JPH0933843A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正弦的に揺動してレーザビームを偏向させる
光偏向素子のもつ偏向周波数のばらつきを補償し、出力
画像の位置ズレが生じないようにする。 【解決手段】 ネジ２９を取り除いた状態にて筐体２の
長穴２７を調整ピン２８に従わせて矢印Ａ方向に沿って
移動させ、適切な位置にて調整ピン２８と長穴２７との
位置関係をネジ２９にて固定することにより、光走査装
置１に固定されている光偏向素子９と感光ドラム３との
間の距離（光路長）を調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子計算機から送
られてくるコード化された信号を高速に印字出力する電
子写真方式の記録装置において、レーザビーム等のビー
ムを電子計算機等からの信号に応じて偏向、変調制御す
る光走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子計算機からの画像情報の記録
を担う記録装置として、電子写真方式による記録装置が
用いられている。

【０００３】以下、このような記録装置に用いられる従
来の光走査装置について図７を用いて説明する。

【０００４】図７は従来の光走査装置７１を示す平面図
である。

【０００５】筐体７８には、記録媒体である感光ドラム
７３を照射するに必要なレーザビームを形成する全ての
部材が配置されている。

【０００６】半導体レーザ７４とコリメータレンズ７５
とは一体のユニットとしてのレーザユニット７６を構成
している。

【０００７】この半導体レーザ７４はレーザビームを水
平方向に発振するものであり、その発振されたレーザビ
ームはコリメータレンズ７５に入射する。コリメータレ
ンズ７５を通過したレーザビームは、コリメータレンズ
７５の光軸と一致した平行ビームとなる。

【０００８】コリメータレンズ７５より出射されたレー
ザビームは、シリンドリカルレンズ７７によって、６面
の反射面を有する正六面体形状のポリゴンミラー７２の
反射面上に、そのポリゴンミラー７２の回転軸方向のみ
一旦集束するようにして入射される。

【０００９】ポリゴンミラー７２は高精度の軸受けに支
えられた軸に取りつけられ、定速回転する図示しないモ
ータにより駆動される。このモータの駆動により回転す
るポリゴンミラー７２によって、レーザビームはほぼ水
平に掃引されて等角速度で偏向される。

【００１０】なお、ポリゴンミラー７２は主にアルミニ
ウムを材料として形成されており、その作成の際には一
般に切削加工法が用いられる。また、モータの種類とし
ては、公知のヒステリシスシンクロナスモータ、ＤＣサ
ーボモータ等が挙げられる。これらは、磁気駆動力によ
り回転力を得ることからコイルの巻線や、鉄板を含む磁
気回路をモータ内に形成することが必要となるため、そ
の容積は比較的大きなものとなる。

【００１１】ポリゴンミラー７２によりほぼ水平に掃引
されて出射したレーザビームはｆθ特性を有する結像レ
ンズ７９により前記感光ドラム７３上にスポット光とし
て結像される。

【００１２】さらに、ポリゴンミラー７２により掃引さ
れたレーザビームは、画像領域を妨げない範囲で、ビー
ム検出器ユニット８０に導かれる。ビーム検出器ユニッ
ト８０は１個の反射ミラー８１と小さな入射スリットを
有するスリット板８２と応答速度の速い光電変換素子基
板８３から成る。そして、この光電変換素子基板８３が
掃引されるレーザビームの位置を検出すると、この検出
信号により感光ドラム７３上に画像データに応じた光情
報を与えるための半導体レーザ７４への入力信号のスタ
ートタイミングを制御している。

【００１３】上記のごとく画像信号に応じて変調された
レーザビームは感光ドラム７３に照射され、公知の電子
写真プロセスにより顕像化された後、普通紙等の転写材
上に転写定着されハードコピーとして出力される。

【００１４】また、特公昭６０−５７０５２号公報、特
公昭６０−５７０５３号公報、実公平２−１９７８３号
公報、実公平２−１９７８４号公報、実公平２−１９７
８５号公報に記載されているような、水晶基板を用いる
機械振動子の表面にレーザビームを反射するための反射
鏡を形成してなる光偏向素子を有する光走査装置も提案
されている。

【００１５】これら公報に記載された光走査装置は、光
偏向素子の偏向面（反射鏡面）を正弦的に往復振動させ
ることで、反射鏡に入射する光ビームを偏向走査するも
のである。なお、この往復振動の周波数を偏向周波数と
称する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ポリゴンミラーを用いた方式による光走査装置では、上
述した通り、アルミニウム製のポリゴンミラーや、それ
を駆動するためのヒステリシスシンクロナスモータ、Ｄ
Ｃサーボモータ等を使用しているため、外形形状、重量
とも一般的に大きくなってしまい、この光走査装置を組
み込んだ記録装置の小型化に寄与し得ないという問題点
があった。

【００１７】一方、従来の機械振動子を使用する光偏向
素子を用いた光走査装置では、光偏向素子を大量生産す
る際に、個々の光偏向素子が有する偏向周波数のばらつ
きが大きくなってしまう。従って、光偏向素子にて偏向
される光ビームの偏向角速度は、各光偏向素子によって
大きな個体差が出てしまうので、このような光偏向素子
を用いた光走査装置を画像を記録する記録装置に用いた
ときに、設計上の偏向角速度に従って出力される画像の
位置と、実際の光偏向素子が有する偏向角速度に従って
出力される画像の位置とが異なってしまい、原画像を正
確に再現することができないという問題点があった。

