JPH0792408A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価かつコンパクトでありながら、解像度の
高い画像を形成することができる光走査装置を提供す
る。 【構成】 実施例の光走査装置１は、レーザープリンタ
に備えられるものであり、印刷される画像のデータに応
じて発光される２つのレーザー光源（レーザーダイオー
ド）１１ａ，１１ｂと、２つのポリゴンミラー１３ａ，
１３ｂと、ポリゴンミラー１３ａ，１３ｂを回転駆動す
るスキャナモータ１５と、ポリゴンミラー１３ａ，１３
ｂからの偏向ビームが通過するＦθレンズ１７と、レー
ザービームをドラム状の感光体１９の上に集光する凹面
鏡２１とを備えている。２つのポリゴンミラー１３ａ，
１３ｂは、上下に重ね合わされてスキャナモータ１５の
回転軸１５ａに固定されており、回転軸１５ａを中心と
した回転の方向に、互いに正六角形の中心角（６０゜）
の半分（３０゜）だけずらされて配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザプリンタ
等の画像形成装置として使用される光走査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レーザープリンタ等には、画
像形成のためのレーザービームを感光体の上に照射して
走査を行う光走査装置が備えられており、特に、ポリゴ
ンミラー等の回転多面鏡によってレーザービームを一定
方向（主走査方向）に偏向する光走査装置が多く用いら
れている。

【０００３】この光走査装置においては、図７に示す様
に、印刷される画像のデータに応じてレーザー光源Ｐ１
より発光されるレーザービームを、スキャナモータＰ３
にて回転駆動されるポリゴンミラーＰ５によって主走査
方向（矢印Ａ方向）に偏向する。そして、このレーザー
ビームを反射鏡Ｐ６によって反射して、矢印Ｂ方向に回
転駆動されるドラム状の感光体Ｐ７の上に照射し、感光
体Ｐ７の表面上に静電潜像を形成している。

【０００４】ところで、この様な光走査装置において、
印刷速度を低下させずに（即ち感光体Ｐ７の回転速度を
下げずに）解像度の高い画像を形成する場合は、レーザ
ービームの走査速度を上げることによって対応してき
た。即ち、レーザービームの発光周期を短くして主走査
方向の解像度を高めるとともに、スキャナモータＰ３回
転速度を高くしてレーザービームの走査速度を速め、走
査線の密度を増やして副走査方向の解像度を高めてい
た。

【０００５】また、これ以外にも、解像度を高める場合
には、上述の様にスキャナモータＰ３の回転速度を高め
ずに、ポリゴンミラーの面数を増やして走査速度を上げ
る方法もとられていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光走査装置では、レーザービームの走査速度を上げ
て解像度の高い画像を形成する場合、次のような問題点
があった。即ち、ポリゴンミラーの回転数を上げる場合
は、スキャナモータの回転数を高くする必要があり、モ
ータの軸受けの摩耗が激しくなったり、異音の発生や振
動の増加等の不具合が生じる。また、これらの不具合を
解消できるモータを用いたとしても、そのようなモータ
は非常に高価であり、装置の低コスト化が困難である。

【０００７】また、ポリゴンミラーの面数を増やす方法
では、レーザービームの走査幅を確保するためには、ポ
リゴンミラー自体を大きくするか、あるいは光路長を長
くとる必要があるため、光走査装置全体が大きくなって
しまうという不具合がある。本発明は、上述した課題を
解決するためになされたものであり、安価かつコンパク
トでありながら、解像度の高い画像を形成することがで
きる光走査装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、画像形成のための光線を主走査方向へ偏向
し、副走査方向に移動する被走査体の上に照射して走査
を行う光走査装置において、上記画像形成のための光線
を発光する複数の光源と、上記複数の光源の各々に対応
して設けられ、共通の回転軸を中心として回転し、各光
源からの光線を反射して偏向する複数の回転多面鏡と、
該複数の回転多面鏡を回転駆動する回転駆動手段と、上
記複数の回転多面鏡によって偏向された複数の光線を反
射して、上記被走査体の上に集光する反射体と、を備
え、上記複数の回転多面鏡は、上記回転軸を中心とした
回転の方向に互いに所定の角度だけずらして配置される
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成を有する本発明では、画像形成のため
の光線を複数の光源より発光し、各光源からの光線を、
複数の光源の各々に対応して設けられた複数の回転多面
鏡（共通の回転軸を中心として、回転駆動手段によって
回転駆動される）によって反射して、主走査方向に偏向
する。そして、これらの偏向された複数の光線を、反射
手段によって反射して、副走査方向に移動する被走査体
の上に集光することによって走査を行う。

