JPH04204912A - 走査光学装置 - 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） 本発明は例えばレーザ光源からの光ビームで複数の偏向
面を有する光偏向器を介して感光体ドラム面等の被走査
面上を光走査する走査光学装置に関し、特に光偏向器の
各々の偏向面の製造誤差や駆動手段としてのモータの駆
動誤差等によって被走査面を光走査する際の走査時間の
バラツキを良好に補正し、高精度な走査を可能とした例
えばレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）等に好適な走査光
学装置に関するものである。

（従来の技術） 従来よりレーザビームプリンタ等の走査光学装置におい
ては画像信号に応じてレーザー光源からの光ビームを光
変調している。

モして該光変調された光ビームを回転多面鏡等の光偏向
器により周期的に偏向させｆ−θレンズ等の結像光学系
によって感光性の記録媒体面上にスポット状に収束させ
、光走査して画像記録を行なっている。

第１０図は従来の走査光学装置をレーザど−ムプリンタ
装置に適用したときの要部構成図である。

同図において所望の画像形成を行なう場合には制御部９
０からの電気信号（発光信号）によってレーザドライバ
ー９１を駆動させて、該レーザドライバー９１に接続し
たレーザ光源である固体レーザ素子９２をその発光信号
によって明滅（ＯＮ、０ＦＦ）させている。そして固体
レーザ素子９２からの光ビームをコリメーターレンズ９
３により平行光ビームとし、該光ビームを光偏向器９４
の偏向面て反射偏向させた後、レンズ９５ａ、９５ｂ、
９５ｃから成るｆ−θ特性を有する結像光学系９５を介
して被走査面である感光体ドラム９９面上に導光させて
いる。

そして光偏向器９４を矢印六方向に一定速度で回転させ
ることによって感光体ドラム９９面上に等速に光走査し
ている。

このとき感光体ドラム９９面上を光走査する前に感光体
ドラム９９面上の走査開始位置のタイミングを制御する
為に光偏向器９４の偏向面で反射された光ビームの一部
を同期検出器９７を構成するスリット９７ａ及び集光レ
ンズ９７ｂを介して光検出素子（受光素子）９７ｃ面に
導光している。

そして光検出素子９７ｃからの出力信号が一定の出力レ
ベルを越えたとき光ビームの出力を一旦ＯＦＦ　（消灯
）させて、その後所定のタイミング（時間経過後）で制
御部９０内部に設けた画像処理部からの画像信号に基づ
き固体レーザ素子９２を明滅（ＯＮ、０ＦＦ）させるこ
とによって感光体ドラム９９面上に画像の明部、暗部を
再現させている。これにより画像情報の記録を行なって
いる。

尚、同期検出器９７の一部を構成するスリット９７ａは
副走査方向にたて長の開口部を有しており、感光体ドラ
ム９９面と光学的に等価な位置に配置されている。

一般に走査光学装置における光偏向器としての回転多面
鏡はその製造上の誤差等の原因により該光偏向器の偏向
面が基準となる基準平面から微少にズして非常に大きな
曲率半径を持つ凸面又は凹面に加工される場合があった
。

又、基準面が予め所定の曲率半径を有するように設定さ
れた基準球面である場合においては各偏向面が該基準球
面から微少にズして加工される場合があフた。

この為、このような光偏向器を用いた場合、各偏向面毎
における結像光学系９５を含む走査系全体の焦点距離が
異なってくる為に被走査面上での主走査方向における走
査速度が互いに異なり走査速度のバラツキ（ムラ）が発
生するという問題点があった。

このようなことは光偏向器９４を回動させるモータの回
転速度のバラツキ（１回転内における角速度のバラツキ
）から同様に発生してくるという問題点があった。

その為、被走査面上に結像される画像情報に基づく光ビ
ームを例えば一定の周期で明滅させた場合、該光ビーム
の被走査面上における結像位置が各偏向面毎に微少にズ
レるという問題点があった。