【００１８】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るためになされたものであり、正弦揺動ミラーを用いた
ことで、従来の光走査装置より外形形状、重量とも小さ
くしながら、さらに正弦揺動ミラーのもつ偏向周波数の
ばらつきを補償し、結果的に、このような光走査装置を
画像書込手段として用いるとき、出力画像の位置ズレを
生じることのない光走査装置を提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の光走査装置は、光ビームを出射する
光ビーム出射手段と、絶縁基板によってバネ部と、バネ
部によって支持される可動部と、その可動部に設けられ
た偏向部とを構成し、前記偏向部により偏向作用を受け
た光ビームにより被走査媒体を走査する光偏向手段とを
備えた光走査装置において、前記光偏向手段と前記光走
査媒体との間の光路長を調整可能とする光路長調整手段
を設けたものであり、その光路長を変化させると被走査
媒体上を走査される光ビームの速度が変化する。

【００２０】請求項２記載の光走査装置では、請求項１
の光走査装置の光路長調整手段は、前記光ビーム出射手
段と前記光偏向手段とを包括的に支持する筐体と、その
筐体が固定される対向部材と、前記筐体及び前記対向部
材に設けられ、前記光路長を調整するために前記筐体と
前記対向部材との相対的な位置関係を調整可能にするべ
く、前記筐体を前記対向部材に取り付けるための取り付
け部とからなり、前記筐体を前記対向部材に対して前記
取り付け部を介して固定した状態にて、前記被走査媒体
を支持する支持部材に対して取り付け自在としたもので
あり、筐体と取り付け部材との位置関係を固定してある
ため、光走査装置を支持部材から取り外した場合でも、
光走査装置を再度支持部材へ取り付ける際に、光路長調
整手段により調整する必要はない。

【００２１】請求項３記載の光走査装置では、請求項２
の光走査装置における取り付け部は、前記筐体または前
記対向部材に設けられた長穴と、その長穴を挿通するネ
ジまたは調整ピンのいずれか一方とからなるものであ
り、この長穴に沿って調整ピンを移動させることにより
光路長を変化させる。

【００２２】請求項４記載の光走査装置では、請求項２
の光走査装置における取り付け部は、主走査方向と平行
な方向に長い長穴と、主走査方向に垂直な方向に長い長
穴とを有するものであり、光走査装置の筐体は主走査方
向に平行な方向及び垂直な方向の双方に調整される。

【００２３】請求項５記載の光走査装置では、請求項１
の光走査装置における光路長調整手段は、前記光ビーム
出射手段と前記光偏向手段とを包括的に支持する筐体
と、前記被走査媒体を支持する支持部材に対して前記筐
体を取り付け可能とすると共に、前記光路長を調整する
べく前記筐体の前記支持部材への取り付け位置を調整す
るための位置決め手段とを有するものであり、筐体は被
走査媒体を支持する支持部材に直接取り付けられると共
に着脱自在である。

【００２４】請求項６記載の光走査装置では、請求項１
の光走査装置に、さらに前記光ビーム出射手段より出射
される前記光ビームを前記被走査媒体上に集光させる走
査光学系を備え、前記走査光学系は、前記光路長調整手
段により調整された前記光路長に応じて、前記被走査媒
体上に適切な前記光ビームの集光特性が得られるように
焦点調整がなされており、最良の画像解像度にて光ビー
ムが被走査媒体上を記録走査される。

【００２５】請求項７記載の光走査装置は、光ビームを
出射する光ビーム出射手段と、絶縁基板によってバネ部
と、バネ部によって支持される可動部と、その可動部に
設けられた偏向部とを構成し、前記偏向部により偏向作
用を受けた光ビームにより被走査媒体を走査する光偏向
手段とを備えた光走査装置において、前記被走査媒体上
を走査される光ビームの所定の走査点における走査速度
を検出する走査速度検出手段と、その走査速度検出手段
からの検出信号に基づいて、前記光偏向手段から前記被
走査媒体に至る光路長を算出する光路長算出手段と、そ
の光路長算出手段で算出された光路長に従って、前記光
偏向手段と前記被走査媒体とを相対的に移動させ、前記
光偏向手段から前記被走査媒体に至る実際の光路長を適
切な長さに調整する調整手段とを備えており、調整手段
により光路長が調整されることにより、光ビームの走査
速度が変化する。

【００２６】請求項８記載の光走査装置は、請求項７記
載の光走査装置の走査速度検出手段として、前記被走査
媒体上を走査される前記光ビームの水平同期をとるため
のビーム位置検出手段を使用するものであり、この検出
手段を通過する光ビームの時間間隔より、光ビームの走
査速度が検出される。

【００２７】請求項９記載の光走査装置は、請求項７記
載の光走査装置の走査速度検出手段が、少なくとも２個
の光電変換素子からなるものであり、その２個の光電変
換素子間を走査する光ビームの走査速度を検出する。

【００２８】請求項１０記載の光走査装置は、請求項７
記載の走査速度検出手段が、半導体光電変換素子であ
り、この半導体光電変換素子を通過する光ビームの時間
間隔より、光ビームの走査速度が検出される。

【００２９】請求項１１記載の光走査装置は、光ビーム
を出射する光ビーム出射手段と、その光ビーム出射手段
より出射された前記光ビームを偏向するために正弦的に
揺動する偏向部を備え、前記偏向部により偏向作用を受
けた光ビームにより被走査媒体を走査する光偏向手段と
を備えた光走査装置において、前記光偏向手段と前記光
走査媒体との間の光路長を調整可能とする調整可能とす
る光路長調整手段を設けたものであり、光路長調整手段
により光路長が変化させられることにより、被走査媒体
上を走査される光ビームの走査速度が変化する。