【００１０】ここで、本発明においては、上記複数の回
転多面鏡を、回転軸を中心とした回転の方向に互いに所
定の角度だけずらして配置することによって、以下に述
べる様にして、解像度の高い画像を形成することができ
る。即ち、複数の光源のうちの１つの光源（第一の光源
とする）より発光される光線は、対応する回転多面鏡
（第一の回転多面鏡とする）によって反射・偏向され、
副走査方向に移動する被走査体上に照射されて、所定の
間隔で複数の走査線が形成される。尚、走査線同士の間
隔は、被走査体の移動速度や回転多面鏡の回転速度等に
応じて決まる。

【００１１】一方、第一の光源とは別の光源（第二の光
源とする）より発光される光線は、第一の回転多面鏡に
対して所定の角度だけずらして配置される別の回転多面
鏡（第二の回転多面鏡とする）によって反射・偏向され
る。よって、第二の光源による走査は、回転多面鏡の角
度のずれの分だけ、第一の光源の走査よりタイミングが
遅れて開始されるので、第一の光源によって形成される
走査線と走査線の間に第二の光源による走査線を形成す
ることができる。つまり、副走査方向の走査線の数（走
査線密度）を増やして解像度を高めることができる。

【００１２】従って、本発明の光走査装置によれば、高
解像度の画像を形成するために、回転駆動手段の回転速
度を上げる必要がなく、回転駆動手段として例えば安価
な低速のスキャナモータ等を用いることができるので、
装置の低コスト化を図ることができる。また、解像度を
上げるために回転多面鏡の面数を増やす必要もないの
で、装置が大型化することもない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基づいて説明する。ここで、図１は実施例の光走査装置
の斜視図、図２は同側面図、図３は同平面図、図４は実
施例の光走査装置が備えられるレーザプリンタ全体の概
略構成を示すブロック図である。

【００１４】図１〜図３に示す本実施例の光走査装置１
は、レーザープリンタＬＰ（図４参照）に備えられるも
のであり、印刷される画像のデータに応じて発光される
２つのレーザー光源（レーザーダイオード）１１ａ，１
１ｂと、２つのポリゴンミラー１３ａ，１３ｂと、ポリ
ゴンミラー１３ａ，１３ｂを回転駆動するスキャナモー
タ１５と、ポリゴンミラー１３ａ，１３ｂからの偏向ビ
ームが通過するＦθレンズ１７と、レーザービームをド
ラム状の感光体１９の上に集光する凹面鏡２１とを備え
ている。

【００１５】２つのレーザー光源１１ａ，１１ｂは、上
下にずらされて垂直平面上に配置されており、各々レー
ザードライブ回路１２ａ，１２ｂ（図４参照）によって
駆動されて、印刷される画像のデータに応じてレーザー
ビームを発光する。ここで図２に示す様に、両レーザー
光源１１ａ，１１ｂは、ポリゴンミラー１３ａ，１３ｂ
に向けて発光されるレーザービームが互いに平行となる
様に配置されており、上側のレーザー光源１１ａからの
レーザービームは上側のポリゴンミラー１３ａに入射
し、下側のレーザー光源１１ｂからのレーザービームは
下側のポリゴンミラー１３ｂに入射する。

【００１６】２つのポリゴンミラー１３ａ，１３ｂは、
同じ大きさの六面鏡であり、上下に重ね合わされて、ス
キャナモータ１５の回転軸１５ａに固定されている。そ
して、図３に示す様に、両ポリゴンミラー１３ａ，１３
ｂは、上記回転軸１５ａを中心とした回転の方向に、互
いに正六角形の中心角（６０゜）の半分（３０゜）だけ
ずらされて配置されている。

