JP3755269B2 - Optical scanning device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームを画像情報に応じて変調し感光体等の被走査面上に走査露光することにより、画像を記録するレーザプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置に使用される光学走査装置に係り、具体的には2つの光ビームによって感光体上の1走査線を2分割して同時に走査する光学走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の一般的な光学走査装置は、偏向器としての回転多面鏡に入射する光ビームの主走査方向の幅よりも回転多面鏡の各偏向面の面幅の方が大きくなっており、回転多面鏡の各偏向面の面幅は走査角がどのポジションであっても入射する光ビームの光束を網羅できる大きさに設定されている。これをアンダーフィルド(Underfilled)タイプの光学走査装置という。
【0003】
ところで、このような光学走査装置を使用したレーザプリンタやディジタル複写機等の画像記録装置には、最近、画像記録の高速化及び高解像度化が要求されてきており、上記光学走査装置において、画像記録の高速化及び高解像度化の要求に答えるには、単位時間当たりに走査する走査線数を増加させる必要があり、回転多面鏡を用いた光学走査装置では、回転多面鏡を駆動するスキャナモータの回転数を上昇させなければならない。
【0004】
しかしながら、上記回転多面鏡を駆動させるスキャナモータの回転速度はボールベアリングを使用した場合で現在、15,000rpm程度が限度であり、空気軸受を使用したとしても40,000rpm程度が限度である。したがって、回転多面鏡の回転数を増加させることによって画像記録の高速化及び高解像度化を図るには限界がある。
【0005】
また、高精細な画像書込みを行うには、感光体上を走査する光ビームのビーム径を小さくする必要があるが、光源としてレーザを使用する場合にはレーザビームの集光特性から、結像位置でのビーム径を小さくするには、結像光学系に入射するビーム径を大きくしなければならない。したがって、回転多面鏡を用いた光学走査装置で高精細な画像書込みを行うには、全走査角に対して大径の光ビームが回転多面鏡の鏡面からはみ出さないようにするために、回転多面鏡を大径化しなければならなかった。すなわち、高速でかつ高画質な画像書込みを従来のアンダーフィルドタイプ光学走査装置で実現しようとすると、大径な回転多面鏡を高速回転させる必要があり、消費電力の増大およびスキャナモータヘの負荷増大による信頼性の低下という問題が発生する。
【0006】
ここで、スキャナモータの回転数を抑制するには、回転多面鏡の鏡面の数を多くすることが考えられるが、鏡面の数が増えると、偏向角が小さくなり同一寸法の画像書込みに必要な光路長が長くなるために、装置が大型化するという別の問題が生じる。
【0007】
これらの問題を解決するものとして、特願平08−338636号に記載の光学装置が知られている。この特許出願明細書には、2つの光源からそれぞれ発せられた光ビームを、偏向器の同一平面により同時偏向し、偏向された該二つのビームで被走査面上を分割して走査するオーバーフィルドタイプ光学走査装置が開示されている。
【0008】
ここで、分割走査とは、2つの光源からそれぞれ発せられた光ビームを、偏向器の同一平面により同時偏向し、偏向された該二つのビームで感光体上の走査線を分割して走査することである。この分割走査によれば走査線1本毎の走査角を小さく分割できるため、画像記録の高速化を実現でき、また光源から被走査面となる感光体に至るまでの光路長が1つの光源で走査する場合の光路長の1/2となるので装置の大型化を抑制する特徴をもっている。
【0009】
オーバーフィルドタイプの光学走査装置とは、回転多面鏡の鏡面(偏向面)の面幅よりも広い幅のレーザビームを照射し、回転多面鏡の鏡面の利用状態を、全幅を利用するオーバーフィルドな状態にし、1つの鏡面が入射ビームを切り取るように使用することを特徴としている。
【0010】
つまり、光学走査装置をオーバーフィルドタイプの光学走査装置にすることにより、回転多面鏡を小径化することが可能になる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特願平08−338636号の走査光学装置では、2つの光源からそれぞれ発せられた光ビームを、偏向器の同一平面により同時偏向し、偏向された該2つの光ビームで被走査面上を分割して走査するオーバーフィルドタイプ光学走査装置において、第1の光ビームの書き出し位置のみを検出し、所定時間経過後、2つの光ビームの走査を開始するため、第2の光ビームの回転多面鏡に入射する角度がずれた場合、または、ずれて調整された場合に繋ぎ目部における画像が重なる、または、繋ぎ目部における画像が離れることにより繋ぎ目部に空白部が生じるという問題が発生する。
【0012】
ここで上述した2つの光ビームにより分割走査するオーバーフィルドタイプ光学走査装置において生ずる被走査面の繋ぎ目部における画像のずれについて、図9乃至図11を参照して説明する。これらの図において、回転多面鏡110により走査線でのイメージエリア外に偏向されfθレンズ112を通過した第1の光ビームの経路上にはイメージエリア外の第1の光ビームを検出するSOS(Start of scan)センサ114が配置されている。SOSセンサ114の出力信号を検出した時点から所定時間経過後に、画像情報に基いて2つの光源から発せられた第1、第2の2つの光ビームの走査を開始する。ここで第1、第2の光ビームの走査角度はそれぞれ、走査範囲の中心を示す中心線CLに対して±2αであり、図9乃至図11では中心線CLに対して右側(第2の光ビームの入射方向)をブラス方向としている。走査角度が±2αの場合に第1の光ビームの入射光軸の中心線CLに対する入射角度は−αであり、第2の光ビームの入射光軸の中心線CLに対する入射角度は+αである。回転多面鏡110が矢印方向に角度αだけ回転する間に1つの偏向面により第1の光ビームが走査開始端(SOS)から中心線CLに至るまで偏向されると同時に、第2の光ビームが中心線CLから走査終了端(EOS)まで偏向される。これにより感光体118上の1走査線が同時に2分割走査される。
【0013】
尚、116はシリンダーミラー、118は被走査面となる感光体、120a,120b,122は平面ミラーである。
【0014】
図9は、第1の光ビームおよび第2の光ビームの回転多面鏡110に入射する角度が設計値どおりの場合の状態を示している。この場合にはSOSセンサ114の出力信号を検出した時点から所定時間経過後に、画像情報に基いて2つの光源から発せられる第1、第2の2つの光ビームを走査開始するとき、感光体118の被走査面上の繋ぎ目部における画像にずれは生じない。
【0015】
図10は、第2の光ビームの回転多面鏡110に入射する角度が図9に示した状態より微小角s°だけ小さくなった場合を示しており、SOSセンサ114の出力信号を検出した時点から所定時間経過後に、画像情報に基いて2つの光源から発せられる第1、第2の2つの光ビームを走査開始するとき、図示のように感光体118の被走査面上の繋ぎ目部において画像が重なるという問題が発生する。
【0016】
図11は、第2の光ビームの回転多面鏡110に入射する角度が図9に示した状態より微少角s°だけ大きくなった場合を示しており、SOSセンサll4の出力信号を検出した時点から所定時間経過後に、画像情報に基づいて2つの光源から発せられる第1、第2の2つの光ビームを走査開始するとき、図示のように感光体118の被走査面上の繋ぎ目部において画像が離れて空白部が発生するという問題が発生する。
【0017】
すなわち、2つの光源から発せられた2つの光ビームを回転多面鏡の同一偏向面に入射し、同時走査する分割光学走査装置の場合、1つの走査線の走査範囲を2分割してその走査を2つの光ビームで分担しているため、繋ぎ目部分におけるの走査の同期及び位置合わせが重要である。
1上記問題を解決しようとすると、図12に示すように、第1の光ビーム、第2の光ビームがそれぞれ分担する各走査線イメージエリア直前の光ビームを検出する方法が一般的に考えられる。
【0018】
しかし、1走査線の途中から走査を開姶する第2の光ビームの書き出し位置検出のための光路を確保し、かつ分離しようとすると第2の光ビームの書き出し位置検出用の折り返しミラー126を第1の光ビームのイメージエリア内に設ける必要があり、折り返しミラー126が第1のビームと干渉するため、繋ぎ目部分における走査の同期/位置合わせが困難であるという問題がある。
【0019】
特に、オーバーフィルド光学系技術を用いた場合は、デューティが高いため光路の確保及び分離が一層、困難である。
【0020】
ここで、デューティとは、最大走査長つまり感光体上等価となる位置に配置されたSOSセンサ11から、同様に次の走査により感光体上等価となる位置に配置されたSOSセンサ11までの長さに対する、イメージエリアの割合をいう。
【0021】
従来のアンダーフィルドタイプの光学走査装置では、SOSセンサに入射する光ビームを、イメージエリアから分離するのため、デューティを約80%以下に抑える必要があった。しかし、オーバーフィルドタイプの光学走査装置では、デューティを90%以上にすることが可能である。
【0022】