【００３０】請求項１２記載の光走査装置は、光ビーム
を出射する光ビーム出射手段と、その光ビーム出射手段
より出射された前記光ビームを偏向するために正弦的に
揺動する偏向部を備え、前記偏向部により偏向作用を受
けた光ビームにより被走査媒体を走査する光偏向手段と
を備えた光走査装置において、前記被走査媒体上を走査
される光ビームの所定の走査点における走査速度を検出
する走査速度検出手段と、その走査速度検出手段からの
検出信号に基づいて、前記光偏向手段から前記被走査媒
体に至る光路長を算出する光路長算出手段と、その光路
長算出手段で算出された光路長に従って、前記光偏向手
段と前記被走査媒体とを相対的に移動させ、前記光偏向
手段から前記被走査媒体に至る実際の光路長を適切な長
さに調整する調整手段とを備えたものであり、調整手段
により光路長が変化させられることにより、被走査媒体
上を走査される光ビームの走査速度が変化する。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
例を図面を参照して説明する。

【００３２】図１は、レーザプリンタに適用される光走
査装置１を示す平面図であり、これを用いて、本実施例
の光走査装置の構成及び動作を詳細に説明する。一部は
本実施例の構成を説明するため、平面に投影した断面図
となっている。

【００３３】筐体２には、被走査媒体である感光ドラム
３を照射するに必要なレーザビームを形成する全ての部
材が配置されている。

【００３４】図中に斜線が施してある筺体２の一部にお
いて、半導体レーザ４とコリメートレンズ５と鏡筒７
は、筺体２の一部位である円筒開口部６に一体化されて
固定されている。

【００３５】半導体レーザ４は、外部から入力される画
像信号に従って強弱に変調されたレーザビームを放射
し、コリメートレンズ５に入射させる。

【００３６】コリメートレンズ５は、円筒形状のガラス
レンズからなり、半導体レーザ４から放射されたレーザ
ビームを受けて平行なレーザ光として鏡筒７の開口から
出射させる作用をする。この様な円筒形状のレンズとし
ては、円筒軸垂直方向に屈折率分布を持ったＧＲＩＮレ
ンズが知られている。

【００３７】鏡筒７は、樹脂成型品からなり、コリメー
トレンズ５を、鏡筒７の外形円筒面の中心軸と、コリメ
ートレンズ５の光軸がほぼ一致するように保持する機能
を持つ。

【００３８】半導体レーザ４とコリメートレンズ５は、
半導体レーザ４の発光点がコリメートレンズ５の光軸に
略一致し、また半導体レーザ４の発光点がコリメートレ
ンズ５の焦点に一致するように調整される。これらを調
整することにより半導体レーザ４より放射されたレーザ
ビームはコリメートレンズ５通過後、コリメートレンズ
５の光軸と略一致した平行ビームとなり、鏡筒７の開口
により平行ビームの断面形状が所定の形状となるべく規
制されて出射される。

【００３９】偏向器１０は、光偏向素子９とその光偏向
素子を正弦振動させるための駆動部１１とからなり、筺
体２に配設されている。

【００４０】本実施例の光偏向素子９の構成について、
図２を参照して説明する。

【００４１】光偏向素子９を構成するフレーム４１に
は、上部及び下部に一体形成されたバネ部４２，４３を
介して可動部４４が支持されている。これら、フレーム
４１、バネ部４２，４３及び可動部４４は単一の絶縁基
板によって構成されており、またこれらの形状は、フォ
トリソグラフィ及びエッチングの技術を利用して形成さ
れる。ここで、絶縁基板としては、例えば厚さが５×１
０^-5ｍ程度の水晶基板が使用可能である。なお、フレー
ム４１は必ずしも必要ではない。

【００４２】また、可動部４４には反射鏡４５とコイル
パターン４６とがフォトリソグラフィ及びエッチングの
技術を利用して形成されている。この反射鏡４５の表面
精度は、結像時のビーム形状を乱さないようにするため
に、半導体レーザ４より出射されるレーザビームの波長
の１／４程度とされる。また、上部及び下部のバネ部４
２，４３にはそれぞれコイルパターン５への導通のため
のリード線４７，４８が設けられており、上部側のリー
ド線４７にはコイルパターン５を飛び越して接続される
ジャンパ線４９が設けられている。

【００４３】なお、上述したフレーム４１、バネ部４
２，４３及び可動部４４の形成方法や反射鏡４５及びコ
イルパターン４６の形成方法については、特公昭６０−
５７０５２号公報に詳細に記載されているので、ここで
の説明を省略する。

【００４４】また、駆動部１１としては例えば永久磁石
が用いられ、所定のバイアス磁界を形成するように配置
される。

【００４５】このように構成された本実施例の偏向器１
０では、光偏向素子９のコイルパターン４６を駆動部１
１により与えられるバイアス磁界中に配置させ、リード
線４７，４８及びジャンパ線４９を介してコイルパター
ン４６に電流を流すことにより、可動部４４が上部及び
下部のバネ部４２，４３を軸として正弦的に往復揺動運
動する。そして、可動部４４がこのような揺動運動をす
ることにより、反射鏡４５にて反射されるレーザビーム
が偏向作用を受けて水平に掃引されるのである。なお、
可動部４４の往復揺動する角度全幅は偏向面角度変化に
て１１０度である。