（発明が解決しようとする課題） 従来の走査光学装置においては感光体ドラム面の走査開
始側に配置した同期検出器９７により感光体ドラム９９
面上への走査開始位置のタイミングを制御している。こ
の為感光体ドラム９９面上の走査開始位置近傍では画像
情報に基づく光ビームの結像位置のズレは少ないものの
走査終了位置近傍においては各偏向面による走査速度の
バラツキにより前記光ビームの感光体ドラム９９面上に
おける結像位置は大きくズレるという問題点があった。

本発明は光偏向器の各偏向面やモータの駆動速度のバラ
ツキ等によって被走査面上を走査する際の各偏向面によ
る走査速度のバラツキ、即ち光走査特性を光検出手段に
より検出し、該光検出手段からの信号を利用して各偏向
面による被走査面上への走査開始位置のタイミングを適
切に制御することにより画像情報に基づく光ビームの被
走査面上における走査を高精度に行なった走査光学装置
の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の光走査装置は、光源手段からの光ビームを回転
多面鏡を有する走査手段で偏向させた後、光学手段を介
して被走査面上に導光して光走査する走査光学装置にお
いて、該走査手段で偏向させ該被走査面に入射する光ビ
ームの一部を検出する同期検出器と該被走査面上におけ
る光走査特性を予め求め記録した記憶手段とを設け、該
同期検出器からの出力信号と該記憶手段からの信号とを
利用して該被走査面上への走査開始のタイミングを調整
したことを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の走査光学装置の第１実施例の要部構成
図である。

同図において１はレーザドライバーてあり、記憶手段を
内部に設けた制御部１０からの電気信号（発光信号）に
応じてレーザ光源２を駆動制御している。レーザ光源２
は固体レーザ素子より成り、レーザドライバー１に接続
されており、該レーザドライバー１からの発光信号に応
じて光ビームを明滅（ＯＮ、０ＦＦ）させている。３は
コリメーターレンズであり、レーザ光源２から発光され
た光ビームを略平行光束としている。

４は複数の偏向面を有した光偏向器であり、例えば回転
多面鏡等より成っており、モータ等の駆動手段（不図示
）により矢印六方向に回転している。

本実施例においては複数の偏向面のうちの少なくとも１
つの偏向面に後述するように該偏向面のうちの走査開始
側の一領域にレーザ光源２からの光ビームを非反射又は
拡散させる非反射部を設けている。

５はｆ−θ特性を有する結像光学系であり、３つのレン
ズ５ａ、５ｂ、５ｃより成り、光偏向器４によって反射
偏向された画像情報に基づく光ビームを感光体ドラム９
面上に結像させている。

２０は光検出手段であり、補助検出器６と同期検出器７
と走査時間終了検出器８とを有している。

補助検出器６はスリット６ａと集光レンズ６ｂそして光
検出素子（受光素子）６ｃの各要素から構成されており
、光偏向器４の偏向面の非反射部からの光ビームが結像
される位置に配置されている。（実際には非反射部から
の光ビームは反射されてこない為、非反射部を設けてい
ない偏向面の領域からの光ビームだけが補助検出器６に
導光される。） 同期検出器７と走査時間終了検出器８は各々スリット（
７ａ、８ａ）と集光レンズ（７ｂ。

ｓｂ）そして光検出素子（７ｃ、８ｃ）の各要素から成
っており、被走査面である感光体ドラム９面の走査開始
側と走査終了側に各々配置されている。

同期検出器７は感光体ドラム９面上の走査開始端での光
ビームの通過時刻を検出する為のものであり、偏向面の
非反射部を光ビームが通過した領域からの光ビームが結
像される位置に配置されている。

従って非反射部の有無にかかわらず各偏向面で反射され
た画像情報に基づく光ビームが光検出素子７０面に結像
される。

又、同期検出器７は感光体ドラム９面上を光走査する前
に感光体ドラム９面上の走査開始位置のタイミングを制
御する為に各偏向面で反射された光ビームの一部を検出
している。そして同期検出器７て得られる信号を利用し
て感光体ドラム９面上への画像記録の走査開始位置のタ
イミングを制御している。