また、EOS(End of Scan)(走査終了端)側にイメージエリア(走査範囲)直後の光ビームを検出する方法が、知られている。この方法では、走査線イメージエリアとの分離は容易であるが、イメージ倍率やレジストレーションの検出が目的であり、ビームの書き出し位置検出用として利用するには、イメージエリア直後であるため、回転多面鏡の主走査面(偏向面)をN面とすると、次に主走査面となる回転多面鏡の(N−1)面で走査される分までのビデオデータを貯えている必要があるという問題がある。
【0023】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、2つの光ビームを回転多面鏡の同一偏向面に入射し、1走査線を分割して同時走査する際に走査線の繋ぎ目部を良好に形成することができる光学走査装置を提供することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数の偏向面を有しかつ2つの光源からそれぞれ入射され複数の偏向面にわたって収束された第1、第2の2つの光ビームを、主走査面となる同一偏向面により同時偏向し、偏向された該2つのビームで1本の走査線が記録されるように被走査面を分割して走査する光学走査装置において、前記被走査面上の主走査線全幅の途中から走査開始する第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書出し位置を前記回転多面鏡の前記主走査面に隣接する偏向面から反射した第2の光ビームの反射光の検出によって検出する書出し位置検出手段と、該書出し位置検出手段の検出出力に基づいて前記第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書込動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【0025】
上記構成の光学走査装置では、2つの光源からそれぞれ入射され回転多面鏡の複数の偏向面にわたって収束された第1、第2の2つの光ビームを、前記回転多面鏡の同一偏向面により同時偏向し、偏向された該2つのビームで1本の走査線が記録されるように被走査面を分割して走査する。
【0026】
書出し位置検出手段は、前記被走査面上の主走査線全幅の途中から走査開始する第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書出し位置を前記回転多面鏡の前記主走査面に隣接する偏向面から反射した第2の光ビームの反射光の検出によって検出する。
【0027】
制御手段は該書出し位置検出手段の検出出力に基づいて前記第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書込動作を制御する。
【0028】
したがって、請求項1に記載の発明によれば、第2の光ビームによる画像データの被走査面上における書出し位置を検出するための光路を確保し、かつ分離することが容易であり、走査線の繋ぎ目部における走査の同期及び位置合わせを精度良く行うことができる。
【0029】
請求項2に記載の発明は、複数の偏向面を有しかつ2つの光源からそれぞれ入射され複数の偏向面にわたって収束された第1、第2の2つの光ビームを、主走査面となる同一偏向面により同時偏向し、偏向された該2つのビームで1本の走査線が記録されるように被走査面を分割して走査する光学走査装置において、前記被走査面上の主走査線全幅の途中から走査開始する第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書出し位置を前記回転多面鏡の回転に伴い前記回転多面鏡の現在の主走査面に次いで主走査面となる前記現在の主走査面に隣接する偏向面から反射した第2の光ビームの反射光の検出によって検出する書出し位置検出手段と、該書出し位置検出手段の検出出力に基づいて前記第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書込動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【0030】
上記構成の光学走査装置では、2つの光源からそれぞれ入射され回転多面鏡の複数の偏向面にわたって収束された第1、第2の2つの光ビームを、主走査面となる同一偏向面により同時偏向し、偏向された該2つのビームで1本の走査線が記録されるように被走査面上の走査線を分割して走査する。
【0031】
書出し位置検出手段は被走査面上の主走査線全幅の途中から走査開始する第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書出し位置を前記回転多面鏡の回転に伴い前記回転多面鏡の現在の主走査面に次いで主走査面となる前記現在の主走査面に隣接する偏向面から反射した第2の光ビームの反射光の検出によって検出する。
【0032】
制御手段は書出し位置検出手段の検出出力に基づいて第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書込動作を制御する。
【0033】
したがって、請求項2に記載の発明によれば、第2の光ビームによる画像データの被走査面上における書出し位置を検出するための光路を確保し、かつ分離することが容易であり、走査線の繋ぎ目部における走査の同期及び位置合わせを精度良く行うことができる。
【0034】
また画像データの書出し位置の同期検出から画像データの書き出し動作開始までの待ち時間が回転多面鏡の偏向面が1面分回転するのに要する時間だけで済むので、記憶容量の大きい高価なメモリにデータを蓄積しておく必要が無い。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0041】
図1に本発明の第1の実施の形態に係る光学走査装置の構成を示す。同図において走査用の光ビームを射出する二つの光源部が走査範囲の中心を示す中心線CLに対して左右対称となる位置に各々配置されている。この二つの光源部は、各々略ガウシアン分布の光ビームを発光する半導体レーザ10a、10bを備えている。尚、本実施の形態では半導体レーザ10aにより射出される光ビームを第1の光ビームとし、半導体レーザ10bより射出される光ビームを第2の光ビームとする。光源部における半導体レーザ10a、10bの光ビーム射出側には縦横に異なる広がり角を有する光ビームがその焦点位置から発光された場合に該光ビームを略平行光とする作用を有するコリメータレンズ12a、12b、中央部の光ビームのみを通過させるビーム整形用のスリット14a、14b及び入射した光ビームを後述する回転多面鏡の偏向面近傍に副走査方向に収束させるシリンダーレンズ16a、16bが各々配置されている。
【0042】
なお、半導体レーザ10a、l0bは、図示しない制御部と接続されており、この制御部は、画像情報に基づいて半導体レーザl0a、10bの光ビーム出力を変調するように制御する。
【0043】
また、コリメータレンズ12a、12bは、半導体レーザ10a、10bとの間隔がコリメータレンズ12a、12bの焦点距離よりも約1mm短くなる位置に配置されており、この配置により、コリメータレンズ12a、12bを通過した光ビームは、略平行光とならずに緩い発散光となる。
【0044】
更に、シリンダーレンズ16a、16bの光ビーム射出側の延長先には、射出された光ビームを反射する平面ミラー18a、18bが中心線CLに対して左右対称の位置に各々配置されている。そして、平面ミラー18a、18bの反射側には、複数の同一面幅の偏向面(鏡面)を側面部に有する正多角柱の形状をなすと共に中心軸の回りに図示しない駆動手段により矢印方向に等角速度で回転する回転多面鏡20が設けられている。尚、回転多面鏡20は、その中心軸に中心線CLが通過する位置に配置されている。
【0045】
また平面ミラー18a、18bと回転多面鏡20との間には主走査方向のみにレンズパワーを有する二枚組のレンズからなるfθレンズ22がその光軸が中心線CLと一致するように配置されている。オーバーフィルドタイプ光学系の場合、fθレンズ22は、平面ミラー18a、18bにより反射された緩い発散光の第1の光ビーム及び第2の光ビームを回転多面鏡20の面幅より幅の広い細長い線像として副走査方向に収束させる。この時、第1の光ビーム及び第2の光ビームは、その中心が回転多面鏡6の同じ偏向面に到達するように入射される。これより、第1、第2の光ビームは、複数の偏向面をまたがるように収束する。
【0046】
更にfθレンズ22は、回転多面鏡20により偏向された光ビームが再びfθレンズ22を通過するように配置されており、再度通過した光ビームを後述する感光体34上に光スポットとして収束させると共に、該光スポットを感光体34上で主走査方向に略等速度で移動させる機能を有する。
【0047】
また回転多面鏡20に対してfθレンズ22が配置されている側の反対側には、回転多面鏡20の偏向面の副走査方向の傾きのばらつきにより生じる副走査方向の位置ずれを補正するためのシリンダーミラー32a,32bが配置されている。回転多面鏡20により偏向された画像記録用の第1、第2の光ビームはこのシリンダーミラー32a,32bによって反射された後、シリンダーミラー32a,32bの下部に配置された感光体34上に光スポットとして収束する。。
【0048】
感光体34は、光ビームに感光する感光材料がその表面に塗布された細長い円柱状の形状を有しており、主走査方向が、この感光体34の長手方向に一致するように配置されている。すなわち、回転多面鏡20の回転方向と共に感光体34上に収束された光スポットは、主走査方向に沿って移動し、走査線での画像記録が可能となる。
【0049】
また感光体34は、その回転軸を中心として図示しない駆動手段により一定の回転速度で回転し、感光体34上での走査線を副走査方向に順次移動させる。尚、回転多面鏡20による1本の走査線の画像記録に対応する偏向は、1つの偏向面により行われる。