【００４６】結像レンズ１２は、１枚玉のプラスチック
レンズからなり、偏向器１０による偏向作用を受けたレ
ーザビームを感光ドラム３上に結像させ、さらに感光ド
ラム３上にてレーザビームによる走査線が略等速で主走
査方向に移動するようにＦ・ａｒｃｓｉｎθ特性を有し
ている。

【００４７】一般の結像レンズでは、光線のレンズへの
入射角がθの時、像面上での結像する位置ｒについて、
ｒ＝ｆ・ｔａｎθ（ｆは結像レンズの焦点距離）となる
関係がある。しかし、本実施例のように、正弦揺動する
偏向器１０により反射されるレーザビームは結像レンズ
１２への入射角が、時間と共に三角関数的に変化する。
従って、一般の結像レンズを用いると共に一定時間間隔
で半導体レーザ４をＯＮすることにより間欠的にレーザ
ビームを出射させて、そのビームスポット列を感光ドラ
ム３上に結像させると、それらビームスポット列の間隔
は等間隔とはならなくなる。よって、本実施例のように
正弦揺動する偏向器１０を用いる光走査装置１において
は、上述のような現象を避けるために、結像レンズ１２
として、ｒ＝ｆ・ａｒｃｓｉｎθなる特性を有するもの
が用いられる。このような結像レンズ１２をＦアークサ
インθレンズと称する。

【００４８】そして、結像レンズ１２より出射されたレ
ーザビームは感光ドラム３上への照射を妨げない領域内
で導光ミラー１３にて光路を折り返されて、筺体２の一
部分として形成されているナイフエッジ１８を通過して
ビーム検出器１４に導かれる。

【００４９】ビーム検出器１４はｐｉｎフォトダイオー
ド等の光電変換素子からなり、掃引されるレーザビーム
を検出するものであり、この検出を示す検出信号に応じ
て感光ドラム３上に画像信号に応じた光情報を与えるた
めの半導体レーザ４への入力信号のスタートタイミング
を制御している。

【００５０】これにより偏向器１０の可動部４４が揺動
する際の偏向角速度のムラによる水平方向の信号の同期
ずれを大幅に軽減でき、質のよい画像が得られると共に
偏光器１０に要求される偏向角速度の精度の許容範囲が
大きくなるものである。

【００５１】また、ビーム検出器１４は、半導体レーザ
４と同一の一枚の基板１５平面上に配設されている。こ
のため、ビーム検出器１４と半導体レーザ４を駆動する
ための駆動回路との間の電気信号の経路を短くすること
ができるので、回路系が周囲電気ノイズによって誤動作
を起こす可能性を低くすることができる。さらに、ビー
ム検出器１４と半導体レーザ４とが同一の一枚の基板１
５平面上に配設されており、両者の駆動回路が基板１５
上に共存しているため、基板１５の枚数が低減でき、基
板間を結線するハーネス１６の本数を同時に低減するこ
ともできるという効果を合わせもっている。

【００５２】基板１５は、ネジ６０により筺体２に固定
されており、ハーネス１６伝い、または、直接の外力に
より、基板が力を受けて半導体レーザ４が筺体２から抜
けてしまったり、その位置がずれてしまったりするのを
防ぐという効果を持っている。

【００５３】ナイフエッジ１８は筐体２の一部分として
設けられたている。なお、従来は、薄い金属を打ち抜き
加工した矩形スリット状の部品を位置調整して筺体２に
ネジ等で固定して配設されていた。従って、本実施例の
ように、ナイフエッジ１８を筺体２の一部分として形成
したことにより、部品点数を低減できるという効果が得
られる。

【００５４】また、この筐体２は一般に広く用いられて
いるガラス繊維入りポリカーボネートにて形成され、各
構成要素を位置精度よく担持し、振動による歪が小さい
ことが必要である。

【００５５】上記のごとく偏向され、結像レンズ１２よ
り出射されたレーザビームは感光ドラム３上への照射領
域内でオリカエシミラー群６にて光路を折り返されて、
筺体２の一部位である窓１７から筺体２外に射出され、
感光ドラム３上に照射され、公知の電子写真プロセス等
により顕像化された後普通紙または特殊紙より成る転写
材上に図示しない転写機構及び定着機構により転写・定
着されハードコピーとして出力される。

【００５６】次いで、このように構成された光走査装置
１における光偏向素子について、図３及び図４を用いて
詳細に説明する。

【００５７】本実施例における光偏向素子は、上述した
特公昭６０−５７０５２号公報にも記載されている通
り、単結晶水晶基板をエッチングプロセスとフォトリソ
グラフィープロセスにより加工したものからなり、この
水晶基板の厚みや、材質の不均衡、あるいはエッチング
プロセスの誤差により、通常その偏向周波数の誤差は±
３％程度であるため、大量生産時には個々の光偏向素子
による偏向周波数のばらつきが大きい。この偏向周波数
のばらつきは、光偏向素子により偏向作用を受けたレー
ザビームが、図３に示すように、感光ドラム３上の走査
開始位置２１から走査終了位置２２へ至る速度、つまり
レーザビームの偏向角速度のばらつきとして表れてしま
うため、以下のような問題が起こる。

【００５８】今、光源である半導体レーザ４を、画像情
報に従って一定クロックに従って変調したならば、各光
偏向素子毎の上述した偏向角速度のばらつきに応じて、
走査終了位置２２に書き込まれるはずの画像情報の位置
が、走査方向に±３％の範囲でずれてしまい、結果的
に、出力画像の位置ズレを生じる。

