JP3584595B2 - 光走査装置 - Google Patents
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Description
【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７９、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２−１９７８３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、往路における走査開始から走査終了までの時間と復路における走査開始から走査終了までの時間の双方が、あらかじめ設定された時間と等しくなるように、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可能な手段であり、該出射制御手段による制御のうち、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を、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させる制御が、複数回の往復走査を繰り返した後に行われ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、往路における走査開始から走査終了までの時間と復路における走査開始から走査終了までの時間とが、あらかじめ設定された時間と等しくなるように、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、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に記載の光走査装置であって、前記光ビーム出射手段によって前記被走査媒体に書き込まれた情報を、記録紙に印刷出力可能に構成されており、前記出射制御手段による制御のうち、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を、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させる制御が、前記記録紙１頁に相当する往復走査の後に行われることを特徴とする。
このように構成された請求項２記載の光走査装置でも、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２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する時間測定部と、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により測定された時間が経過した時点を検出する時間検出部とを有し、前記時間検出部によって検出された時点で、前記光ビーム出射手段に光ビームを出射させることにより、前記光ビームが復路走査するときの走査開始位置と前記光ビームが往路走査したときの走査終了位置とを一致させることを特徴とする。
【００２５】
かかる請求項３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３記載の光走査装置によれば、請求項１または請求項２に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３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４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４記載の光走査装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれかに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５記載の発明は、請求項４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５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５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４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および参考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。
［参考例］
図１は参考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４４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４７、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１１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参考例の偏向器１０では、光偏向素子９のコイルパターン４６を駆動部１１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、本参考例のように、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、本参考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１２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１７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、本参考例のように、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ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、第１タイマカウンタ５４、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（Ｓ１１）。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ＳF 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ＳF 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ＥF 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ＥF 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（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５５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（Ｓ１６）。
【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ＳB 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB 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ＳB 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（Ｓ１８）。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ＥB 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ＥB 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１３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ＳF 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ＳF 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB 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ＳF より走査終了位置ＥF までの間、及び、復路の走査開始位置ＳB より走査終了位置ＥB 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB は常に一致する。また、往路の走査開始位置ＳF と復路の走査終了位置ＥB 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB 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、１６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。
［第１実施例］
上記参考例においては、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）処理を、往復走査毎に行っていたが、第１実施例の光走査装置は、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）処理を、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）に行う。なお、その他の点は、上記参考例の光走査装置と同様に構成される。
このように構成される第１実施例の光走査装置でも、上記参考例の光走査装置と同様の効果がある。また、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）処理については、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）に行ってもよいのである。
［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、上記参考例および第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６０−５７０５２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ＥF と復路での走査開始位置ＳB がそれぞれ逆方向にずれるため、往路での走査開始位置ＳF と復路での走査終了位置ＥB 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ＥF は図６の紙面左方向に４０μｍ程度ずれ、復路の走査開始位置ＳB 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ＥF に印字されたドット３５と、復路の走査開始位置ＳB 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB 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、参考例および第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】
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例および第１実施例の光走査装置の概略説明図である。
【図２】参考例および第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、
【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７９、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２−１９７８３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、往路における走査開始から走査終了までの時間と復路における走査開始から走査終了までの時間の双方が、あらかじめ設定された時間と等しくなるように、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可能な手段であり、該出射制御手段による制御のうち、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を、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させる制御が、複数回の往復走査を繰り返した後に行われ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、往路における走査開始から走査終了までの時間と復路における走査開始から走査終了までの時間とが、あらかじめ設定された時間と等しくなるように、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、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に記載の光走査装置であって、前記光ビーム出射手段によって前記被走査媒体に書き込まれた情報を、記録紙に印刷出力可能に構成されており、前記出射制御手段による制御のうち、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を、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させる制御が、前記記録紙１頁に相当する往復走査の後に行われることを特徴とする。
このように構成された請求項２記載の光走査装置でも、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２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する時間測定部と、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により測定された時間が経過した時点を検出する時間検出部とを有し、前記時間検出部によって検出された時点で、前記光ビーム出射手段に光ビームを出射させることにより、前記光ビームが復路走査するときの走査開始位置と前記光ビームが往路走査したときの走査終了位置とを一致させることを特徴とする。
【００２５】
かかる請求項３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３記載の光走査装置によれば、請求項１または請求項２に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３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４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４記載の光走査装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれかに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５記載の発明は、請求項４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５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５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４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および参考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。
［参考例］
図１は参考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４４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４７、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１１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参考例の偏向器１０では、光偏向素子９のコイルパターン４６を駆動部１１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、本参考例のように、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、本参考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１２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１７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、本参考例のように、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ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、第１タイマカウンタ５４、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（Ｓ１１）。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ＳF 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ＳF 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ＥF 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ＥF 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（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５５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（Ｓ１６）。
【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ＳB 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB 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ＳB 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（Ｓ１８）。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ＥB 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ＥB 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１３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ＳF 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ＳF 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB 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ＳF より走査終了位置ＥF までの間、及び、復路の走査開始位置ＳB より走査終了位置ＥB 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB は常に一致する。また、往路の走査開始位置ＳF と復路の走査終了位置ＥB 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB 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、１６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。
［第１実施例］
上記参考例においては、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）処理を、往復走査毎に行っていたが、第１実施例の光走査装置は、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）処理を、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）に行う。なお、その他の点は、上記参考例の光走査装置と同様に構成される。
このように構成される第１実施例の光走査装置でも、上記参考例の光走査装置と同様の効果がある。また、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）処理については、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）に行ってもよいのである。
［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、上記参考例および第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６０−５７０５２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ＥF と復路での走査開始位置ＳB がそれぞれ逆方向にずれるため、往路での走査開始位置ＳF と復路での走査終了位置ＥB 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ＥF は図６の紙面左方向に４０μｍ程度ずれ、復路の走査開始位置ＳB 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ＥF に印字されたドット３５と、復路の走査開始位置ＳB 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ＥF と復路の走査開始位置ＳB 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、参考例および第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】
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例および第１実施例の光走査装置の概略説明図である。
【図２】参考例および第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 (5)
- 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、
往路における走査開始から走査終了までの時間と復路における走査開始から走査終了までの時間の双方が、あらかじめ設定された時間と等しくなるように、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可能な手段であり、
該出射制御手段による制御のうち、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を、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させる制御が、複数回の往復走査を繰り返した後に行われる
ことを特徴とする光走査装置。 - 前記光ビーム出射手段によって前記被走査媒体に書き込まれた情報を、記録紙に印刷出力可能に構成されており、
前記出射制御手段による制御のうち、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を、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させる制御が、前記記録紙１頁に相当する往復走査の後に行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。 - 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する時間測定部と、
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により測定された時間が経過した時点を検出する時間検出部とを有し、
前記時間検出部によって検出された時点で、前記光ビーム出射手段に光ビームを出射させることにより、前記光ビームが復路走査するときの走査開始位置と前記光ビームが往路走査したときの走査終了位置とを一致させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光走査装置。 - 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〜請求項３のいずれかに記載の光走査装置。 - 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４記載の光走査装置。
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