【0050】
更に1走査線での画像記録開始前に主走査面により偏向され、fθレンズ22を再通過した第lの光ビーム経路上には、画像記録開始前の第lの光ビームを折り返す平面ミラー26a、副走査方向にビームを結像させるシリンダーレンズ28、画像記録開始前の第lの光ビームを検出するSOSセンサ30が配置されている。
【0051】
また1走査線での画像記録開始前に、回転多面鏡20の主走査面の次隣面(次に主走査面となる偏向面)により偏向され、fθレンズ22を再通過した第2の光ビーム経路上には、画像記録開始前の第2の光ビームを折り返す平面ミラー26b、副走査方向にビームを結像させるシリンダーレンズ28、画像記録開始前の第2の光ビームを検出するSOSセンサ30が配置されている。
【0052】
尚、この場合に画像記録開始前の第lの光ビーム及び第2の光ビームの画像データの書出し位置を検出するSOSセンサ30とシリンダーレンズ28は同一のものであるが、各ビーム毎に別個に設けてもよい。
【0053】
SOSセンサ30の検出出力は書出し位置検出回路50に入力され、書出し位置検出回路50は、SOSセンサ30の検出出力から第1の光ビーム及び第2の光ビームによる感光体34上における書出し位置の基準となる同期信号を制御回路60に出力する。
【0054】
以上の構成により、イメージエリアの光ビームを遮ることなく、画像記録開始前における第1の光ビーム及び第2の光ビームを検出することができる。
【0055】
図2に第1の光ビームと第2の光ビームがSOSセンサ30に入射する時の具体的パラメータ及び各光ビームの挙動を示す。
【0056】
光学系の設定値は、回転多面鏡20の面数は24面、中心線CLと回転多面鏡20へ入射する第Iの光ビームと第2の光ビームとのなす角は12.8°、第1の光ビームがSOSセンサ30(図1)に入射する時の主走査面と中心線CLのなす角は27.2°である。このとき、第2の光ビームの次隣面における反射光は、中心線と31.6°をなし、イメージエリアの外側に向かっていることが判る。これらの光ビームが、図示してないfθレンズ22(図1)を通過した後、平面ミラー26a,26b(図1)により反射され、副走査方向にビームを結像させるシリンダーレンズ28(図1)を通過した後、SOSセンサ30に、入射する。
【0057】
次に図1における半導体レーザ10a,10bにより射出される第1、第2の光ビームによる感光体34上における画像データの書出し位置を検出する書出し位置検出回路の構成を図3に示す。同図において、書出し位置検出回路50は、SOSセンサ30の検出出力から第1の光ビームによるSOSセンサ30の検出出力S1と第2の光ビームによるSOSセンサ30の検出出力S2とを分離するためのフリップフロップ(F/F)52と、フリップフロップ(F/F)52のQ出力とSOSセンサ30の検出出力との論理和をとるORゲート54と、ORゲート54の出力を反転させるインバータ56と、インバータ56の出力とSOSセンサ30の検出出力との論理和をとるORゲート58とを有している。SOSセンサ30及び書出し位置検出回路50は本発明の書出し位置検出手段に相当する。
【0058】
60は制御回路であり、書出し位置検出回路50の検出出力S1,S2を取り込み、これらの検出出力S1,S2に基づいて被走査面である感光体34上における画像データの書込み動作を制御する。制御回路60は本発明の制御手段に相当する。
【0059】
図1に示す光学走査装置では、SOSセンサ30が1つであるために、第1の光ビームによる画像データの書込み位置を検出するための第1の光ビームのSOS検出信号S1と第2の光ビームによる画像データの書込み位置を検出するための第2の光ビームのSOS検出信号S2を、区別するために分離する必要がある。本実施の形態では予め、第lの光ビームと第2の光ビームのDUTYを変える、もしくは、SOSセンサ30へ向かう光を折り返すミラーの角度を調整することにより、第1の光ビームと第2の光ビームがSOSセンサ30に入射する時差を設けるようにしている。
【0060】
次に書出し位置検出回路50の動作を図4のタイミングチャートを参照して説明する。半導体レーザ10a,10bにより射出された第1、第2の光ビームによるSOSセンサ30の検出出力(図4(C))はフリップフロップ52及びORゲート54、58の一方の入力端に入力される。
【0061】
フリップフロップ52のQ出力(図4(D))とSOSセンサ30の検出出力はORゲート54で論理和がとられ、その論理和出力(図4(E))は第2の光ビームのSOS検出信号S2として制御回路60に出力される。ここでフリップフロップ52のQ出力とSOSセンサ30の検出出力の論理和をとるのはSOSセンサ30に入力された第1、第2の光ビームのうち入射されたタイミングの早い方の光ビームによるSOSセンサ30の検出出力を取り出すためである。本実施の形態では第2の光ビームによるSOSセンサ30の検出出力を取り出すことができる。
【0062】
またORゲート54の出力はインバータ56により反転される。このインバータ56の出力(図4(F))はSOSセンサ30の検出出力とORゲート58により論理和がとられ、第1の光ビームによるSOSセンサ30の検出出力S1が検出され(図4(G))、制御回路60に出力される。ここでインバータ56の出力とSOSセンサ30の検出出力との論理和をとるのは、SOSセンサ30に入射するタイミングの早い方の光ビームによるSOSセンサ30の検出出力をインバータ56で反転した信号と、SOSセンサ30の検出出力の論理和をとることによりSOSセンサ30に入射するタイミングの遅い方の光ビームによるSOSセンサ30の検出出力を取り出すためである。本実施の形態では第lの光ビームによるSOSセンサ30の検出出力を取り出すことができる。
【0063】
上述した図3に示す書出し位置検出回路50を用いれば、1つのSOSセンサ30に、第lの光ビームと第2の光ビームが入射しても、各光ビームのSOSセンサ30の検出出力を分離することが可能である。
【0064】
また第1、第2の光ビームによる走査線の繋ぎ目を精度良く出すためには、回転多面鏡の同一の偏向面における反射光により画像データの書込み位置を検出し、走査する必要がある。これは回転多面鏡20の偏向面の面数に応じた分割精度が出ていないと、主走査面の隣面における反射光にその誤差が載ってしまうためである。図4のタイムチャートは、上述したように同一偏向面での走査を前提としている。
【0065】
画像データの書込みタイミングを図4(A),(B)に示す。第1の光ビームにより書き込まれる画像データVDATA AはSOSセンサ30の検出出力S1を検出した時点から一定時間経過後に画像データ1A,2A,3A,…が順次、感光体34上に書き込まれる(図4(A))。
【0066】
これに対して第2の光ビームにより書き込まれる画像データVDATA BはSOSセンサ30の検出出力S2を検出した時点から画像データを出力するまでに、次のタイミングで出力されるSOSセンサ30の検出出力S2が必要となる(図4(B))。すなわち、2つのSOSセンサ30の検出出力S2が検出される毎に順次、画像データ1B,2B,…が感光体34上に書き込まれる。1つの6OSセンサ30の検出出力S2が検出される毎に画像データVDATA Bを書き込むようにするためには、第1、第2の光ビーム用にSOSセンサを別個に設け、かつ第2の光ビーム用のSOSセンサの検出出力を2系統に分離することにより実現できる。
【0067】
次に書出し位置検出回路の他の構成例を図5に示す。同図において、書出し位置検出回路50’は、第2の光ビームによる画像データの書込み位置を検出するSOSセンサB74の検出出力を取り込み、一定時間、遅延させた反転信号を出力するカウンタ76と、フリップフロップ78と、ORゲート80、82とを有している。尚、書出し位置検出回路50’では第1の光ビームによる書込み位置を検出するSOSセンサA72の検出出力をそのまま、後述する制御回路60に出力する。SOSセンサA72、SOSセンサB74及び書出し位置検出回路50’は本発明の書出し位置検出手段に相当する。
【0068】
60は制御回路であり、書出し位置検出回路50’の検出出力SA,SB1,SB2を取り込み、これらの検出出力SA,SB1,SB2に基づいて被走査面である感光体34上における第1、第2の光ビーム画像データの書込み動作を制御する。制御回路60は図3の場合と同様に本発明の制御手段に相当する。
【0069】
次に書込み位置検出回路50’の動作を図6を参照して説明する。SOSセンサB74の検出出力(図6(C))はカウンタ76及びORゲート80、82の一方の入力端に入力される。カウンタ76ではSOSセンサB74の検出出力をその出力タイミングの間隔より短い一定時間、遅延させた反転信号(図6(D))がフリップフロップ78に出力される。次いでORゲート80、82で、それぞれフリップフロップ78のQ出力(図6(E))、Q’出力(図6(F))とSOSセンサB74の検出出力との論理和がとられ、ORゲート80よりSOSセンサB74の奇数次のタイミングの検出出力SB1(図6(G))が、またORゲート82よりSOSセンサB74の偶数次のタイミングの検出出力SB2(図6(H))が制御回路60に出力される。
【0070】
制御回路60は検出出力SB1に基づいて奇数次の画像データ1B,3B,…を、検出出力SB2に基づいて奇数次の画像データ2B,4B,…を順次、書き込む。
【0071】
このように図5に示す書出し位置検出回路50’によれば、第2の光ビーム用のSOSセンサB74の検出出力を2系統に分離することにより図6(A),(B)に示すように、SOSセンサの検出信号を受けてから画像データを出力するまでに、図3に示す書出し位置検出回路50と異なり、次のSOSセンサの検出信号が出力されるまで待機することなく、画像データの書込みをすることができる。
