JPH052965B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、偏向器として回転多面鏡を用いた装
置において、主走査線と被走査面との間の所定の
相対走査位置関係からの変位から補正する光走査
装置に関するものである。

レーザービームプリンタ等に用いられる光走査
装置においては、光路の途中に光路折り曲げミラ
ー等を用いて装置の小型化を図る場合が多い。し
かしながら、回転多面鏡や回転ドラム等の装置内
部の可動部の振動、或いは外的要因により前記光
路折り曲げミラー等の光学部品に振動を生じ、そ
の結果として主走査線が所定の走査位置から変位
する場合がある。更には、被走査面である感光体
ドラムの回転速度にむらが生じた場合も、主走査
線と感光体ドラム上の所定の走査位置との相対関
係が変化することになる。これらの光学部品の振
動や感光体ドラムの回転むらの周期は、回転多面
鏡による光束の偏向周期に比べて比較的遅いが、
主走査線のピツチが徐々に変化し、得られる画像
は著しく質の損なわれたものとなる。このため、
従来は振動が生じ易い部品を大型化するとか、保
持手段を堅牢にするというような対策が採られて
きたが、装置の大型化・複雑化を招来する欠点が
あつた。

本発明の目的は、上述の欠点を解消し、ゴース
ト光を利用することにより簡単な構成で、主走査
線と被走査面との間の所定の相対位置関係からの
主走査線を変位を検知し、変位があればこれを補
正して主走査線を所定のピツチ間隔とする光走査
装置を提供することにあり、その要旨は、光束の
進行に従つて、光源、主走査方向に偏向を行う回
転多面鏡、結像光学系、被走査面の順に配置され
た光走査装置において、前記回転多面鏡から発生
するゴースト光を用いて主走査線と被走査面との
所定の相対走査位置からの変位を検出する検出器
と、前記光源と回転多面鏡の間に配置し、走査偏
向面とほぼ直交する平面内で前記検出器の出力に
応じて光束を副走査方向に偏向して前記変位を除
去する副走査偏向器とを具備したことも特徴とす
るものである。

第１図は回転多面鏡１から発生するゴースト光
の説明図であり、主走査平面内での断面を示して
いる。この第１図において、光源２からの光束Ｌ
は回転多面鏡１の鏡面１ａにより反射・偏向され
た後に、実線で示す光路を通り結像光学系３によ
つて被走査面４上の点Ａに結像される。いま、被
走査面４が拡散面とみなされるならば、点Ａを二
次光源としてあらゆる方向に反射光に進むことに
なるが、ゴースト光の主たる成分となるのは点線
で示した範囲を回転多面鏡１に進行する反射光Ｌ
１である。即ち、回転多面鏡１の鏡面１ｂに向う
この反射光Ｌ１は、前記鏡面１ａに隣接するこの
鏡面１ｂで反射された後に、ゴースト光Ｌ２とし
て結像光学系３により被走査面４上の点Ｂに結像
される。この点Ｂの位置は、回転多面鏡１の鏡面
数と、回転多面鏡１へ入射する光源２からの光束
Ｌが結像光学系３の光軸Ｏとなす角度αによつて
のみ決定され、回転多面鏡１の回転とは無関係で
あり、点Ｂに結像されるゴースト光Ｌ２は静止像
である。

このゴースト光を除去する手段しては、第２図
に示すように主走査平面と直交する副走査平面内
において、回転多面鏡１への入射光束Ｌを結像光
学系３の光軸Ｏに対して微小量だけ傾ける手段が
広く知られている。この第２図において、光源２
からの入射光束Ｌは鏡面１ａで反射された後に、
結像光学系３により被走査面４上の点Ａに結像さ
れる。この点Ａを二次光源とする反射光Ｌ１の
内、点線で示す光路を戻り鏡面１ｂで反射された
ゴースト光Ｌ２は、被走査面４上の点Ｂに向うこ
とになるが、一般には光路の途中に例えば遮光板
５を設置することによつて被走査面４にゴースト
光Ｌ２が到達することを防止している。

次に本発明を第３図以下に図示の実施例に基づ
いて詳細に説明する。なお、第１図及び第２図と
同一の符号は同一の部材を示すものとする。

第３図は装置の振動に起因する主走査線の位置
ずれの検知手段の原理を副走査平面内での断面図
で示している。光源２からの光束Ｌは、回転多面
鏡１の鏡面１ａで反射された後に結像レンズ３を
通過し、光路折り曲げミラー６により光路を折り
曲げられ被走査面４の点Ａに結像するようになつ
ている。この点Ａからの正反射光Ｌ１は点線で示
す折り返し光路を経由した後に振動検出器７上の
点Ｂに結像する。この第３図では説明の便宜上、
副走査面内において回転多面鏡１に入射する光束
Ｌを、結像レンズ３の光軸Ｏに対して傾むけてい
るが平行に入射させるようにしても支障はない。
何故ならば、第１図に示すように主走査平面内に
おいて、回転多面鏡１の鏡面数と主走査平面内で
回転多面鏡１へ入射する光束Ｌの結像レンズ３の
光軸と成す角度αを調節することにより、ゴース
ト光Ｌ２の結像する点Ｂを有効走査範囲外へ設定
することができるからである。

