流側から入射させ、ポ
リゴンミラー１７で走査偏向されてｆθレンズ１９を通
過するモニタ用走査光Ｍ１を、ｆθレンズ１９を通過す
る描画用走査光Ｒ１よりも時間的に先行させている。 【００２６】本実施例の光走査装置における、ｆθレン
ズ１９を通過したモニタ用走査光Ｍ１の描画用走査光Ｒ
１に対する主走査方向Ｘの先行量δは、第１実施例と同
しであり、これにより、本実施例の光走査装置でも第１
実施例の光走査装置と同様の作用効果を得ることができ
る。 【００２７】尚、ｆθレンズ１９を通過するモニタ用走
査光Ｍ１を、ｆθレンズ１９を通過する描画用走査光Ｒ
１よりも時間的に先行させるための構成は、上述した第
１及び第２実施例の構成に限定されない。 【００２８】 【発明の効果】上述したように本発明によれば、走査対
象上に等しいドット間隔で描画を行わせることができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１実施例による光走査装置の概略構
成を示すもので、図１（ａ）は光源からポリゴンミラー
までを示す平面図、図１（ｂ）はポリゴンミラーから走
査対象までを示す平面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）の側
面図である。 【図２】図１に示すスリットの概略構成を示す斜視図で
ある。 【図３】本発明の第２実施例による光走査装置の光源か
らポリゴンミラーまでの概略構成を示す平面図である。 【図４】誤差特性を有するｆθレンズの走査速度特性を
表わす特性図である。 【図５】図４に示す誤差特性を有するｆθレンズのｆθ
特性を表わす特性図である。 【図６】図４に示すｆθ特性を有するｆθレンズを通過
したモニタ用走査光及び描画用走査光の走査速度と、こ
のモニタ用走査光に基づいて変調される描画用走査光の
変調速度との関係を示す相関図である。 【符号の説明】 ９ Ａ／Ｏ変調器（変調手段） １９ ｆθレンズ ２３ 感光体（走査対象） ２５ スケール ２７ スリット Ｍ１ モニタ用走査光 Ｒ１ 描画用走査光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 隆志 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 (56)参考文献 特開 昭59−79218（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−122359（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 走査対象に向けて照射される描画用走査
   光と該描画用走査光の変調タイミングを得るためのモニ
   タ用走査光とを発生させる手段と、 前記描画用走査光及び前記モニタ用走査光 が通過する走
   査レンズと、 前記走査レンズを通過したモニタ用走査光の光路上に配
   設され、該モニタ用走査光の走査方向に間隔を置いて複
   数のスリットが列設されたスケールと、 前記スリットを通過した前記モニタ用走査光に基づいて
   パルス信号を発生させるパルス信号発生手段と、 前記パルス信号に基づいて 前記描画用走査光を変調する
   変調手段とを備え、 前記変調手段による前記描画用走査光の変調は、前記変
   調手段が、前記走査レンズを通過した前記モニタ用走査
   光に含まれている前記走査レンズの誤差特性を反映して
   前記描画用走査光を変調することによって行われるよう
   に構成された光走査装置であって、前記モニタ用走査光が前記複数のスリットのうちのある
   １つのスリットを通過する タイミングと、当該スリット
   を通過したモニタ用走査光に基づいて発生されたパルス
   信号に基づいて前記変調手段が前記描画用走査光を変調
   するタイミングとの時間差の分だけ、前記モニタ用走査
   光を前記描画用走査光より時間的に先行させて、前記描
   画用走査光及び前記モニタ用走査光を走査するように
   し、それによって、前記走査レンズ上のある部分を通過
   する前記描画用走査光が、当該部分を通過したモニタ用
   走査光に基づいて発生されたパルス信号に基づいて変調
   されるように構成した、 ことを特徴とする光走査装置。