JPH01300219A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は電子写真式デジタル複写機あるいは、レーザ
プリンタなどに適用して好適な光走査装置、特に光偏向
子を使用した光走査装置に関する。

［発明の背景］ 電子写真式デジタル複写機などでは、原稿に対応した画
像信号により感光性の体形成体上に静電潜像を形成する
手段として、半導体レーザなどの光信号を使用するもの
がある。

第４図はこの種の電子写真式デジタル複写機に使用され
るレーザ光走査装置３０の一例を示す構成図である。

同図において、１１はドラム状をなす像形成体を示し、
その表面にはセレンなどの光導電性感光体表層が形成さ
れ、光学像に対応した静電像（静電潜像）が形成できる
ようになされている。

レーザ光走査装置３０は、半導体レーザ３１を有し、レ
ーザ３１は画像情報を２値化した変調信号に基づいて光
変調される。

レーザ３１から出射きれたレーザビームはコリメータレ
ンズ３２及びシリンドリカルレンズ３３を介して回転多
面鏡（ポリゴン）からなるミラースキャナ、すなわち偏
向器３４に入射する。

この偏向器３４によって光走査信号であるレーザビーム
が偏向され、これが結像用のｆ−θレンズ３５及びシリ
ンドリカルレンズ３６を通して像形成体１１の表面に照
射される。

偏向器３４によってレーザビームは像形成体１１の表面
を一定速度で所定の方向ａに走査され、これによって、
像露光かなきれることになる。

なお、３９はフォトセンサを示し、ミラー３８で反射さ
れたレーザビームを受けることにより、レーザビームの
走査開始を示すインデックス信号か得られ、このインデ
ックス信号を基準にして１ラインの画像データの書き込
みが行なわれることになる。従って、このインデックス
信号は光走査のためのタイミング信号として使用される
。

上述した光走査装置においては、偏向器３４としては回
転多面鏡が使用されているものであるから、回転多面鏡
自体が大きくなり、光走査装置の小型化の隘路となって
いる他、モータ駆動時に発生する回転音や回転多面鏡の
風切音が大きくなり、騒音、振動を軽減できないなどの
問題を惹起していた。

このような問題を解決するものとして、回転多面鏡の代
りに、小型、軽量化された光偏向子を使用することが考
えられる。

光偏向子の一例を第５図に示す。

第５図は、光偏向器を構成する光偏向子３１０の一例を
図示したものであって、これはほぼ長方形状をなす縦長
のフレーム３１５を有し、そのほぼ中央部に駆動コイル
３１１が設けられる。そして、その上方部に反射ミラー
３１２か形成され、この反射ミラー３１２の上方と、フ
レーム３１５との間には、回転支持棒として機能するリ
ガメント３１３が一体化されて形成されている。

駆動コイル３１１の下方にも、リガメント３１３が一体
形成きれている。

このように光偏向子３１０は駆動コイル３１１、反射ミ
ラー３１２、回転指示用のリガメント３１３が一体的に
構成されたものである。

光偏向子３１０としては、異方性エツチングが可能な材
料として水晶、シリコン等を使用することかできる。水
晶を使用する場合、その厚みは、０．１ｍｍ〜０．５ｍ
ｍ程度が望ましい。

水晶板を加工して光偏向子３１０を形成する場合、その
加工手段は通常、フォトリゾグラフィーとエツチング技
術が応用され、これによって微細加工が可能になる。エ
ツチング加工された光偏向子３１０の表面は、電気的な
抵抗を下げるために、通常銀メツキが施される。

また、反射ミラー３１２は特に光源として半導体レーザ
を使用する場合、その反射率を上げるため、金、銅、又
はアルミ等のメツキ処理が施される。ざらに、反射ミラ
ー３１２の表面の傷や、酸化を防ぐため、メツキ処理後
の表面にＳｉＯ又は５ｉ０２等の保護膜をコーティング
することもできる。