【００１７】凹面鏡２１は、ポリゴンミラー１３ａ，１
３ｂによって偏向されてＦθレンズ１７を通過する２つ
のレーザービームを反射して、感光体１９の同一線上に
集光するものである。即ち、凹面鏡２１は、図２に示す
様に、その光軸Ｓ（一点鎖線で示す）と両レーザー光源
１１ａ，１１ｂからのレーザービームとが平行になるよ
うに配置されるとともに、感光体１９の表面は、凹面鏡
２１の内側の焦点Ｐに位置するように配置される。

【００１８】ここで、２つのポリゴンミラー１３ａ，１
３ｂが上述の様に３０゜だけずらされて取り付けられて
いるために、両レーザー光源１１ａ，１１ｂを同時に発
光しても、凹面鏡２１によって集光される２つのレーザ
ービームが感光体１９の上の同じ位置に同時に結像する
ことはないが、上側のレーザー光源１１ａを発光させて
から、ポリゴンミラー１３ａ，１３ｂを３０゜だけ回転
させた時点で下側のレーザー光源１１ｂを発光させる
と、感光体１９が回転しない場合は、感光体１９上の同
じ位置にレーザービームが結像されることになる。そし
て、実際の印刷時には、感光体１９が回転するととも
に、下側のレーザー光源１１ｂのレーザービームによる
走査が、ポリゴンミラー１３ａ，１３ｂの３０゜のずれ
に相当する時間だけ、上側のレーザー光源１１ａの走査
より遅れて開始されるので、上側のレーザー光源１１ａ
によって形成される走査線と走査線の間に、下側のレー
ザー光源１１ｂによる走査線を形成することができる。
よって、走査線の数（走査線密度）を増やして解像度を
高めることができる。

【００１９】次に、図４に基づいて、レーザープリンタ
ＬＰ全体の概略構成を説明する。上述の光走査装置１を
備えるレーザープリンタＬＰは、印刷される画像のデー
タ（ビデオデータ）の処理を行うビデオデータ処理部２
３と、このビデオデータ等に基づいて光走査装置１を駆
動制御する制御部２５とを備えている。

【００２０】ここで、ビデオデータ処理部２３は、印刷
されるビデオデータの作成等を行うＣＰＵ２７と、作成
されたビデオデータを蓄えるビットマップ展開部２９
と、ビットマップ展開部２９のデータの内、レーザー光
源１１ａを発光するためのデータを一時記憶する第一ビ
デオバッファ３１ａと、同じくレーザー光源１１ｂを発
光するためのデータを一時記憶する第二ビデオバッファ
３１ｂとを備えている。

【００２１】スキャナ制御部２５は、両ビデオバッファ
３１ａ，３１ｂからのビデオデータが入力されるビデオ
インターフェース部３３と、図示しないＣＰＵ等を備
え、ビデオインターフェース部３３からのビデオデータ
に基づいて、２つのレーザードライブ回路１２ａ，１２
ｂ及びスキャナモータ１５等の制御を行うスキャナ制御
部３５等を備えている。

【００２２】尚、このレーザープリンターＬＰは、公知
のレーザープリンターと同様に、静電潜像が形成された
感光体１９の表面に電荷を持ったトナーを付着させ、こ
のトナーを印刷用紙に転写・定着させて印刷を行うもの
であり、この印刷動作に必要なトナー供給装置や転写装
置等の構成（図示せず）を備えている。

【００２３】続いて、上述の様な光走査装置１を備えた
レーザープリンタＬＰの動作を説明する。本実施例のレ
ーザープリンタＬＰによって印刷を行う場合は、まずＣ
ＰＵ２７にて、印刷される画像のビデオデータを作成
し、ビットマップ展開部２９に蓄積する。蓄積されたビ
デオデータは、１ライン（走査線）毎に、第一ビデオバ
ッファ３１ａ及び第二ビデオバッファ３１ｂに交互に送
られる。そして、これらのデータは、ビデオインターフ
ェース部３３を介してスキャナ制御部３５に送られる。

【００２４】そして、スキャナ制御部３５は、スキャナ
モータ１５を駆動してポリゴンミラー１３ａ，１３ｂを
回転させ、回転速度が一定になると、ビデオデータに基
づいて両レーザードライブ回路１２ａ，１２ｂの各々に
レーザー発光信号（ＬＤＶＡ及びＬＤＶＢ）を出力して
両ドライブ回路１２ａ，１２ｂの制御を行い、以下に述
べる様にして、両レーザー光源１１ａ，１１ｂを発光さ
せて走査を行う。