【0072】
以上、本発明の第1の実施の形態によれば、第2の光ビームによる画像データの被走査面上における書出し位置を検出するための光路を確保し、かつ分離することが容易であり、走査線の繋ぎ目部における走査の同期及び位置合わせを精度良く行うことができる。
【0073】
次に本発明の第2の実施の形態に係る光学走査装置の構成を図7に示す。本実施の形態に係る光学走査装置が第1の実施の形態に係る光学走査装置と構成上、異なるのは、図7において回転多面鏡20の次隣面で反射された光ビームが、fθレンズ22を再通過せず、fθレンズ22の左外、即ちイメージエリア外に配置された結像光学系90により、SOSセンサ30の受光面に結像されるように構成した点である。
【0074】
上記結像光学系90は、主副両走査方向にレンズパワーを有し、レンズまたはミラーにより構成され、構成部品数については限定しない。但し主走査方向にレンズパワーを有するため、遮光部材によりSOSセンサ30の受光面への入射角から外れる光ビームを遮光するのが望ましい。
【0075】
次に本発明の第3の実施の形態に係る光学走査装置の構成を図8に示す。本実施の形態に係る光学走査装置が第1の実施の形態に係る光学走査装置と構成上、異なるのは、図8において回転多面鏡22の前隣面で反射されたビームが、fθレンズ22を再通過せず、fθレンズ22の右外、即ちイメージエリア外に配置された結像光学系90により、SOSセンサ30の受光面に結像されるように構成した点である。上記結像光学系90は主副両走査方向にレンズパワーを有し、レンズまたはミラーにより構成され、構成部品数については限定しない。ただし、主走査方向にレンズパワーを有するため、遮光部材によりSOSセンサ30の受光面への入射角から外れる光ビームを遮光するのが望ましい。
【0076】
また、第1の光ビームによる被走査面における画像データの書込み位置検出信号であるSOSセンサの検出出力の出力時点と第2の光ビームによる被走査面における画像データの書込み位置検出信号であるSOSセンサの検出出力の出力時点との回転多面鏡20の面数分の時間差データから、平均値を求め、その平均値から第2の光ビームによる画像書き出し位置を算出する。尚、SOSセンサは第1、第2の光ビームについて1つで兼用してもよいし、第1、第2の光ビームについてそれぞれ、別個に設けてもよい。
【0077】
第2、第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に走査線の繋ぎ目部における画質の向上が図れ、繋ぎ目部を良好に形成することができる。
【0078】
【発明の効果】
本発明によれば、分割走査をするオーバーフィルドタイプ光学系では、少なくとも3面にわたる幅の光ビームが偏向器に入射するので、回転多面鏡の主走査面に隣接する偏向面からの反射光から同期がとれるため、被走査面における画像データの書き出し位置を検出するための光路を確保し、かつ分離することが容易であり、繋ぎ目部分の同期及び位置合わせの精度の向上が図れる。
【0079】
また、従来不要でしかなかった回転多面鏡の主走査面に隣接する偏向面からの反射光を、同期検出用として有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る光学走査装置の構成を示す斜視図。
【図2】図1に示す光学走査装置における第1の光ビームと第2の光ビームがSOSセンサに入射する際の状態を示す説明図。
【図3】図1に示す光学走査装置における書出し位置検出回路の構成例を示すブロック図。
【図4】図3に示す書出し位置検出回路の動作状態を示すタイミングチャート。
【図5】図1に示す光学走査装置における書出し位置検出回路の他の構成例を示すブロック図。
【図6】図5に示す書出し位置検出回路の動作状態を示すタイミングチャート。
【図7】本発明の第2の実施の形態に係る光学走査装置の構成を示す平面図及び側面図。
【図8】本発明の第3の実施の形態に係る光学走査装置の構成を示す平面図及び側面図。
【図9】従来の光学走査装置の被走査面における2つの光ビームによる分割走査の状態の一例を示す説明図。
【図10】従来の光学走査装置の被走査面における2つの光ビームによる分割走査の状態の他の例を示す説明図。
【図11】従来の光学走査装置の被走査面における2つの光ビームによる分割走査の状態の更に他の例を示す説明図。
【図12】従来の光学走査装置において2つの光ビームについてそれぞれ、書出し位置をSOSセンサにより検出するようにした場合の2つの光ビームによる分割走査の状態を示す説明図。
【符号の説明】
10a,10b 半導体レーザ
12a,12b コリメータレンズ
14a,14b スリット
16a,16b シリンダーレンズ
18a,18b 平面ミラー
20 回転多面鏡
22 fθレンズ
24 平面ミラー
26a,26b 平面ミラー
28 シリンダーレンズ
30 SOSセンサ(書出し位置検出手段)
32a,32b シリンダーミラー
34 感光体(被走査面)
50,50’ 書出し位置検出回路(書出し位置検出手段)
60 制御回路(制御手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning used in an image recording apparatus such as a laser printer or a digital copying machine for recording an image by modulating a laser beam in accordance with image information and performing scanning exposure on a surface to be scanned such as a photosensitive member. More particularly, the present invention relates to an optical scanning apparatus that divides one scanning line on a photosensitive member into two by two light beams and scans simultaneously.
[0002]
[Prior art]
In the conventional general optical scanning device, the surface width of each deflection surface of the rotary polygon mirror is larger than the width of the light beam incident on the rotary polygon mirror as the deflector in the main scanning direction. The surface width of each deflection surface of the mirror is set to a size that can cover the light beam of the incident light beam regardless of the scanning angle. This is called an underfilled type optical scanning device.
[0003]
Incidentally, image recording apparatuses such as laser printers and digital copying machines using such an optical scanning apparatus have recently been required to increase the speed and resolution of image recording. In order to respond to the demand for higher recording speed and higher resolution, it is necessary to increase the number of scanning lines scanned per unit time. In an optical scanning apparatus using a rotating polygon mirror, a scanner motor that drives the rotating polygon mirror The number of revolutions must be increased.
[0004]
However, the rotational speed of the scanner motor for driving the rotary polygon mirror is currently limited to about 15,000 rpm when a ball bearing is used, and is limited to about 40,000 rpm even if an air bearing is used. Therefore, there is a limit to increasing the speed and resolution of image recording by increasing the rotational speed of the rotary polygon mirror.