走査時間終了検出器８は感光体ドラム９面上を光ビーム
で走査するときの走査終了時刻を検出する為のものであ
る。

尚、光検出手段２０の一部を構成する各々スリット６ａ
、７ａ、８ａは副走査方向に対して開口部を有しており
、又各スリット６ａ、７ａ。

８ａは感光体ドラム９面と光学的に等価な位置に配置さ
れている。

本実施例において制御部１０内に設けた記憶手段は例え
ば記憶媒体ＲＯＭ等より成り、光偏向器４の各偏向面を
介した光ビームによる感光体ドラム９面に対する走査時
間のデータを記憶している。

又、本実施例において感光体トラム９の周囲には不図示
の現像器、−次及び転写帯電器、定着器、そしてクリー
ナ等が設けられており、感光体トラム９の表面に形成さ
れた潜像を公知の電子写真プロセスにより顕像化して転
写材に転写している。

第２図は第１図に示した光偏向器４の要部斜視図である
。同図において１１．１２ａ〜１２ｅは各々偏向面であ
る。１３ａ〜１３ｅは各々非反射部であり、名偏向面１
２ａ〜１２ｅの回転方向Ａの走査開始側の一領域に設け
ている。非反射部１３ａ〜１３ｅは偏向面１２ａ〜１２
ｅの各表面の一領域に反射防止用の塗料を塗布する方法
や或は該領域をブラスト処理等によって拡散面に加工す
る方法等によって形成されている。尚、１１は非反射部
を設けていない偏向面である。

本実施例ではこのような構成により所望の画像形成を行
なう場合には制御部１０からの発光信号によってレーザ
ドライバー１により固体レーザ素子２からの発光光ビー
ムを制御している。そして固体レーザ素子２からの光ビ
ームをコリメーターレンズ３により平行光ビームとし、
該光ビームを光偏向器４の偏向面で反射偏向させた後、
結像光学系５を介して被走査面である感光体ドラム９面
上に導光している。

そして光偏向器４を矢印六方向に回転させることによっ
て感光体ドラム９面上を光走査している。

次に光偏向器４の各偏向面の製造誤差によって発生する
感光体ドラム９面上における光ビームの走査速度のバラ
ツキ、即ち結像位置のズレを改善する方法について説明
する。

本実施例においては感光体ドラム９面上を光走査する前
に非反射部１３ａ〜１３ｅを持たない偏向面１１からの
光ビームを補助検出器６で検出し、該補助検出器６で得
られる信号を用いて光偏向器４の複数の偏向面の各偏向
面を特定している。

又、走査開始端に配置した同期検出器７で偏向面からの
光ビームの一部を検出し、感光体ドラム９面への入射時
刻を検出している。又、走査終了端に配置した走査時間
終了検出器８で偏向面からの光ビームの一部を検出して
いる。そして同期検出器７と走査時間終了検出器８とに
より各偏向曲毎（本実施例では６つ）の感光体ドラム９
面上の走査時間を求めている。

第３図にこのような３組の光検出器６，７．８による出
力信号の走査タイミングチャートを各偏向曲毎に走査速
度が異なっている場合を例にとり示す。同図において横
軸は走査時間ｔを示し、縦軸は各偏向面１１．１２ａ〜
１２ｅ毎の光検出素子からの出力電圧Ｖを示している。

尚、横軸の基準を同期検出器７の光検出素子７ｃからの
出力信号が一定の位置にくるように正規化して示してい
る。又第３図は本発明における走査開始タイミングを制
御しない場合を示している。

今、例えば非反射部を持たない偏向面を第１面とし光偏
向器４の回転方向Ａに従って順次第２〜第６面とし、走
査開始時に先ず第６面から出力信号が得られたとする。

そして光偏向器４が矢印六方向に１回転すると同図に示
すタイミングチャートより分るように光検出素子６ｃか
ら出力信号が得られるのが第１面だけである。

即ち、走査タイミングを検出する為の信号処理を行なう
上でのスレッショールドレベルをＴ、とし、光検出素子
６Ｃからの出力信号が該スレッショールドレベルＴＨを
越えたとき、非反射部を設けていない面（第１面）の情
報であることを特定することができる。