反射ミラー３１２は次のような形状に選定されたものが
使用される。

すなわち、コリメータレンズ３２を通過したレーザビー
ムの形状は、第６図Ａに示すような形状となされている
のに対し、これがシリンドリカルレンズ３３を通過する
ことにより、同図Ｂに示すような横長の楕円形状に変形
される。そのため、反射ミラー３１２の形状としては、
主走査方向に向って長くなる長方形状のものが使用され
る。

反射ミラー３１２の積方向の長ざは像形成体１１上に結
像されるビームスポットの径、像形成体１１上における
走査幅等によって相違するが、実験によれば、４〜１０
　ｍ　ｍ程度が望ましい値である。

偏向器３４として上述した光偏向子３１０を使用する場
合、この光偏向子３１０は自励発振回路の発振素子とし
て使用するのが好ましい。これは、自励発振回路の場合
、安定した振動か容易に得られるという特徴を有するか
らである。

自励発振回路３５０の一例を第７図以下を参照して説明
する。

自動発振回路３５０は図示するように、オペアンプ３５
１を有し、その出力信号ＳｏはＤＣカット用のコンデン
サＣを介して振幅制御回路３５２に供給きれ、所定の値
に振幅制限きれた出力信号Ｓ６が抵抗器Ｒ１を介してオ
ペアンプ３５１の一端子に供給されると共に、抵抗器Ｒ
２を介して駆動コイル３１１に注入される。

振幅制限きれた出力信号ニは上述の抵抗器Ｒ２を介して
オペアンプ３５１の子端子にも供給される。

振幅制御きれた出力信号−は、振幅検出回路３５３にも
供給されて出力振幅か検出され、出力信号］の振幅が常
に一定となるように制御される。なお、Ｒｆは帰還抵抗
器である。

この構成において、光偏向子３１０が振動していないと
き、駆動コイル３１１のインピーダンスＲｃが帰還抵抗
ｕＲｆの抵抗値に等しく、しかも抵抗値Ｒ１＝Ｒ２のよ
うに設定されていた場合には、出力信号Ｓｏ、−の電圧
をＶｏ、Ｖｉとすると、Ｖｏ＝ （（ＲＩＲｃ−Ｒ２Ｒｆ）／Ｒ１（Ｒ２＋Ｒｃ））Ｖｉ
＝０（ボルト） となる。

つまり、出力信号Ｓｏが零となる。

ここで、光偏向子３１０は所定の磁界内に配置され、光
偏向子３１０の駆動コイル３１１に通電すると、光偏向
子３１０が励起されて振動を開始する。

従って、この振動によって駆動コイル３１１は磁界を所
定の速度で横切ることになるから、これによって駆動コ
イル３１１には正弦波状の逆起電力が発生する。

この逆起電力はオペアンプ３５１に供給されているため
、上述した平衡条件が崩れ、その出力端子には逆起電力
と同相の出力信号Ｓｏが得られる。

これがざらに振幅制御回路３５２で振幅調整された後、
再び駆動コイル３１１にその駆動信号として注入される
。

このような一連の動作で駆動コイル３１１には振動に必
要なエネルギーが供給される結果、連続的に振動が継続
される。その周波数は光偏向子３１０のもつ固有振動数
である。

また、振幅検出回路３５３の存在で、出力信号虐の振幅
は常に一定となるように制御されているから、駆動コイ
ル３１１には常に、一定の振幅値を有する正弦波信号が
供給されることになる。

このような自励発振回路３５０において、周囲の環境条
件の変動によって、光偏向子３１０の固有振動数が変化
した場合でも、光偏向子３１０に対する駆動信号の周波
数は固有振動数そのものである。

第８図は像形成体１１とセンサ３９との関係を示す。

上述したように、偏向器３４として光偏向子３１０を使
用する場合、この光偏向子３１０に供給きれる駆動信号
としては正弦波信号である。そのため、像形成体１１上
を走査する光走査信号の走査軌跡は、第８図の鎖線図示
のようになる。