[0005]
In addition, in order to perform high-definition image writing, it is necessary to reduce the beam diameter of the light beam that scans on the photosensitive member. However, when a laser is used as the light source, the image is formed due to the focusing characteristics of the laser beam. In order to reduce the beam diameter at the position, the beam diameter incident on the imaging optical system must be increased. Therefore, in order to perform high-definition image writing with an optical scanning device using a rotating polygon mirror, the optical beam is rotated so that a large-diameter light beam does not protrude from the mirror surface of the rotating polygon mirror for all scanning angles. The polygon mirror had to be enlarged. In other words, when trying to realize high-speed and high-quality image writing with a conventional underfilled optical scanning device, it is necessary to rotate a large-diameter rotary polygon mirror at high speed, increasing power consumption and increasing the load on the scanner motor. This causes a problem of deterioration in reliability.
[0006]
Here, to suppress the number of rotations of the scanner motor, it is conceivable to increase the number of mirror surfaces of the rotary polygon mirror. However, as the number of mirror surfaces increases, the deflection angle decreases, which is necessary for writing images of the same size. Since the optical path length becomes long, another problem that the apparatus becomes large arises.
[0007]
As an apparatus for solving these problems, an optical apparatus described in Japanese Patent Application No. 08-338636 is known. In this patent application specification, an overfilled beam in which light beams respectively emitted from two light sources are simultaneously deflected by the same plane of a deflector, and the scanned surface is divided and scanned by the two deflected beams. A type optical scanning device is disclosed.
[0008]
Here, the divided scanning means that light beams respectively emitted from two light sources are simultaneously deflected by the same plane of the deflector, and the scanning lines on the photosensitive member are divided and scanned by the two deflected beams. That is. According to this divided scanning, the scanning angle for each scanning line can be divided into small portions, so that the image recording can be performed at a high speed, and the optical path length from the light source to the photoconductor as the scanned surface is one light source. Since it becomes 1/2 of the optical path length in the case of scanning, it has the feature which suppresses the enlargement of an apparatus.
[0009]
An overfilled optical scanning device is a laser beam that is wider than the surface width of the mirror surface (deflection surface) of the rotating polygon mirror. It is characterized in that one mirror surface is used to cut off the incident beam.
[0010]
That is, by making the optical scanning device an overfilled type optical scanning device, it becomes possible to reduce the diameter of the rotary polygon mirror.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the scanning optical device disclosed in Japanese Patent Application No. 08-338636, the light beams emitted from the two light sources are simultaneously deflected by the same plane of the deflector, and the two light beams deflected on the surface to be scanned. In the overfilled type optical scanning apparatus that scans by dividing the first light beam, only the writing position of the first light beam is detected, and after a predetermined time has elapsed, the scanning of the two light beams is started. When the angle incident on the polygon mirror is deviated, or when it is adjusted to be deviated, the images at the joints overlap, or the image at the joints is separated, resulting in a blank part at the joints. appear.
[0012]
Here, the image shift at the joint portion of the surface to be scanned that occurs in the overfilled type optical scanning device that performs the division scanning with the two light beams described above will be described with reference to FIGS. 9 to 11. In these figures, an SOS (SOS) that detects the first light beam outside the image area on the path of the first light beam deflected outside the image area on the scanning line by the rotary polygon mirror 110 and passed through the fθ lens 112. A Start of scan) sensor 114 is arranged. After a predetermined time has elapsed from the time when the output signal of the SOS sensor 114 is detected, scanning of the first and second light beams emitted from the two light sources based on the image information is started. Here, the scanning angles of the first and second light beams are ± 2α with respect to the center line CL indicating the center of the scanning range, respectively, and in FIGS. The incident direction of the light beam is the brass direction. When the scanning angle is ± 2α, the incident angle of the first light beam with respect to the center line CL of the incident optical axis is −α, and the incident angle of the second light beam with respect to the center line CL of the incident optical axis is + α. . While the rotary polygonal mirror 110 is rotated by an angle α in the direction of the arrow, the first light beam is deflected from the scanning start end (SOS) to the center line CL by the one deflecting surface, and at the same time, the second light beam. Is deflected from the center line CL to the end of scanning (EOS). As a result, one scanning line on the photosensitive member 118 is simultaneously scanned in two.
[0013]
Reference numeral 116 denotes a cylinder mirror, 118 denotes a photosensitive member serving as a scanning surface, and 120a, 120b, and 122 denote plane mirrors.
[0014]
FIG. 9 shows a state in which the angles at which the first light beam and the second light beam are incident on the rotating polygon mirror 110 are as designed. In this case, when the scanning of the first and second light beams emitted from the two light sources based on the image information is started after a predetermined time has elapsed from the time when the output signal of the SOS sensor 114 is detected, the photosensitive member 118 is used. There is no shift in the image at the joint on the scanned surface.
[0015]
FIG. 10 shows a case where the angle at which the second light beam enters the rotary polygon mirror 110 is smaller than the state shown in FIG. 9 by a minute angle s °, and the time point when the output signal of the SOS sensor 114 is detected. When the first and second light beams emitted from the two light sources are started based on the image information after a lapse of a predetermined time, the joints on the surface to be scanned of the photosensitive member 118 as shown in FIG. The problem of overlapping images occurs.
[0016]
FIG. 11 shows a case where the angle at which the second light beam is incident on the rotary polygon mirror 110 is larger than the state shown in FIG. 9 by a minute angle s °, and the time point when the output signal of the SOS sensor ll4 is detected. When the first and second light beams emitted from the two light sources are started based on the image information after a predetermined time has elapsed, the joint portion on the surface to be scanned of the photosensitive member 118 is illustrated as shown in the figure. The problem arises that the image is separated and a blank portion occurs.
[0017]
That is, in the case of a divided optical scanning device in which two light beams emitted from two light sources are incident on the same deflection surface of the rotary polygon mirror and simultaneously scan, the scanning range of one scanning line is divided into two and the scanning is performed. Since it is shared by the two light beams, it is important to synchronize and align the scanning at the joint.
1 In order to solve the above problem, as shown in FIG. 12, a method of detecting a light beam immediately before each scanning line image area shared by the first light beam and the second light beam is generally considered. .
[0018]
However, if an optical path for detecting the writing position of the second light beam that opens the scanning from the middle of one scanning line is ensured and separated, the folding mirror 126 for detecting the writing position of the second light beam is provided. There is a problem that it is difficult to synchronize / align the scanning at the joint portion because it is necessary to provide it within the image area of the first light beam and the folding mirror 126 interferes with the first beam.
[0019]
In particular, when the overfilled optical system technique is used, it is more difficult to secure and separate the optical path because of the high duty.
[0020]
Here, the duty is the length from the maximum scanning length, that is, the SOS sensor 11 arranged at an equivalent position on the photosensitive member to the SOS sensor 11 arranged at the equivalent position on the photosensitive member by the next scanning. The ratio of the image area to the height.
[0021]
In the conventional underfilled type optical scanning device, the light beam incident on the SOS sensor is separated from the image area, so that the duty must be suppressed to about 80% or less. However, in the overfilled type optical scanning device, the duty can be set to 90% or more.
[0022]
A method of detecting a light beam immediately after an image area (scanning range) on the EOS (End of Scan) (scanning end) side is also known. In this method, separation from the scanning line image area is easy, but the purpose is to detect image magnification and registration. To use it for detecting the writing position of the beam, it is just after the image area. If the main scanning plane (deflection plane) of the mirror is the N plane, it is necessary to store video data up to the amount scanned by the (N-1) plane of the rotary polygon mirror that will be the main scanning plane next. There is.
[0023]
The present invention has been made in view of such circumstances. When two light beams are incident on the same deflection surface of a rotary polygon mirror and one scanning line is divided and simultaneously scanned, the joint of the scanning lines is formed. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device capable of forming a portion well.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides a first light beam and a second light beam having a plurality of deflection surfaces, respectively incident from two light sources and converged over the plurality of deflection surfaces. In the optical scanning apparatus, the scanning surface is divided and scanned so that one scanning line is recorded by the two deflected beams simultaneously with the same deflection surface serving as the main scanning surface. The writing position on the scanned surface of the image data by the second light beam that starts scanning in the middle of the full width of the main scanning line on the scanning surface is reflected from the deflection surface adjacent to the main scanning surface of the rotary polygon mirror. And a writing position detecting means for detecting the reflected light of the second light beam, and a writing operation on the surface to be scanned of the image data by the second light beam is controlled based on a detection output of the writing position detecting means. System And having a means.