このように各偏向回毎に同様な処理を行なうことによっ
て偏向面を特定すると共に同期検出器７と走査時間終了
検出器８とから得られる信号を利用して各偏向回毎によ
る感光体ドラム面上の所定範囲の走査時間（ｔｉ〜ｔ６
）を検出している。

今、第３図において光検出素子７ｃから出力信号が得ら
れてから光検出素子８Ｃで出力信号が得られるまでの各
偏向面による光走査特性としての走査時間を各々ｔ１〜
ｔ６とすると、これらの走査時間ｔ１〜ｔ６は前述した
如く光偏向器４の偏向面の製造上の加工誤差のズレやモ
ータの駆動誤差によって一定値とならず、それぞれ異な
った値になり、この値は各偏向面による固有の値となる
。

そこで本実施例においてはこのときの各偏向回毎の走査
時間を制御部１０の記憶手段に記憶している。そして第
４図に示すフローチャートに従って感光体ドラム面上へ
の走査開始位置のタイミングを制御している。即ち各偏
向回毎の発光タイミング時間Δ１．を算出している。尚
第４図はｎを偏向面の数としたとき走査時間ｔ１〜ｔｎ
から、走査開始位置のタイミングの制御を行なう為の処
理上でのアルゴリズムを示している。

同図においてステップ■は光検出素子６ｃからの出力信
号がスレッショールドレベルＴＨを超えたとき、これ以
降に得られた情報を第１面からの情報として特定する。

ステップ■は光検出素子７ｃから出力信号か得られてか
ら光検出素子８ｃで出力信号が得られるまでの時間を各
偏向回毎にそれぞれ算出し、その走査時間ｔ１〜ｔｎを
求めている。

ステップ■はステップ■で得られたデータを基にして平
均走査時間ｔ　ＡＶＥを次式にて計算し算出する。

ここでｎは回転多面鏡の面数、Δｔは光検出素子７ｃか
ら出力信号が得られてから画像情報に関する画像信号が
出力し始めるまでの時間、Δｔ′は画像信号が出力終了
してから光検出素子８Ｃで出力信号が得られるまでの時
間である。

時間Δを及びΔｔ′は画像信号が出力されている時間に
比べて充分に小さい為走査速度のズレによる影響は殆ど
ないものとして考えている。

ステップ■は光検出素子７Ｃから出力信号が得られてか
ら画像信号を出力し始めるべき発光タイミングの時間Δ
１．を次式より計算し算出する。

このようなアルゴリズムによって算出された各偏向面に
よる発光タイミングの時間Δ１ｎだけ感光体ドラム面上
への画像記録を走査開始する際に遅延、もしくは早める
ことによって製造上の誤差によって発生する偏向面の走
査速度のバラツキを補正し感光体ドラム面上における画
像情報に基づく光ビームの結像位置のズレを補正してい
る。

ここで本発明の走査光学装置と比較する為、従来の方式
による走査タイミングチャートを第５図に示す。同図に
おいては前記第３図に示した走査タイミングチャートと
同様に横軸に走査時間ｔを示し縦軸に光検出素子からの
出力電圧Ｖを示している。

例えば前述の如く光偏向器の偏向面の製造上の誤差によ
り各偏向面による走査時間が同図に示すようにｔ１〜ｔ
６の異る時間を示したとする。このとき光検出素子７ｃ
により出力信号か得られてから時間Δを後に画像情報に
関する画像信号が出力されたすればタイミングチャート
上で画像信号が出し始める位置Ｘから画像信号が終了す
る位置Ｙまでが各偏向面による画像記録を行なう為の出
力信号の範囲となる。

これにより各偏向面による走査時間ｔ１〜ｔ６のうち最
大走査時間ｔ６と最小走査時間ｔ１どの時間差（ｔ６〜
ｔｌ）だけ画像後端で時間的誤差が生じることになり、
その結果走査終了位置近傍において画像情報に基つく光
ビームの結像位置のズレか生じる。