【００５９】数値例に従ってこれを具体的に説明する。
光偏向素子の偏向周波数のばらつきが８００Ｈｚ±３％
であり、走査開始位置２１から走査終了位置２２への距
離を２１０ｍｍ（Ａ４サイズの紙面に相当）としたと
き、偏向周波数８００Ｈｚにて走査開始位置２１から走
査終了位置２２へ解像度３００ｄｐｉにて画像情報を書
き込みするような設計値にて半導体レーザ４を一定クロ
ックに従って変調すると仮定する。

【００６０】このとき、光偏向素子に固有の偏向周波数
が８００Ｈｚと比較して３％高ければ、走査終了位置２
２に書き込まれるはずの画像情報は図３の紙面左方向に
６.１ｍｍずれた走査終了位置２２ａの位置に書き込ま
れてしまい、全体的に３％縮小された出力画像となって
しまう。逆に光偏向素子に固有の偏向周波数が８００Ｈ
ｚと比較して３％低ければ、走査終了位置２２に書き込
まれるはずの画像情報は図３の紙面右方向に６.１ｍｍ
ずれた走査終了位置２２ｂの位置に書き込まれてしま
い、全体的に３％拡大された出力画像となってしまう。
一般にレーザビームプリンタにおいては、Ａ４紙面にお
ける走査終了位置２２のズレは±１.５ｍｍ程度しか許
されていないため、上述したような±６.１ｍｍのずれ
が生じる構成は実用的であるとはいえない。

【００６１】この問題点を解決するべく、レーザビーム
が感光ドラム３上の走査開始位置２１から走査終了位置
２２へ至る速度を一定にするために、光走査装置１の光
偏向素子９を感光ドラム３に対し、実効的に、レーザビ
ーム光路に沿った距離を変動させる構成とした。言い換
えれば、光偏向素子９より感光ドラム３に至る光路長を
調整することが可能となる構成とした。

【００６２】つまり、上記数値例の光走査装置１におい
て、光偏向素子９の偏向周波数が設計値より３％高けれ
ば、筺体２及び光偏向素子９と感光ドラム３の間の距離
を、図４に破線にて示すように筐体２及び光偏向素子９
が筺体２ａ及び光偏向素子９ａの位置に配置されるよう
に、感光ドラム３から実効的に３％遠ざけることによ
り、光偏向素子９と感光ドラム３の間の光路長が変化す
るので、走査開始位置２１から走査終了位置２２へ至る
レーザビームの速度は、設計値通りの偏向周波数を有す
る光偏向素子９を使用した場合のレーザビームの速度と
略同一となる。

【００６３】逆に光偏向素子９の偏向周波数が設計値よ
り３％低ければ、筺体２及び光偏向素子と感光ドラム３
の間の距離を、図４に破線にて示すように筐体２及び光
偏向素子９が筺体２ｂ及び光偏向素子９ｂの位置に配置
されるように、感光ドラム３に実効的に３％近づけるこ
とにより、光偏向素子９と感光ドラム３の間の光路長が
変化するので、走査開始位置２１から走査終了位置２２
へ至るレーザビームの速度は、設計値通りの偏向周波数
を有する光偏向素子９を使用した場合のレーザビームの
速度と略同一となる。このような筐体２及び光偏向素子
９の位置調整は、光走査装置１の製造工程中に、レーザ
ビームが走査開始位置２１から走査終了位置２２へ至る
速度を測定し、その速度が設計値通りの偏向周波数を有
する光偏向素子９を使用した場合のレーザビームの速度
と同一になるように調整するという、比較的簡単な工程
にて実現される。

【００６４】続いて、このような位置調整を行うための
調整手段１９について、図１及び図５（ａ）に基づいて
詳細に説明する。

【００６５】光走査装置１の筐体２には、調整手段１９
として、主走査方向と垂直な方向に長い長穴２７が配設
されており、その長穴２７を貫通する円筒部２８ａを有
する調整ピン２８設けられている。そして、その調整ピ
ン２８のフランジ部２８ｂはネジ２９によって筺体２上
に固定されている。また、上記調整ピン２８の円筒部２
８ａは本実施例の光走査装置１を載置支持すると共に感
光ドラム３等のレーザプリンタを構成する各種機構を支
持する装置フレーム５０に設けられている係合穴５１に
係合されている。つまり、ネジ２９を取り除いた状態に
て筐体２の長穴２７を調整ピン２８に従わせて図１の矢
印Ａ方向に沿って移動させ、適切な位置にて調整ピン２
８と長穴２７との位置関係をネジ２９にて固定すること
により、光走査装置１に固定されている光偏向素子９と
感光ドラム３との間の距離（光路長）を調整することが
できる。

【００６６】さらに、図１及び図５（ｂ）に示すごと
く、筺体２上の別の部位には、主走査方向と平行な方向
に長い長穴３０が配設されており、上記と同様の態様に
て調整ピン３１がネジ３２によって筺体２に固定されて
いる。また、上記装置フレーム５０の、この調整ピン３
１と対向する位置には調整ピン３１と係合可能であり主
走査方向と垂直に長い係合部５２が設けられている。従
って、調整ピン２８と長穴２７との位置関係を調整する
際にも、調整ピン３１は装置フレームの係合部５２内を
移動可能となるので、筺体２の感光ドラム３に対する位
置は一意に決められるものである。