従って、光走査信号は往路及び復路の夫々において、こ
のセンサ３９を横切ることになる。センサ３９より出力
されたインデックス信号に基づいて、光走査信号を変調
する画体信号などの送出タインミングが制御される。

そのため、往路及び復路の夫々において得られるインデ
ックス信号そのものを使用したのでは、どのインデック
ス４８号を基準として送出タインミングを設定してよい
か判別できなくなる。

この問題を解決する一手段として、第９図のような判別
回路２０を使用することが考えられる。

同図において、端子２１にはセンサ３９で検出されたイ
ンデックス信号ｂ（第１０図Ａ）が供給される。

このインデックス信号すにおいて、最初のパルスＰ１が
復路のときに得られるパルスとすれば、２番目のパルス
Ｐ２は往路のときに得られるパルスとなる。

インデックス信号すは第１のモノマルチ２２にて所定幅
のマルチ出力Ｍｌ　（同１１１Ｂ）に変換される。これ
はざらに第２のモノマルチ２３においてざらに所定幅の
マルチ出力Ｍ２　（同図Ｃ）に変換される。

このマルチ出力Ｍ２と元のインデックス信号すがゲート
回路２４に供給されることによって、その出力端子２５
には、第１０図りに示すようなタイミング信号ｄが得ら
れる。

このタイミング信号ｄば往路のときに得られるインデッ
クス信号Ｐ２に対応した信号であるから、このインデッ
クス信号ｄに基づいて変調用の画像信号などの送出タイ
ミングを決定することが可能になる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、判別回路２０をこのように構成した場合には
、次のような問題を惹起する。

すなわち、光偏向子３１０は水晶板のような温度特性を
有する素子であるから、光偏向子３１０の環境条件の変
動によって光偏向子３１０自体の振れ角が相違する場合
がある。

振れ角が相違すると、これに応じてセンサ３９で検出さ
れるインデックス信号すのパルス幅も変動することにな
る。

一方、マルチ出力Ｍ２はマルチ出力Ｍ１の立下りをトリ
ガーとして形成されるものであるから、例えば上述した
ように振れ角が大きくなると、第１゛１図に示すように
、マルチ出力Ｍ２の得られている間にインデックス信号
すをゲートでとなくなってしまう。また、振れ角が小き
くなる場合は、インデックス信号の間隔が短かくなるこ
とにより、マルチ出力Ｍ１が１つのパルスとなってしま
い、マルチ出力Ｍ２でインデックス信号すをゲートでき
なくなってしまう。

従って、このよう振出角が変動すると、所定のタイミン
グ信号ｄが得られな（なるから、これから画像信号など
の送出タインミングを決定できなくなってしまう欠点が
ある。

そこで、この発明ではこのような問題点を構成簡単に解
決したものであって、周囲の環境条件の変動に拘らず、
常時タイミング信号を形成できるようにした光走査装置
を提案するものである。

［課題を解決するための手段］ 上述の問題を解決するため、この発明においては、光偏
向器で偏向された光走査信号によって像形成体が露光さ
れるようになされた光走査装置において、光走査信号の
走査タイミングを検出するセンサか設けられ、これより
往路と復路に対応したインデックス信号が得られると共
に、光偏向器を偏向するために使用される駆動信号と上
記インデックス信号とから、光走査の往路若しくは復路
に関連したタイミング４８号が形成されるようになされ
たことを特徴とするものである。

［作　用］ 光偏向子３１０で偏向器３００が構成される。

光偏向子３１０で偏向された光走査信号によって像形成
体１１の表面が露光きれる。

光走査１８号の走査タイミングを検出するセンサ３９が
設けられ、これより往路と復路に対応したインデックス
信号すが得られる。

そして、光偏向子３１０を偏向するために使用きれる駆
動信号ａとインデックス信号すとから、光走査の往路若
しくは復路に関連したタイミング信号ｄが形成される−
０ このように駆動４３号ａに基づいて光偏向子３１０が偏
向され、これによって光走査信号が偏向走査されること
でインデックス信号すが生成されるものであるから、イ
ンデックス信号すは矩形波信号Ｃの立上り後に必ず得ら
れる。