これに対して第６図は本実施例による走査タイミングを
示したタイミングチャートであり、前記第３図と同様に
横軸に走査時間ｔ、縦軸に光検出素子からの出力電圧Ｖ
を示している。同図に示したように光検出素子７ｃから
出力信号が得られてから前述したアルゴリズムによって
算出した各偏向回毎の発光タイミングの時間Δ１ｏたけ
経過後に画像情報に関する画像信号を出力させている。

これにより走査開始位置近傍及び走査終了位置近傍にお
いて光偏向器の偏向面の製造誤差によって発生する感光
体ドラム面上における光ビームの走査速度の違いによる
結像位置のズレを補正している。

このように本実施例においては感光体ドラム面上への走
査開始位置のタイミンクを前述の如く制御することによ
り各偏向面による走査時間ｔ１〜ｔ６のうち最大走査時
間ｔ６と最小走査時間ｔ１どの時間差が（ｔ６−ｔｌ）
／２となるようにしている。即ち第５図に示した従来の
走査タイミング方式の走査時間の誤差に比べて１／２に
短縮している。

第７図は本発明の走査光学装置の第２実施例の要部構成
図である。同図において第１図に示した要素と同一要素
には同符番な付している。

本実施例において第１図で示した第１実施例と異る点は
同期検出器７と走査時間終了検出器として外部に設けた
不図示の測定装置とを利用して各偏向回毎による走査時
間を検出して発光タイミング時間Δ１．を予め算出し、
記憶手段に記憶させ、該記憶手段からの信号を用いてい
ることである。

これにより感光体ドラム９面の走査開始ｆｌ１１に配置
した同期検出器７で得られる信号と同期させて該感光体
ドラム９面上への画像記録の走査開始位置のタイミング
を制御している。

即ち、本実施例においては各偏向面による走査開始位置
の発光タイミング時間Δｔｎを予め外部に設けた測定装
置において算出して制御部１０内に設けた記憶手段とし
ての記憶媒体ＲＯＭ等にそのデータを格納しておく。

そして補助検出器６からの信号を利用して前述のように
して各偏向面を特定すると共に同期検出器７で得られる
信号を用いて感光体ドラム９面上への画像記録の走査開
始位置のタイミングを制御している。これにより第１実
施例と同様にして感光体ドラム９面上における画像情報
に基づく光ビームの結像位置のズレを補正している。

このように本実施例においては走査時間終了検出器を外
部に設けた測定装置より構成することによっても前述し
た第１実施例と同様な効果を得ている。

第８図（Ａ）　、　（Ｂ）は各々本発明の第３実施例の
一要素である光偏向器の平面図と要部斜視図である。同
図（Ａ）　、　（Ｂ）において１７ａ〜１７ｅは各々偏
向面１６ａ〜１６ｅに対して設けた非反射部である。非
反射部１７ａ〜１７ｅは偏向面１６ａ〜１６ｅの走査開
始側に画像走査域（１６ａ〜１６ｅ）の面に対して角度
θたけ傾けて形成している。１８は非反射部を設けてい
ない偏向面である。

このように本実施例においては非反射部（１７ａ〜１７
ｅ）として同図に示すように偏向面の走査開始側の一領
域に偏向角を変える為に角度θだけ画像走査域（１６ａ
〜１６ｅ）の面と異らせて加工することによって前述の
第１実施例と同様に各偏向面を特定している。本実施例
ではこのような光偏向器を用いることによって第１実施
例と同様な効果を得ている。

以上、説明した実施例ではポリゴン面の１面を特定する
手段としてポリゴン面に非反射部分を設ける構成をとっ
ていたが、第９図に示すようにポリゴン面に１面を特定
する手段として、ポリゴンの軸１９に取り付けたエンコ
ーダ２０に検出する面に対応した位置に穴をあけ、発光
素子と受光素子の両方を備えたセンサー２１によってポ
リゴン面の１面を特定することが可能と考えられる。