【００６７】このように個々の光走査装置１毎に筐体２
の光偏向素子９から感光ドラム３に至る光路長を調整す
る調整手段１９が配設されているので、個々の光偏向素
子９の偏向周波数にばらつきがあっても、前述のような
出力画像の位置ズレは起こらないので、原画像に忠実に
画像を再生できるという効果が得られる。同時にこのよ
うな長穴２７，３０と調整ピン２８，３１との組み合わ
せにより、非常に安価に調整手段１９を実現できるとい
う効果も合わせ持つ。

【００６８】同時に、このような光走査装置１を内包す
るレーザプリンタの製造工程において、光走査装置１の
筺体２の調整手段１９により、筺体２の感光ドラム３に
対する位置が一意に決められることで、一度長穴２７，
３０や調整ピン２８，３１等にて位置調整された光走査
装置１は、例えば修理等の後の組立時など、その光走査
装置１を再度レーザプリンタに組み付ける際にも、再度
筐体２の光偏向素子９より感光ドラム３に至る光路長の
調整を行う必要がなく、組立が容易になると共に得られ
る出力画像の位置ズレが生じないという効果も得られ
る。

【００６９】また、同時にこのような光走査装置１を内
包するレーザプリンタの使用者の元にて、故障等による
光走査装置１の交換の必要が生じたときに、本実施例の
光走査装置１であれば、筺体２の感光ドラム３に対する
位置は一意に決められ、交換後の出力画像の位置ズレは
起こらないという効果も得られる。

【００７０】なお、長穴３０の長手方向と長穴２７の長
手方向とが直交しているのは、このような筺体２の矢印
Ｂ方向に回転する方向に関する位置調整を同時に行うこ
とが可能となるからであり、この矢印Ｂ方向の回転によ
り調整する必要が生じないようならば、長穴２７側の調
整手段にて調整するのみでも本実施例と同様の効果が得
られる。

【００７１】また、長穴２７を挿通したネジ２９を直接
装置フレーム５０に螺着することにより、光走査装置１
の筐体２を装置フレーム５０に固定してもよい。さら
に、装置フレーム５０側に本発明を逸脱しない範囲の長
穴（図示せず）を設けたり、筺体２に丸穴や突出円筒ピ
ン等を組み合わせて配設してもよい。

【００７２】また、筺体２を別体の平板状の対向部材
（図示せず）に位置決めして固定し、この筐体２と対向
部材とからなる一体のユニット部品を、前述の感光ドラ
ム３を支持する装置フレーム５０に取り付け自在に固定
するような構成をとっても、同様に本発明の主旨を逸脱
しない。

【００７３】ここで、光偏向素子９から感光ドラム３に
至る光路長を調整することに関連して、問題点が生じる
場合もあることを指摘する。すなわち、図１において、
光走査装置１の光学系である半導体レーザ４、コリメー
トレンズ５及び結像レンズ１２は、感光ドラム３表面の
走査全領域にてレーザビームのピントが合うように配置
されている。これにより、半導体レーザ４より発せられ
るレーザビームが感光ドラム３表面上にて細いスポット
光として結像されて、詳細な画像を記録するものであ
る。しかし、通常、光走査装置１はユニットとして量産
されて上記光学系を同一基準にて調整しているので、本
発明の主旨に従って光偏向素子９を含む筐体２を感光ド
ラム３に対して移動させると、感光ドラム３上に結像さ
れるスポット光がピント位置から大幅に逸脱し、もはや
レーザプリンタに求められている解像度仕様を満たさな
くなるほどレーザビームのスポットが大きくなってしま
うという問題点が生じる可能性もある。

【００７４】このような問題点を解決するための生産工
程としては、まず、感光ドラム３と光偏向素子９との距
離を、前述の通り生産設備にてレーザビームの走査速度
を測定して筐体２の位置を移動させることにより調整し
た後に、その調整された感光ドラム３位置上でもっとも
よいフォーカスが得られるように、光走査装置１を構成
する半導体レーザ４とコリメートレンズ５との間隔を微
調整すればよい。

【００７５】以上詳述した内容から、本実施例の光走査
装置１は、従来のポリゴンミラーを使用した光走査装置
よりも外形形状、重量ともに小さくし、さらに、正弦的
に揺動する反射鏡４５を備えた光偏向素子９の偏向周波
数のばらつきを補償するものであり、結果的に、本実施
例の光走査装置１をレーザプリンタにおける画像の書き
込み用装置として用いるとき、出力される画像に位置ズ
レが生じないようにすることができる。

【００７６】ついで、上述の通り構成された光走査装置
１の動作について図１を用いて説明する。

【００７７】半導体レーザ４は画像信号に基づいて点滅
してレーザビームを発しており、このレーザビームはコ
リメートレンズ５によって平行ビームにされたのち、鏡
筒７の開口により整形作用を受けて出射される。レーザ
ビームは、偏向器１０の光偏向素子９に形成されている
反射鏡４５に入射される。光偏向素子９の可動部４４は
駆動部１１によって正弦的に揺動しているため、反射鏡
４５にて反射されるレーザビームは正弦的に往復偏向作
用を受ける。光偏向素子９により偏向作用を受けたレー
ザビームは、さらに結像レンズ１２としてのＦアークサ
インθレンズによって感光ドラム３上に結像されるべく
収束作用を受ける。また、同時に、光偏向素子９により
偏向されたレーザビームが感光ドラム３上を等速度にて
走査されるような光路屈折作用を受ける。