その結果、光偏向子３１０の振れ角に拘らず、往路若し
くは復路に関連したタイミング信号ｄが得られる。

［実　施　例］ 続いて、この発明に係る光走査装置を上述した光信号と
してレーザを使用した簡易型のデジタル画体記録装置に
適用した場合につき、第１図以下を参照して詳細に説明
する。

第３図は上述したレーザ記録装置に使用される光学走査
系の一例を示す。

半導体レーザ３１から出射されたレーザビームはコリメ
ータレンズ３２でビーム形状が補正されたのち、シリン
ドリカルレンズ３３、反射ミラー４１を通過して偏向器
３００に入射せしめられる。

偏向器３００でレーザビームが所定方向に所定の速度で
もって偏向される。

偏向されたレーザビームは走査用レンズ４２及びシリン
ドリカルレンズ３６を通過することにより像形成体１１
上に結像されて静電像か形成される。

シリンドリカルレンズ３３．３６は偏向器３００に設け
られた反射ミラー３１２に、上下方向のあおりかある場
合、そのあおりを補正するために使用されるものである
。

ここで、一方のシリンドリカルレンズ３６は、プラスチ
ック製のレンズを使用することができる。

このようなプラスデックレンズを使用する場合には、レ
ンズの面形状を最適形状に合せることが比較的簡単にで
さるため、光学系全体の性能を向上できるなどの利点が
ある。

しかし、反射ミラーのあおりか非常に小ざい場合は、上
述したシリンドリカルレンズ３３．３６は省略すること
もできる。

走査用レンズ４２はレーザビームを像形成体１１の表面
に正しく結像させるためと、レーザビームが像形成体１
１上を等速走査できるようにするために使用される。

ここで、光偏向子３１０がもつ固有振動数で振動きせな
場合、反射ミラーの偏向角θは、０＝Ａφｓｉｎωｔ ここに Δ：反射ミラーの最大偏向角 ω：角速度 を二時　間 で表されているような、正弦波動作となる。

従って、この光偏向子３１０に印加される駆動信号ａは
第２図Ａに示すような所定の周波数を有する正弦波信号
である。

上述したセンサ（インデックスセンサ）３９？＋１ら得
られるインデックス信号すは第１図に示すタイミング信
号形成回′ｆ８１０に供給されて、光偏向子３１０の往
路走査若しくは復路走査に関連したタイミング信号ｄが
形成される。

そのため、まず駆動信号ａが比較器１８に供給きれて、
第２図Ｃに示すようなゼロクロス点を基準とした矩形波
信号Ｃに変換される。変換された矩形波信号Ｃは第１の
アンド回路１４に供給される。

この第１のアンド回路１４には入力端子１３よリインデ
ックス信号ｂ（第２図Ｂ）か供給きれているため、その
出力端子１５には第２図りに示すようなアンド出力ｄが
得られる。このアンド出力ｄは第８図に示すように光走
査信号の往路走査に対応した信号である。

従って、このアンド出力ｄがタイミング信号として使用
され、これが画像形成装置に設けられた本体制御系のマ
イコンに供給きれる。マイコンではこのタイミング信号
ｄを受けて画像信号の送出タイミングなどが算出される
。

矩形波信号Ｃは第２のアンド回路１７にも供給される。

第２のアンド回路１７には入力端子１６より画像信号ｅ
（第２図Ｅ）が供給される。画像信号ｅは画像情報その
ものに同期パルスが付加されたものであって、同期パル
スは矩形波信号Ｃによって同期パルスのみがすげ替えら
れて、第２図Ｆに示す信号ｆが出力される。