【００２５】つまり、図１に示す様に、感光体１９を矢
印Ｂ方向に回転させるとともに、スキャナモータ１５に
よって両ポリゴンミラー１３ａ，１３ｂを矢印Ｃ方向に
回転させながら、ビデオデータに応じてレーザー光源１
１ａ，１１ｂを発光させる。それによって、各光源１１
ａ，１１ｂから発光されるレーザービームは、各々ポリ
ゴンミラー１３ａ，１３ｂによって反射されて主走査方
向（矢印Ａ方向）に偏向される。偏向されたレーザービ
ームは、Ｆθレンズ１７を通過して凹面鏡２１によって
反射され、感光体１９の上に集光されて走査が行われ
る。この様にして、例えば図５に示す様に、感光体１９
の上にレーザービームの結像点（印刷される画像を構成
する画素）を複数結像させて、静電潜像を形成する。こ
こで、図５においては、矢印Ａ方向（右方向）が主走査
方向であり、斜線を付した円は上側のレーザー光源１１
ａによる結像点を示し、白抜きの円は下側のレーザー光
源１１ｂによる結像点を示す。つまり、本実施例では、
上側のレーザー光源１１ａによるライン（走査線：Ｌ
１，Ｌ３）と、下側のレーザー光源１１ｂによるライン
（Ｌ２，Ｌ４）とが、１つおきに形成される。

【００２６】ここで、図５に示す様に結像点を形成する
場合は、まず、図６のタイムチャート（上段）に示す様
に、水平同期信号（ＢＤａ）からｔ時間だけ経過した後
に、上側のレーザー光源１１ａをパルス状に順次発光さ
せる（Ｄ１ａ〜Ｄ１ｎ）。すると、図５に示す様に、感
光体１９の上には、主走査方向に所定間隔（この場合は
１／６００インチ）で複数の点（Ｄ１ａ〜）が結像され
て、ラインＬ１が形成される。尚、この主走査方向の結
像点の間隔は、レーザー光源１１ａの発光周期及びポリ
ゴンミラー１３ａの回転速度等によって決まる。

【００２７】そして、ポリゴンミラー１３ａが回転して
次の面（ラインＬ１を走査した面の次の面）に移ると、
図６に示す様に、再びラインＬ１の場合と同様に上側の
レーザー光源１１ａが順次発光されて、図５に示す様
に、次のラインＬ３が形成される。ここで、ラインＬ１
の先頭の点Ｄ１ａを結像してから次のラインＬ３の先頭
の点Ｄ３ａを結像する間に、ポリゴンミラー１１ａが約
６０゜回転するとともに、感光体１９も所定量だけ回転
するので、図６に示す様に、ラインＬ１より所定間隔
（この場合は１／３００インチ）だけ下にずれた位置に
ラインＬ３が形成される。そして、以下同様にして、上
側の光源１１ａによって、副走査方向に１／３００イン
チの間隔で、複数のラインが形成される。

【００２８】一方、下側のレーザー光源１１ｂにおいて
は、下側のポリゴンミラー１３ｂが上側のポリゴンミラ
ー１１ａに対して３０゜だけずれて取り付けられている
ので、図６に示す様に、水平同期信号ＢＤａから３０゜
回転に相当する時間だけ遅れて水平同期信号ＢＤｂが発
生し、そのｔ時間後に、ラインＬ１の場合と同様にレー
ザー光源１１ｂの発光（Ｄ２ａ〜）が行われる。よっ
て、この３０゜回転に相当する時間の遅れによって、ラ
インＬ２は、ラインＬ１より１／６００インチだけ下に
ずれて形成される。そして、以下同様にして、上側の光
源１１ａによって形成されるライン（Ｌ１，Ｌ３〜）の
間に、下側の光源１１ｂによるライン（Ｌ２，Ｌ４〜）
が形成される。