【００７８】結像レンズ１２により収束作用を受けたレ
ーザビームは、オリカエシミラー６により光路を折り畳
まれて感光ドラム３上に結像し、順次等速走査される。
また、発光されたレーザビームは画像走査範囲外にて導
光ミラー１３により屈折され、ビーム検出器１４に導か
れる。ビーム検出器１４がレーザビームを検出すると、
その検出信号を出力する。この検出信号は水平同期信号
として用いられ、水平方向における画像の基準位置を得
るために利用される。

【００７９】そして、画像情報による光走査作用を受け
た感光ドラム３は公知の電子写真プロセス等により顕像
化された後、普通紙または特殊紙より成る転写材上に周
知の転写機構及び定着機構により転写・定着されハード
コピーとして出力される。

【００８０】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、適宜変更を加えることが可能である。

【００８１】例えば、図１の光走査装置１において、調
整手段１９としては長穴２７と調整ピン２８との組み合
わせに限らず、光偏向素子９と感光ドラム３との間の光
路長を変動自在とし、かつ固定支持可能とする構成であ
れば何でもよい。

【００８２】これは、例えば光偏向素子９を固定し、感
光ドラム３の位置を調整できるような構成であってもよ
いし、光偏向素子９と感光ドラム３の間に種々の光学部
材を挿入して実効的な光学距離（光路長）を変化させる
構成であってもよい。これらの何れの構成を採用したと
しても、上述した本実施例と同様な効果が得られる。

【００８３】また、図６の本発明にかかる別の光走査装
置１の平面図のごとく、上述したような光偏向素子９の
偏向周波数の変動をレーザプリンタ等が走査速度検出手
段を用いて常に監視し、光偏向素子９と感光ドラム３と
の実質的な距離を制御器３３によって制御し、モータ３
４と円筒ギヤと平面ギヤからなる変動機構３５の組み合
わせによる一種のアクチュエータを作動させることによ
って、光偏向素子９と感光ドラム３との間の光路長をア
クティブに変化させてもよい。この例によれば、本発明
にかかる光走査装置１が、温湿度等の環境や累計動作時
間等により、その偏向周波数が微妙に変化し、レーザプ
リンタの要求仕様を満たさないような状態となることを
想定した場合の解決手段となる。

【００８４】このような偏向周波数の変化、つまり、走
査速度の変化を検出する走査速度検出手段としては、光
走査装置１に設けられている走査位置検出手段であるビ
ーム検出器１４を用い、このビーム検出器１４内をレー
ザビームが通過するに要する通過時間を検出するように
してもよい。このように構成することにより、走査速度
検出のための特別な検出器等を必要としないので、装置
構成が簡易である。また、感光ドラム３上にて画像書き
込みを妨げない任意の二箇所に走査位置検出器３１，３
２を配置し、各走査位置検出器３１，３２にて検出され
るレーザビームに従って出力される検出信号の間隔を得
ることにより、走査速度を検出してもよい。または、ビ
ーム検出器１４と走査位置検出器３２とを組み合わせて
走査速度を検出することにより、広い偏向角度に対する
二点の走査位置を検出できるので、レーザビームの走査
速度をより高精度に検出できる。また、検出信号の精度
や応答速度を考慮にいれると、上述したいずれのレーザ
ビームの検出器としても、高速応答性のあるｐｉｎフォ
トダイオード等の光電変換素子を用いることが好まし
い。

【００８５】そして、この図６に示す実施例において
は、ＡＳＩＣ等のプロセッサまたは、デジタルロジック
回路、アナログディスクリート回路等にて構成された制
御器３３は、上述したような走査速度検出手段の出力信
号に従って、上記モータ３４及び変動機構３５の動作を
制御するための電気信号を送出し、これにより、モータ
３４及び変動機構３５が駆動されて光走査装置の筺体２
または光偏向素子９等の位置を変化させて最適な位置に
移動させる。

【００８６】また、上述した実施例にて示したような光
偏向素子９とバイアス磁界を与えるための駆動部１１と
しての永久磁石とからなる正弦揺動共振型偏向器のみで
なく、たとえば、永久磁石の代わりの駆動部として積層
圧電素子と機械的変倍てこ機構を用いた正弦揺動共振型
偏向器や、電磁駆動型のガルバノミラーのうち、レーザ
ビームを偏向する偏向手段の機械共振点にて偏向に作用
する素子が正弦的に揺動するような型のものであれば、
いずれのものでもその偏向周波数が個体間でばらついた
り、または、環境変動による偏向周波数の変化という共
通の問題点を持ち得るため、上述した本実施例の主旨に
添う構成をとることが可能となり、それにより得られる
効果は本実施例と同様に大きいものである。

【００８７】その他、本発明の趣旨を越えない範囲で様
々な変更が可能である。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の請求項１記載の光走査装置は、絶縁基板によっ
て、バネ部と、このバネ部によって支持される可動部と
を構成し、可動部に光ビームを偏向するための偏向部を
設けた光偏向手段を用いたことによって、従来の光走査
装置より外形形状、重量とも小さくできる。さらに、光
偏向手段のもつ偏向周波数のばらつきを光路長調整手段
によって補償しているので、結果的に、本発明の光走査
装置を被走査媒体に対して画像を書き込むために用いる
とき、書き込まれる画像の位置が各光走査装置毎に異な
ることがないという効果を奏する。

【００８９】請求項２記載の光走査装置は、上記調整手
段を、筺体を、対向部材に取り付ける取り付け部という
簡易な方法で実現できると共に、例えば修理等ための光
走査装置を支持部材より取り外して再度支持部材に取り
付ける場合でも、再度調整を行う必要がなく、さらに、
故障等による光走査装置の交換等の要が生じたときに、
筐体の被走査媒体に対する位置が一意に決められるた
め、交換後の出力画像の位置ズレは起こらないという効
果を奏する。