この信号ｆはレーザ駆動回路４０にその変調信号として
供給される。このように構成することによって、本体制
御系で定められている同期パルスの幅を限定し、２回目
以降の走査は、往路のみのインデックス信号すを得るこ
とができる変調信号ｆを形成できる。

ざて、このタイミング信号形成回路１０において、上述
した光偏向子３１０の振れ角が通常よりも大ざくなった
場合には、以下のような動作となる。

すなわち、振れ角が大きくなると、それに伴なってイン
デックス信号すのパルスＰ１．Ｐ２の間隔も広がる（第
２図Ｇ）。このうち、往路走査に関連して出力きれるパ
ルスＰ２は矩形波信号Ｃの正周期内に必ず存在する。

しかも、矩形波信号Ｃとインデックス信号すとのアンド
出力をタイミング信号ｄとして使用するようになってい
るので、光偏向子３１０の振れ角に拘らず、タイミング
信号ｄを形成することができる（第２図Ｈ）。

タイミング信号ｄが得られれば、これに基づいて画像信
号ｅの送出タインミングなどを決定できるため、光走査
処理に支障を生ずるおそれはない。

なお、このように振れ角が大きくなると、第２図■及び
Ｊに示すように、画像信号ｅに付加されている同期パル
スの幅も広がり、これに伴なって変調信号ｆの同期パル
ス幅も広がるが、これに関しては特に問題となるような
ことはない。

上述では光走査信号の往路走査に関連してタイミング信
号ｄを形成するようにしたか、復路走査に関連したタイ
ミング信号ｄとなるように構成してもよい。

し発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、光偏向子を偏
向するために使用きれる駆動信号とインデックス信号と
から、光走査の往路若しくは復路に関連したタイミング
信号が形成されるように構成したものである。

この構成によって、光偏向子の振れ角の変動に拘らず、
所定のタイミング信号を形成できるから、光走査系を確
実に動作させることかできる実益を有する。

従って、この発明に係る光走査装置は、上述したように
簡易形のデジタル複写機、あるいはレーザプリンタなど
のレープ記録装置の光偏向系に適用して極めて好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る光走査装置の要部であるタイミ
ング信号形成回路の一例を示す接続図、第２図はその動
作説明に供する波形図、第３図は光偏向子を使用したと
きの光学走査装置の要部を示す図、第４図は従来の光走
査装置を示す構成図、第５図はこの発明に適用できる光
偏向子の一例を示す図、第６図はレーザビームのドツト
形状の説明図、第７図は光偏向子に対する駆動回路の系
統図、第８図は像形成体とインデックスセンサとの関係
を示す図、第９図はインデックス信号の判別回路の系統
図、第１０図及び第１１図は夫々その動作説明に供する
波形図である。 １０・・・タイミング信号形成回路　　。 １１・・・像形成体たるドラム １４．１７・・・アンド回路 １８・・・比較器 ３０・・・レーザ光走査装置 ３１・・・半導体レーザ ３００・・・偏向器 ３１０・・・光偏向子 ａ・・・駆動信号 ｂ・・・インデックス信号 Ｃ・・・矩形波信号 ｄ・・・タイミング信号 ｅ・・・画像信号 ｆ・・・変調信号 １０：タイミング信号形成回路 第１図 第２図 ３０：Ｌ／−ザ光走査装置 第３図 ３０ＩＬ／−ザ光走査装置 Ａ　　　　　　Ｂ づｆ邪コニ　自屑カイロ１良回ｒ名、 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光偏向器で偏向された光走査信号によって像形成
   体が露光されるようになされた光走査装置において、 光走査信号の走査タイミングを検出するセンサが設けら
   れ、これより往路と復路に対応したインデックス信号が
   得られると共に、 上記光偏向器を偏向するために使用される駆動信号と上
   記インデックス信号とから、光走査の往路若しくは復路
   に関連したタイミング信号が形成されるようになされた
   ことを特徴とする光走査装置。