[0025]
In the optical scanning device having the above-described configuration, the first and second light beams respectively incident from the two light sources and converged over the plurality of deflection surfaces of the rotary polygon mirror are simultaneously deflected by the same deflection surface of the rotary polygon mirror. Then, the scanning surface is divided and scanned so that one scanning line is recorded by the two deflected beams.
[0026]
The writing position detection means sets the writing position on the scanned surface of the image data by the second light beam that starts scanning from the middle of the full width of the main scanning line on the scanned surface on the main scanning surface of the rotary polygon mirror. Detection is performed by detecting reflected light of the second light beam reflected from the adjacent deflecting surface.
[0027]
The control means controls the writing operation on the surface to be scanned of the image data by the second light beam based on the detection output of the writing position detecting means.
[0028]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, it is easy to secure and separate an optical path for detecting the writing position of the image data by the second light beam on the surface to be scanned. The synchronization and alignment of scanning at the joint portion can be performed with high accuracy.
[0029]
According to the second aspect of the present invention, the first and second light beams that have a plurality of deflection surfaces and are respectively incident from two light sources and converged over the plurality of deflection surfaces are the same as the main scanning surface. In an optical scanning apparatus that divides and scans a surface to be scanned so that one scanning line is recorded by the two beams deflected simultaneously by the deflection surface, the full width of the main scanning line on the surface to be scanned The writing position on the surface to be scanned of the image data by the second light beam that starts scanning in the middle of the rotation becomes the main scanning surface next to the current main scanning surface of the rotating polygon mirror as the rotating polygon mirror rotates. A writing position detecting means for detecting the reflected light of the second light beam reflected from the deflection surface adjacent to the current main scanning surface, and the second light beam based on the detection output of the writing position detecting means. Of image data Serial and having a control means for controlling the write operation on the scanned surface.
[0030]
In the optical scanning device having the above configuration, the first and second light beams incident from the two light sources and converged over the plurality of deflection surfaces of the rotary polygon mirror are simultaneously deflected by the same deflection surface as the main scanning surface. Then, the scanning lines on the scanning surface are divided and scanned so that one scanning line is recorded by the two deflected beams.
[0031]
The writing position detecting means detects the writing position on the scanned surface of the image data by the second light beam that starts scanning from the middle of the full width of the main scanning line on the scanned surface as the rotating polygon mirror rotates. This is detected by detecting the reflected light of the second light beam reflected from the deflection surface adjacent to the current main scanning surface which becomes the main scanning surface next to the current main scanning surface.
[0032]
The control means controls the writing operation on the scanned surface of the image data by the second light beam based on the detection output of the writing position detecting means.
[0033]
Therefore, according to the second aspect of the present invention, it is easy to secure and separate an optical path for detecting the writing position of the image data by the second light beam on the surface to be scanned. The synchronization and alignment of scanning at the joint portion can be performed with high accuracy.
[0034]
In addition, since the waiting time from the synchronous detection of the image data writing position to the start of the image data writing operation is only the time required for the deflection surface of the rotary polygon mirror to rotate by one surface, an expensive memory having a large storage capacity can be used. There is no need to accumulate data.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0041]
FIG. 1 shows the configuration of an optical scanning device according to the first embodiment of the present invention. In the figure, two light source units for emitting a scanning light beam are respectively arranged at positions that are symmetrical with respect to a center line CL indicating the center of the scanning range. Each of the two light source units includes semiconductor lasers 10a and 10b that emit light beams having a substantially Gaussian distribution. In the present embodiment, the light beam emitted from the semiconductor laser 10a is a first light beam, and the light beam emitted from the semiconductor laser 10b is a second light beam. A collimator lens 12a having an action of making light beams having substantially different divergence angles in the vertical and horizontal directions from the focal position of the semiconductor lasers 10a and 10b in the light source unit to make the light beams substantially parallel light; 12b, beam shaping slits 14a and 14b that allow only the central light beam to pass therethrough, and cylinder lenses 16a and 16b for converging the incident light beam in the sub-scanning direction in the vicinity of the deflection surface of the rotary polygon mirror described later are disposed. ing.
[0042]
The semiconductor lasers 10a and 10b are connected to a control unit (not shown), and the control unit controls the light beam outputs of the semiconductor lasers 10a and 10b to be modulated based on image information.
[0043]
Further, the collimator lenses 12a and 12b are disposed at positions where the distance between the semiconductor lasers 10a and 10b is approximately 1 mm shorter than the focal length of the collimator lenses 12a and 12b, and this arrangement allows the collimator lenses 12a and 12b to pass through. The light beam thus obtained is not divergent light but becomes loose divergent light.
[0044]
Further, planar mirrors 18a and 18b for reflecting the emitted light beam are respectively disposed at positions symmetrical with respect to the center line CL at the extension of the cylinder lenses 16a and 16b on the light beam emission side. Then, on the reflection side of the plane mirrors 18a and 18b, a regular polygonal column having a plurality of deflecting surfaces (mirror surfaces) with the same surface width is formed on the side surface, and in the direction of the arrow by a driving means (not shown) around the central axis. A rotating polygon mirror 20 that rotates at an equiangular speed is provided. The rotary polygon mirror 20 is disposed at a position where the center line CL passes through the central axis.
[0045]
Further, between the plane mirrors 18a and 18b and the rotary polygon mirror 20, an fθ lens 22 composed of a double lens having a lens power only in the main scanning direction is arranged so that its optical axis coincides with the center line CL. ing. In the case of an overfilled type optical system, the fθ lens 22 is a long and narrow elongated first light beam and second light beam reflected by the plane mirrors 18 a and 18 b wider than the surface width of the rotary polygon mirror 20. It converges in the sub-scanning direction as a line image. At this time, the first light beam and the second light beam are incident so that their centers reach the same deflection surface of the rotary polygon mirror 6. Thus, the first and second light beams converge so as to cross a plurality of deflection surfaces.
[0046]
Further, the fθ lens 22 is arranged so that the light beam deflected by the rotary polygon mirror 20 passes through the fθ lens 22 again, and converges the light beam that has passed again as a light spot on the photoreceptor 34 described later. The light spot has a function of moving the light spot on the photosensitive member 34 at a substantially constant speed in the main scanning direction.
[0047]
Further, on the opposite side of the rotary polygon mirror 20 from the side where the fθ lens 22 is disposed, in order to correct a positional deviation in the sub-scanning direction caused by variations in the inclination of the deflection surface of the rotary polygon mirror 20 in the sub-scanning direction. Cylinder mirrors 32a and 32b are arranged. The first and second light beams for image recording deflected by the rotary polygon mirror 20 are reflected by the cylinder mirrors 32a and 32b, and then light is incident on the photosensitive member 34 disposed below the cylinder mirrors 32a and 32b. It converges as a spot. .
[0048]
The photosensitive member 34 has an elongated cylindrical shape in which a photosensitive material sensitive to a light beam is applied on the surface thereof, and is arranged so that the main scanning direction coincides with the longitudinal direction of the photosensitive member 34. Yes. That is, the light spot converged on the photosensitive member 34 along with the rotation direction of the rotary polygon mirror 20 moves along the main scanning direction, and image recording on the scanning line becomes possible.
[0049]
The photosensitive member 34 is rotated at a constant rotational speed by a driving unit (not shown) around the rotation axis, and the scanning lines on the photosensitive member 34 are sequentially moved in the sub-scanning direction. The deflection corresponding to the image recording of one scanning line by the rotary polygon mirror 20 is performed by one deflection surface.
[0050]
Further, on the l-th light beam path deflected by the main scanning surface before starting image recording on one scanning line and re-passing through the fθ lens 22, the flat mirror 26a that turns back the l-th light beam before starting image recording. A cylinder lens 28 for forming a beam in the sub-scanning direction and an SOS sensor 30 for detecting the l-th light beam before the start of image recording are arranged.
[0051]
Further, the second light that has been deflected by the next adjacent surface (the deflection surface that becomes the main scanning surface) of the rotary polygon mirror 20 and re-passed through the fθ lens 22 before the start of image recording on one scanning line. On the beam path, a flat mirror 26b that turns back the second light beam before the start of image recording, a cylinder lens 28 that focuses the beam in the sub-scanning direction, and an SOS sensor that detects the second light beam before the start of image recording. 30 is arranged.