この方法を用いる方がポリゴン面に非反射部分を設ける
よりも簡単に面を特定できる。

ただしこの場合光学系配置としては補助検出器も必要な
くなるため、第１０図の従来系のままで対応可能である
。

（発明の効果） 本発明によれば前述の如く各要素を設定することにより
、偏向面の製造上のバラツキやモータの回転速度のバラ
ツキに伴う該各偏向面による被走査面における走査時間
を検出し、各偏向回毎の走査時間に応じて被走査面上へ
の走査開始位置のタイミングを制御することにより、画
像情報に基ついて光ビームで被走査面上を走査する際の
結像位置のズレを補正し良好なる光走査を可能とした例
えば良好なる出力画像を得ることができる走査光学装置
を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の走査光学装置の第１実施例の要部構成
図、第２図は第１図に示した光偏向器の要部斜視図、第
３図は走査速度にバラツキがある場合の走査タイミング
を示すタイミングチャート、第４図は発光タイミングの
時間を算出する為のアルゴリズム、第５図は従来の方式
による走査タイミングを示すタイミングチャート、第６
図は本発明による走査タイミングを示すタイミンクチャ
ート、第７図は本発明の光走査光学装置の第２実施例の
要部構成図、第８図（Ａ＞、（Ｂ）は各々本発明の第３
実施例の一要素である光偏向器の平面図と要部斜視図、
第９図はポリゴンの面を特定する他の方法を示す図、第
１０図は従来の走査光学装置の要部構成図である。 図中、１はレーザードライバー、２はレーザー光源（固
体レーザ素子）、３はコリメーターレンズ、４，１５は
光偏向器、５は結像光学系、６は補助検出器、２０は光
検出手段、７は同期検出器、８は走査時間終了検出器、
６ａ、７ａ、８ａはスリット、６ｂ、７ｂ、８ｂは集光
レンズ、６ｃ、７ｃ、８ｃは光検出素子、９は感光体ド
ラム、１０は制御部、１３ａ〜１３ｅ、１７ａ〜１７ｅ
は非反射部、１１．１２ａ〜１２ｅ。 １８．１６ａ〜１６ｅは偏向面である。 特許出願人　　キャノン株式会社 第　　　　１　　　　図 第　　　　２　　　　図 第　　　　３　　　　図 第　　　　４　　　　図 第　　　　５　　　　図 第　　　　６　　　　図 第　　　　７　　　　図 ら 第　　　　８　　　　図 １／Ｑ 第　　　　１０　　　　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源手段からの光ビームを回転多面鏡を有する走
   査手段で偏向させた後、光学手段を介して被走査面上に
   導光して光走査する走査光学装置において、該走査手段
   で偏向させ該被走査面に入射する光ビームの一部を検出
   する同期検出器と該被走査面上における光走査特性を予
   め求め記録した記憶手段とを設け、該同期検出器からの
   出力信号と該記憶手段からの信号とを利用して該被走査
   面上への走査開始のタイミングを調整したことを特徴と
   する走査光学装置。
2. （２）前記光走査特性は前記回転多面鏡の各反射面を介
   した光ビームによる前記被走査面上の所定範囲の光走査
   時間であることを特徴とする請求項１記載の走査光学装
   置。
3. （３）光源手段からの光ビームを複数の偏向面を有する
   光偏向器で反射偏向させた後、結像光学系を介して被走
   査面上に導光し、該被走査面上を光走査する走査光学装
   置において、該複数の偏向面の少なくとも１つの偏向面
   はその一部に非反射部を有しており、該被走査面と光学
   的に等価な位置に配置した光検出手段から該光偏向器の
   特定の偏向面を特定すると共に各偏向面を介した光ビー
   ムによる該被走査面に対する走査時間を検出し記憶する
   記憶手段を設け、該光検出手段で得られる信号と該記憶
   手段に記憶されている信号とを利用して被走査面上への
   走査開始位置のタイミングを制御したことを特徴とする
   走査光学装置。
4. （４）前記光検出手段は同期検出器と補助検出器とを有
   していることを特徴とする請求項３記載の走査光学装置
   。