いま、第３図において光路折り曲げミラー６
が、例えば振動により矢印Ｐの方向に回転するな
らば、主走査線は矢印Ｑの方向に移動するが、同
時にゴースト光Ｌ２の結像位置も矢印Ｒの方向に
移動し、その移動量は振動検出器７によつて検出
できる。また、折り返しミラー６の結像レンズ３
の光軸Ｏ方向への位置ずれについても同様に検知
できる。

振動検出器７としては、例えば副走査方向に受
光素子列を揃えた一次元CCD（Charge Coupled
Device）が用いられる。このCCDから成る振動
検出器７においては、第４図に示すようにゴース
ト光Ｌ２の移動により出力信号のピーク位置が例
えばＳ０からＳ１に移動するので、この出力信号
を基に予め記憶された所定の位置と比較すること
によりピーク位置の変位量を検知できる。振動検
出器７に二次元CCDを用いれば、主走査方向へ
の変位量も同時に検知できることになる。

この振動検出器７の更なる一例として、第５図
に示すように副走査方向に連続的に開口が変化す
る複スリツト８と、これら複スリツト８を通過し
た光量に応じて出力が変化する光電変換素子を組
合わせて用いてもよい。基準位置Ｓ０における光
電出力に比べてＳ１に位置ずれしたゴースト光Ｌ
２からは、得られる出力信号が小さいことが理解
できる。これらの複スリツト８の代りに副走査方
向に連続的に透過率の変化する濃度フイルタを用
いることも可能である。

上述のような手段により検知された変位量に基
づいて、光源２からの光束Ｌを予め副走査平面内
で傾けて回転多面鏡１へ入射させることにより、
振動による主走査線の所定の位置からのずれ量を
補正することが可能となる。第６図はより具体的
な主走査線の位置ずれ補正光学系をレーザービー
ムプリンタに応用した構成図である。光源２は例
えば自己変調可能な半導体レーザーであり、光束
Ｌの進行に沿つて順次に音響光学素子から成る副
走査偏向器９、回転多面鏡１、結像レンズ３、光
路折り曲げミラー６ａ，６ｂ、感光体ドラムから
成る被走査面４が配列されている。この場合、振
動検出器７にはゴースト光が入射することにな
り、被走査面４における走査線A′が被走査面４
の回転方向Ｄ１に位置ずれすると、そのずれ量は
振動検出器７により検出できる。従つて、振動検
出器７の出力を制御回路１０を介して副走査偏向
器９に送信し、この副走査偏向器９により光束Ｌ
をＤ２方向に制御することによつて走査線A′の
位置ずれ補正が可能となる。

以上の説明では、振動による起因する主走査線
A′の所定の位置からの変位を補正する手段につ
いて述べてきたが、被走査面４の移動速度のむら
に起因する主走査線A′と被走査面４との所定の
相対走査位置からの変位の検知にゴースト光Ｌ２
を用いることも可能である。第７図はゴースト光
Ｌ２を用いた被走査面４の移動速度むらを検出す
る速度検出器の一例を示し、前述の原因により発
生するゴースト光Ｌ２は、被走査面４上の有効走
査領域外に設けられたコード信号２１上を照射し
ている。このコード信号２１は例えば被走査面４
の外周に沿つて設けられ、反射率が交互に変化す
るバーコード列であり、コード読取り用光学系２
２を介してコード信号２１が結像される位置に複
スリツト２３が設置されている。複スリツト２３
には光学系２２の結像倍率に応じてコード信号２
１のピツチと光学的に等価なピツチの開口部２４
が設けられている。この開口部２４を通過した光
は光電変換素子２５に入射し、光電変換素子２５
では入射光量に応じた出力信号を発生するように
なつている。

被走査面４が所定の等速移動をするならば、光
電変換素子２５から得られる出力波形は等周期的
に変化する波形となるが、移動速度にむらが生じ
た場合には周期が一定でない出力波形が得られ
る。この波形の変動を把えることにより、被走査
面４の移動速度のむらを定量化することが可能と
なる。移動速度のむらを更に良好に検知するため
には、ゴースト光Ｌ２が被走査面４上に結像する
直前は拡散板２６を設置して、コード信号を２１
を或る程度の面積をもつて被走査面４上をほぼ均
一な照度で照明することが考えられる。これによ
り、振動によるゴースト光Ｌ２の結像位置が、被
走査面４上で副走査方向Ｄ１に振動しても、その
影響を受けることなく被走査面４の移動速度むら
を正確に検知できることになる。

第８図は上述の説明に基づくゴースト光Ｌ２を
用いた振動検出器７と被走査面４の移動速度検出
器を兼ね備えた光走査装置をレーザービームプリ
ンタに用いた場合を示している。光源２から発光
された光束Ｌは、音響光学素子である副走査偏向
器９を通過した後に回転多面鏡１の鏡面１ａによ
つて主走査方向に偏向され、結像光学系３により
被走査面４上に結像される。途中の光路は装置の
小型化を計るために光路折り曲げミラー６ａ，６
ｂにより折り曲げられる。被走査面４上の走査光
の結像点Ａを二次光源とする光束Ｌ１は、折り曲
げミラー６ｂ，６ａ及び結像光学系３を通過した
後に一部は回転多面鏡１の鏡面１ｂにより折り返
され、ゴースト光Ｌ２して再び被走査面４に向
う。このゴースト光Ｌ２は被走査面４の直前でビ
ームスプリツタ２７により分離され、一部は拡散
板２６に直進し、一部は反射されて振動検出器７
に入射するようになつている。