[0052]
In this case, the SOS sensor 30 and the cylinder lens 28 for detecting the writing position of the image data of the first light beam and the second light beam before the start of image recording are the same, but for each beam separately. May be provided.
[0053]
The detection output of the SOS sensor 30 is input to the writing position detection circuit 50. The writing position detection circuit 50 determines the writing position on the photosensitive member 34 by the first light beam and the second light beam from the detection output of the SOS sensor 30. A reference synchronization signal is output to the control circuit 60.
[0054]
With the above configuration, the first light beam and the second light beam before the start of image recording can be detected without blocking the light beam in the image area.
[0055]
FIG. 2 shows specific parameters and behavior of each light beam when the first light beam and the second light beam enter the SOS sensor 30.
[0056]
As for the set value of the optical system, the number of surfaces of the rotary polygon mirror 20 is 24, the angle between the center line CL and the first light beam incident on the rotary polygon mirror 20 and the second light beam is 12.8 °, The angle formed by the main scanning plane and the center line CL when the first light beam is incident on the SOS sensor 30 (FIG. 1) is 27.2 °. At this time, it can be seen that the reflected light on the next adjacent surface of the second light beam forms 31.6 ° with the center line and goes toward the outside of the image area. These light beams pass through an fθ lens 22 (FIG. 1) (not shown), and then are reflected by plane mirrors 26a and 26b (FIG. 1) to form a beam lens in the sub-scanning direction (FIG. 1). ) Is incident on the SOS sensor 30.
[0057]
Next, FIG. 3 shows the configuration of a writing position detection circuit for detecting the writing position of image data on the photosensitive member 34 by the first and second light beams emitted by the semiconductor lasers 10a and 10b in FIG. In the figure, the writing position detection circuit 50 separates the detection output S1 of the SOS sensor 30 by the first light beam and the detection output S2 of the SOS sensor 30 by the second light beam from the detection output of the SOS sensor 30. Flip-flop (F / F) 52, an OR gate 54 that takes the logical sum of the Q output of the flip-flop (F / F) 52 and the detection output of the SOS sensor 30, and an inverter 56 that inverts the output of the OR gate 54 And an OR gate 58 that takes the logical sum of the output of the inverter 56 and the detection output of the SOS sensor 30. The SOS sensor 30 and the writing position detection circuit 50 correspond to writing position detection means of the present invention.
[0058]
Reference numeral 60 denotes a control circuit which takes in the detection outputs S1 and S2 of the writing position detection circuit 50, and controls the image data writing operation on the photoconductor 34 which is the surface to be scanned based on these detection outputs S1 and S2. The control circuit 60 corresponds to the control means of the present invention.
[0059]
In the optical scanning apparatus shown in FIG. 1, since there is one SOS sensor 30, the first light beam SOS detection signal S1 and the second light beam SOS detection signal S1 for detecting the writing position of the image data by the first light beam are used. It is necessary to separate the SOS detection signal S2 of the second light beam for detecting the writing position of the image data by the light beam in order to distinguish. In the present embodiment, the first light beam and the second light beam are changed in advance by changing the DUTY of the first light beam and the second light beam, or by adjusting the angle of the mirror that turns the light toward the SOS sensor 30. The time difference in which the light beam enters the SOS sensor 30 is provided.
[0060]
Next, the operation of the writing position detection circuit 50 will be described with reference to the timing chart of FIG. The detection output (FIG. 4C) of the SOS sensor 30 by the first and second light beams emitted by the semiconductor lasers 10a and 10b is input to one input terminal of the flip-flop 52 and the OR gates 54 and 58. .
[0061]
The Q output of the flip-flop 52 (FIG. 4D) and the detection output of the SOS sensor 30 are ORed by the OR gate 54, and the OR output (FIG. 4E) is the SOS of the second light beam. The detection signal S2 is output to the control circuit 60. Here, the logical sum of the Q output of the flip-flop 52 and the detection output of the SOS sensor 30 is determined by the light beam with the earlier incident timing of the first and second light beams input to the SOS sensor 30. This is because the detection output of the SOS sensor 30 is taken out. In the present embodiment, the detection output of the SOS sensor 30 by the second light beam can be taken out.
[0062]
The output of the OR gate 54 is inverted by the inverter 56. The output of the inverter 56 (FIG. 4F) is logically ORed with the detection output of the SOS sensor 30 by the OR gate 58, and the detection output S1 of the SOS sensor 30 by the first light beam is detected (FIG. 4 (FIG. 4 (F)). G)), and is output to the control circuit 60. Here, the logical sum of the output of the inverter 56 and the detection output of the SOS sensor 30 is obtained by a signal obtained by inverting the detection output of the SOS sensor 30 by the light beam with the earlier timing incident on the SOS sensor 30 by the inverter 56. This is because the detection output of the SOS sensor 30 by the light beam with the later timing incident on the SOS sensor 30 is taken out by taking the logical sum of the detection outputs of the SOS sensor 30. In the present embodiment, the detection output of the SOS sensor 30 by the lth light beam can be taken out.
[0063]
If the writing position detection circuit 50 shown in FIG. 3 is used, even if the first light beam and the second light beam are incident on one SOS sensor 30, the detection output of the SOS sensor 30 for each light beam is output. It is possible to separate.
[0064]
In addition, in order to accurately connect the scanning lines by the first and second light beams, it is necessary to detect and scan the writing position of the image data by the reflected light on the same deflection surface of the rotary polygon mirror. This is because if the division accuracy according to the number of deflection surfaces of the rotary polygon mirror 20 is not obtained, the error will appear in the reflected light on the adjacent surface of the main scanning surface. The time chart of FIG. 4 is premised on scanning on the same deflection surface as described above.
[0065]
Image data writing timing is shown in FIGS. As for the image data VDATA A written by the first light beam, the image data 1A, 2A, 3A,... Are sequentially written on the photosensitive member 34 after a predetermined time has elapsed since the detection output S1 of the SOS sensor 30 was detected (FIG. 5). 4 (A)).
[0066]
On the other hand, the image data VDATA B written by the second light beam is output at the next timing from when the detection output S2 of the SOS sensor 30 is detected until the image data is output. S2 is required (FIG. 4B). That is, the image data 1B, 2B,... Are written on the photosensitive member 34 sequentially each time the detection output S2 of the two SOS sensors 30 is detected. In order to write the image data VDATA B every time the detection output S2 of one 6OS sensor 30 is detected, separate SOS sensors are provided for the first and second light beams, and the second light This can be realized by separating the detection output of the beam SOS sensor into two systems.
[0067]
Next, another configuration example of the writing position detection circuit is shown in FIG. In the figure, a writing position detection circuit 50 ′ takes in the detection output of the SOS sensor B74 that detects the writing position of the image data by the second light beam, and outputs a counter 76 delayed for a fixed time, A flip-flop 78 and OR gates 80 and 82 are provided. Note that the writing position detection circuit 50 ′ outputs the detection output of the SOS sensor A 72 for detecting the writing position by the first light beam as it is to the control circuit 60 described later. The SOS sensor A72, the SOS sensor B74, and the writing position detection circuit 50 'correspond to writing position detection means of the present invention.
[0068]
Reference numeral 60 denotes a control circuit which takes in the detection outputs SA, SB1 and SB2 of the writing position detection circuit 50 ', and based on these detection outputs SA, SB1 and SB2, the first and the first on the photosensitive member 34 which is the surface to be scanned. The writing operation of the light beam image data 2 is controlled. The control circuit 60 corresponds to the control means of the present invention as in the case of FIG.
[0069]
Next, the operation of the write position detection circuit 50 ′ will be described with reference to FIG. The detection output of the SOS sensor B 74 (FIG. 6C) is input to one input terminal of the counter 76 and the OR gates 80 and 82. In the counter 76, an inverted signal (FIG. 6D) obtained by delaying the detection output of the SOS sensor B 74 by a fixed time shorter than the output timing interval is output to the flip-flop 78. Then, the OR gates 80 and 82 logically OR the Q output (FIG. 6E) and Q ′ output (FIG. 6F) of the flip-flop 78 with the detection output of the SOS sensor B74, respectively. 80, the detection output SB1 of the odd order of the SOS sensor B74 (FIG. 6G) and the detection output SB2 of the even order of the SOS sensor B74 from the OR gate 82 (FIG. 6H) are the control circuit. 60.