【００２９】以上詳述した様に、本実施例の光走査装置
１においては、２つのレーザー光源１１ａ，１１ｂと、
互いに所定角度（３０゜）だけずらして配置された２つ
のポリゴンミラー１３ａ，１３ｂ等を備えることによっ
て、スキャナモーター１５の回転速度を上げたりポリゴ
ンミラーの面数を増やすことなく、解像度の高い印刷を
行うことができる。つまり、レーザー光源及びポリゴン
ミラーを各１個ずつ備える従来の光走査装置では、感光
体の回転速度（即ち印字速度）を低下させずに解像度を
高めるために、即ち、図６に示す様なライン同士の副走
査方向の間隔を例えば１／３００インチから１／６００
インチに狭くして、単位長当りのラインの数を増やすた
めには、ポリゴンミラーの回転速度を２倍にするか、あ
るいはポリゴンミラーの面数を２倍にする必要がある
が、これに対して、本実施例の光走査装置１によれば、
上述の様に２つのレーザー光源１１ａ，１１ｂによって
交互にラインを形成することができるので、スキャナモ
ータ１５の回転速度を２倍にすることなく、単位長さ当
りのラインの数を増やして解像度を高めることができ
る。

【００３０】従って、本実施例では、安価な低速スキャ
ナモータを使用することができ、ポリゴンミラーの面数
を増やす必要もないので、安価かつコンパクトでありな
がら、解像度の高い画像を形成することができるという
顕著な効果を奏する。以上実施例について説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
態様で実施し得る。

【００３１】例えば、回転多面鏡としては、角柱状のポ
リゴンミラーの代わりに、角錐状の多面鏡や、板状の鏡
（表と裏で２つの鏡面を有する）等を用いることもでき
る。また、レーザー光源及びポリゴンミラーの数は、各
々２つに限定されることはなく、可能であれば３つ以上
設けてもよい。例えば、光源及びポリゴンミラーを各々
３個づつ設けるのであれば、３つの光源を上下にずらし
て配設するとともに、実施例のような正六角形のポリゴ
ンミラーを互いに２０゜づつずらして３つ重ねればよ
い。これによって、一層低い回転速度で高解像度の印刷
を行うことができる。

【００３２】更に、複数の光線を被走査体上に集光する
反射体は、実施例のような凹面鏡に限らず、例えば複数
の平面鏡を組み合わせて使用してもよい。また、実施例
の光走査装置は、レーザープリンターに限らず、例えば
ファクシミリ装置に適用することもできる。つまり、原
稿等の被走査体にレーザービームを照射して、その反射
光から画像を読み取る画像読み取り装置として使用する
こともできる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述した様に、本発明の光走査装置
では、複数の光源及び互いに所定の角度だけずらして配
置される複数の回転多面鏡等を用いることによって、高
解像度の画像を形成することが可能となり、高価なモー
ターを使用したり、回転多面鏡の面数を増やす必要が無
い。従って、安価かつコンパクトでありながら、高解像
度の画像を形成することができるという顕著な効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の光走査装置の概略構成を示す斜視図で
ある。

【図２】実施例の光走査装置の概略構成を示す側面図で
ある。

【図３】実施例の光走査装置の概略構成を示す平面図で
ある。

【図４】実施例の光走査装置を備えるレーザープリンタ
ーの概略構成を示すブロック図である。

【図５】実施例の光走査装置による結像点の例を示す説
明図である。

【図６】レーザー光源の発光動作を示すタイムチャート
である。

【図７】従来技術の光走査装置の概略構成を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１…光走査装置 １１ａ、１１ｂ
…レーザー光源 １３ａ，１３ｂ…ポリゴンミラー １５…スキャナ
モータ １５ａ…回転軸 １９…感光体
２１…凹面鏡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成のための光線を主走査方向へ偏
   向し、副走査方向に移動する被走査体の上に照射して走
   査を行う光走査装置において、 上記画像形成のための光線を発光する複数の光源と、 上記複数の光源の各々に対応して設けられ、共通の回転
   軸を中心として回転し、各光源からの光線を反射して偏
   向する複数の回転多面鏡と、 該複数の回転多面鏡を回転駆動する回転駆動手段と、 上記複数の回転多面鏡によって偏向された複数の光線を
   反射して、上記被走査体の上に集光する反射体と、 を備え、 上記複数の回転多面鏡は、上記回転軸を中心とした回転
   の方向に互いに所定の角度だけずらして配置されること
   を特徴とする光走査装置。