従つて、光電変換素子２５からの出力波形の変
動を検知すれば、被走査面４の回転速度むらを検
出することが可能となる。一方、ビームスプリツ
タ２７により分離されたゴースト光Ｌ２は、被走
査面４上のコード信号２１と光学的に等価な位置
に配置された振動検出器７上に結像される。この
ようにして検知された被走査面４の回転むら、折
り曲げミラー６ａ，６ｂ等の振動による主走査線
と被走査面４との間の所定の相対走査位置からの
変位は、これらの検知量に基づき副走査偏向器９
によつて回転多面鏡１へ入射する光束Ｌを副走査
平面内で偏向することにより補正が可能となる。

第８図ではゴースト光Ｌ２を用いて振動と被走
査面４の移動速度むらを別々に検知する手段を示
したが、これらを一つの検出器で検知することも
可能である。第９図にはこの同時検知手段を搭載
したレーザービームプリンタの例を示している。
ゴースト光Ｌ２は被走査面４上のコード信号２１
上に結像されており、コード信号２１からの反射
光はコード読取り光学系２２により光電変換素子
２５の受光面に結像される。被走査面４の所定の
回転速度をV1とし、折り曲げミラー２７，２８
等に振動が無い状態ならば、光電変換素子２５か
らの電気信号はV1に応じた等周期の波形となる。
しかし、被走査面４の回転速度が（V1＋ΔV1）
に変化し、かつ振動の影響でゴースト光Ｌ２の結
像スポツトが副走査方向Ｄ１にΔV2の速度で移
動するならば、光電変換素子２５からの出力信号
は速度（V1＋ΔV1＋ΔV2）に応じた周期の波形
となり、所定の速度V1との比較により、振動と
被走査面４の移動速度むらの双方の影響による変
化量（ΔV1＋ΔV2）を同時に検知し定量化する
ことが可能である。従つて、副走査偏向器９によ
つてこの変化量を補正することができる。

検知用のゴースト光Ｌ２を得るためには、被走
査面４上の有効走査領域外を各主走査ごとに照射
してもよい。また、被走査面４の外部の主走査線
A′の延長線上に拡散板２６を設けて、これを各
主走査ごとに照射してゴースト光Ｌ２を発生させ
ることも可能である。折り曲げミラー６ａ，６ｂ
の振動の周期、被走査面４の回転速度むらの周期
は、主走査の行われる周期に比べて充分に緩やか
であるから、各主走査ごとの補正で実用上充分で
ある。

第８図、第９図に示す光走査装置においては、
音響光学素子を副走査偏向器９、回転多面鏡１を
主走査偏向器として二次元走査を行い、更に被走
査面４の回転による副走査で走査速度の高速化を
図ることも可能である。これらの装置において
は、副走査偏向器９の駆動中心周波数を前記検出
信号の書き出しタイミングを変化させる手段と組
み合わせることによつてもよい。

以上説明したように本発明に係る光走査装置
は、回転多面鏡からのゴースト光が原理的に静止
することを利用して走査線の変位を検出し、走査
線を所定の位置に制御するものであり、極めて簡
便な構造で走査線位置を正確に調整することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第３図以下は本発明に係る光走査装置の実施例
を示すものであり、第１図、第２図は回転多面鏡
によるゴースト光発生の説明図、第３図以下は本
発明に係る光走査装置の実施例を示すものであ
り、第３図は振動検知の説明図、第４図及び第５
図はそれぞれ振動検出器の説明図、第６図は振動
検出器を設置した構成図、第７図は被走査面の移
動速度むら検出器の構成図、第８図は振動検出
器、移動速度むら検出器を設置した構成図、第９
図は振動、移動速度むらを同時に検出する検出器
を設置した構成図である。 符号１は回転多面鏡、１ａ，１ｂは鏡面、２は
光源、３は結像光学系、４は被走査面、５は遮光
板、６ａ，６ｂは光路折り曲げミラー、７は振動
検出器、９は副走査偏向器、Ｌは光束、Ｌ１は反
射光、Ｌ２はゴースト光である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光束の進行に従つて、光源、主走査方向に偏
   向を行う回転多面鏡、結像光学系、被走査面の順
   に配置された光走査装置において、前記回転多面
   鏡から発生するゴースト光を用いて主走査線と被
   走査面との所定の相対走査位置からの変位を検出
   する検出器と、前記光源と回転多面鏡の間に配置
   し、走査偏向面とほぼ直交する平面内で前記検出
   器の出力に応じて光束を副走査方向に偏向して前
   記変位を除去する副走査偏向器とを具備したこと
   も特徴とする光走査装置。