[0070]
The control circuit 60 sequentially writes the odd-order image data 1B, 3B,... Based on the detection output SB1, and the odd-order image data 2B, 4B,.
[0071]
As described above, according to the writing position detection circuit 50 ′ shown in FIG. 5, the detection output of the SOS sensor B74 for the second light beam is separated into two systems, as shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B). Unlike the writing position detection circuit 50 shown in FIG. 3, the image data is output without receiving the next SOS sensor detection signal, unlike the writing position detection circuit 50 shown in FIG. 3, after receiving the detection signal of the SOS sensor. Can be written.
[0072]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, it is easy to secure and separate the optical path for detecting the writing position on the scanned surface of the image data by the second light beam, Scanning synchronization and alignment at the joints of the scanning lines can be performed with high accuracy.
[0073]
Next, FIG. 7 shows a configuration of an optical scanning device according to the second embodiment of the present invention. The optical scanning device according to the present embodiment differs from the optical scanning device according to the first embodiment in configuration in that the light beam reflected by the next adjacent surface of the rotary polygon mirror 20 in FIG. 22 is configured such that an image is formed on the light receiving surface of the SOS sensor 30 by the imaging optical system 90 disposed outside the left of the fθ lens 22, that is, outside the image area, without passing through the lens 22 again.
[0074]
The imaging optical system 90 has lens power in both the main and sub scanning directions, and is constituted by a lens or a mirror, and the number of components is not limited. However, since it has lens power in the main scanning direction, it is desirable to block light beams that deviate from the incident angle on the light receiving surface of the SOS sensor 30 by the light blocking member.
[0075]
Next, the configuration of an optical scanning device according to the third embodiment of the present invention is shown in FIG. The optical scanning apparatus according to the present embodiment differs from the optical scanning apparatus according to the first embodiment in configuration in that the beam reflected by the front adjacent surface of the rotary polygon mirror 22 in FIG. The image is formed on the light receiving surface of the SOS sensor 30 by the imaging optical system 90 disposed outside the right side of the fθ lens 22, that is, outside the image area. The imaging optical system 90 has lens power in both the main and sub scanning directions, and is constituted by a lens or a mirror, and the number of components is not limited. However, since it has lens power in the main scanning direction, it is desirable to block light beams that deviate from the incident angle on the light receiving surface of the SOS sensor 30 by the light blocking member.
[0076]
Also, the output time point of the detection output of the SOS sensor, which is a writing position detection signal of image data on the scanned surface by the first light beam, and the SOS, which is a writing position detection signal of image data on the scanned surface by the second light beam. An average value is obtained from time difference data corresponding to the number of surfaces of the rotary polygon mirror 20 with respect to the output point of the detection output of the sensor, and an image writing position by the second light beam is calculated from the average value. One SOS sensor may be used for the first and second light beams, or may be provided separately for the first and second light beams.
[0077]
According to the second and third embodiments, as in the first embodiment, the image quality at the joint portion of the scanning line can be improved, and the joint portion can be formed satisfactorily.
[0078]
【The invention's effect】
According to the present invention, in an overfilled type optical system that performs division scanning, a light beam having a width of at least three faces is incident on the deflector, so that the reflected light from the deflecting surface adjacent to the main scanning surface of the rotary polygon mirror is used. Since synchronization can be established, it is easy to secure and separate an optical path for detecting the writing position of image data on the surface to be scanned, and it is possible to improve the synchronization and alignment accuracy of the joint portion.
[0079]
Further, the reflected light from the deflection surface adjacent to the main scanning surface of the rotary polygon mirror, which has conventionally been unnecessary, can be effectively used for synchronization detection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical scanning device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state when a first light beam and a second light beam are incident on an SOS sensor in the optical scanning device shown in FIG. 1;
3 is a block diagram showing a configuration example of a writing position detection circuit in the optical scanning device shown in FIG. 1. FIG.
4 is a timing chart showing an operation state of the writing position detection circuit shown in FIG. 3;
5 is a block diagram showing another configuration example of a writing position detection circuit in the optical scanning device shown in FIG.
6 is a timing chart showing an operation state of the writing position detection circuit shown in FIG. 5;
7A and 7B are a plan view and a side view showing a configuration of an optical scanning device according to a second embodiment of the invention.
FIGS. 8A and 8B are a plan view and a side view showing a configuration of an optical scanning device according to a third embodiment of the invention. FIGS.
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of a state of divided scanning by two light beams on a surface to be scanned of a conventional optical scanning device.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing another example of a state of divided scanning by two light beams on a surface to be scanned of a conventional optical scanning device.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing still another example of a state of divided scanning by two light beams on a surface to be scanned of a conventional optical scanning device.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state of divided scanning by two light beams when the writing position is detected by the SOS sensor for each of the two light beams in the conventional optical scanning device.
[Explanation of symbols]
10a, 10b Semiconductor laser
12a, 12b Collimator lens
14a, 14b Slit
16a, 16b cylinder lens
18a, 18b Flat mirror
20 rotating polygon mirror
22 fθ lens
24 Flat mirror
26a, 26b Flat mirror
28 Cylinder lens
30 SOS sensor (writing position detection means)
32a, 32b Cylinder mirror
34 Photoconductor (scanned surface)
50, 50 'writing position detection circuit (writing position detection means)
60 Control circuit (control means)

Claims (2)

複数の偏向面を有しかつ2つの光源からそれぞれ入射され複数の偏向面にわたって収束された第1、第2の2つの光ビームを、主走査面となる同一偏向面により同時偏向し、偏向された該2つのビームで1本の走査線が記録されるように被走査面を分割して走査する光学走査装置において、
前記被走査面上の主走査線全幅の途中から走査開始する第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書出し位置を前記回転多面鏡の前記主走査面に隣接する偏向面から反射した第2の光ビームの反射光の検出によって検出する書出し位置検出手段と、
該書出し位置検出手段の検出出力に基づいて前記第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書込動作を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする光学走査装置。
The first and second light beams that have a plurality of deflection surfaces and are respectively incident from two light sources and converged over the plurality of deflection surfaces are simultaneously deflected and deflected by the same deflection surface as the main scanning surface. In the optical scanning device that divides and scans the surface to be scanned so that one scanning line is recorded by the two beams,
The writing position on the scanned surface of the image data by the second light beam that starts scanning in the middle of the full width of the main scanning line on the scanned surface is reflected from the deflection surface adjacent to the main scanning surface of the rotary polygon mirror. Writing position detecting means for detecting by detecting the reflected light of the second light beam,
Control means for controlling the writing operation on the scanned surface of the image data by the second light beam based on the detection output of the writing position detecting means;
An optical scanning device comprising:
複数の偏向面を有しかつ2つの光源からそれぞれ入射され複数の偏向面にわたって収束された第1、第2の2つの光ビームを、主走査面となる同一偏向面により同時偏向し、偏向された該2つのビームで1本の走査線が記録されるように被走査面を分割して走査する光学走査装置において、
前記被走査面上の主走査線全幅の途中から走査開始する第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書出し位置を前記回転多面鏡の回転に伴い前記回転多面鏡の現在の主走査面に次いで主走査面となる前記現在の主走査面に隣接する偏向面から反射した第2の光ビームの反射光の検出によって検出する書出し位置検出手段と、
該書出し位置検出手段の検出出力に基づいて前記第2の光ビームによる画像データの前記被走査面上における書込動作を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする光学走査装置。
The first and second light beams that have a plurality of deflection surfaces and are respectively incident from two light sources and converged over the plurality of deflection surfaces are simultaneously deflected and deflected by the same deflection surface as the main scanning surface. In the optical scanning device that divides and scans the surface to be scanned so that one scanning line is recorded by the two beams,
The writing position on the scanned surface of the image data by the second light beam that starts scanning in the middle of the full width of the main scanning line on the scanned surface is the current main position of the rotating polygon mirror as the rotating polygon mirror is rotated. A writing position detecting means for detecting by detecting the reflected light of the second light beam reflected from the deflection surface adjacent to the current main scanning surface which becomes the main scanning surface next to the scanning surface;
Control means for controlling the writing operation on the scanned surface of the image data by the second light beam based on the detection output of the writing position detecting means;
An optical scanning device comprising:
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