【００９０】請求項３記載の光走査装置は、このような
取り付け部が、長穴と、その長穴を挿通するネジまたは
調整ピンのいずれか一方とからなるので、簡易な工程に
て調整を行うことができるという効果を奏する。

【００９１】請求項４記載の光走査装置は、このような
取り付け部は、主走査方向に平行な方向に長い長穴と、
主走査方向に垂直な方向に長い長穴とを有するので、光
路長に関する調整のみでなく、光偏向手段の偏向方向の
角度調整をも行うことが可能となり、被走査媒体を支持
する支持部材に光走査装置を組み付ける際の組み付け作
業を簡易化することができるという効果を奏する。

【００９２】請求項５記載の光走査装置は、筺体と被走
査媒体の双方を支持する支持部材に対し、筺体に設けら
れた位置決め手段により、その筐体を取り付け自在とな
るように構成したので、例えば修理等ための光走査装置
を支持部材より取り外して再度支持部材に取り付ける場
合でも、再度調整を行う必要がなく、さらに、故障等に
よる光走査装置の交換等の要が生じたときに、筐体の被
走査媒体に対する位置が一意に決められるため、交換後
の出力画像の位置ズレは起こらないという効果を奏す
る。

【００９３】請求項６記載の光走査装置は、前記光ビー
ムを前記被走査媒体上に集光させる走査光学系を備えて
おり、光路長調整手段により調整された光路長に応じ
て、被走査媒体上に適切な光ビームの集光特性が得られ
るように、走査光学系の焦点調整がなされているため、
個々の光走査装置毎に、最良の画像解像度による走査記
録を行うことができるという効果を奏する。

【００９４】請求項７記載の光走査装置は、被走査媒体
上を走査される光ビームの所定の走査点における走査速
度を検出する走査速度検出手段と、その走査速度検出手
段による検出信号に従って、光偏向手段から被走査媒体
に至る光路長を算出する光路長算出手段と、算出された
光路長に従って、光偏向手段と被走査媒体とを相対的に
移動させて、光偏向手段から被走査媒体に至る実際の光
路長を適切な長さに調整する調整手段とを備えているた
め、温湿度や累計動作時間による偏向周波数変化があっ
てもこれをアクティブに補償でき、常に最良な出力画像
が得られるという効果を奏する。

【００９５】請求項８記載の光走査装置は、走査速度検
出手段として、被走査媒体上を走査される光ビームの水
平同期をとるためのビーム位置検出手段を使用している
ので、追加の部材を用いる必要がなく、また、偏向周波
数変化があってもこれをアクティブに補償でき、常に最
良な出力画像を得られるという効果を奏する。

【００９６】請求項９記載の光走査装置は、走査速度検
出手段として少なくとも２個の光電変換素子を用いるこ
とにより、光ビームの走査速度の検出精度の面で優れた
走査速度検出信号を得ることができるので、最適な出力
画像を得られるという効果を奏する。

【００９７】請求項１０記載の光走査装置は、走査速度
検出手段として半導体光電変換素子を用いているので、
安価で、且つ、精度及び信号速度の面で優れた走査速度
検出信号を得ることができ、最適な出力画像を得られる
という効果を奏する。

【００９８】請求項１１記載の光走査装置は、光ビーム
を偏向するための正弦的に揺動する偏向部を備えた光偏
向手段と、被走査媒体との間の光路長を調整する光路長
調整手段とを有することにより、光偏向手段のもつ偏向
周波数のばらつきを光路長調整手段によって補償してい
るので、結果的に、本発明の光走査装置を被走査媒体に
対して画像を書き込むために用いるとき、書き込まれる
画像の位置が各光走査装置毎に異なることがないという
効果を奏する。

【００９９】請求項１２記載の光走査装置は、光ビーム
を偏向するための正弦的に揺動する偏向部を備えた光偏
向手段と、被走査媒体上を走査される光ビームの所定の
走査点における走査速度を検出する走査速度検出手段
と、その走査速度検出手段による検出信号に従って、光
偏向手段から被走査媒体に至る光路長を算出する光路長
算出手段と、算出された光路長に従って、光偏向手段と
被走査媒体とを相対的に移動させて、光偏向手段から被
走査媒体に至る実際の光路長を適切な長さに調整する調
整手段とを備えているため、温湿度や累計動作時間によ
る偏向周波数変化があってもこれをアクティブに補償で
き、常に最良な出力画像が得られるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】光走査装置の平面図である。

【図２】光走査装置に用いる光偏向素子の斜視図であ
る。

【図３】光走査装置におけるレーザビーム走査の様子を
示す平面図である。

【図４】光走査装置における光路長調整の動作を示す平
面図である。

【図５】（ａ）は図１の光走査装置のＸ−Ｘ断面図であ
り、（ｂ）は図１の光走査装置のＹ−Ｙ断面図である。

【図６】別の実施例の光走査装置を示す平面図である。

【図７】従来の光走査装置の平面図である。

【符号の説明】

１ 光走査装置 ２ 筺体 ３ 感光ドラム ４ 半導体レーザ ９ 光偏向素子 １２ Ｆアークサインθレンズ １９ 調整手段 ２７ 長穴 ２８ 調整ピン ３１ 走査位置検出器 ３２ 走査位置検出器 ３３ 制御器 ３４ モータ ３５ 変動機構 ４２ バネ部 ４３ バネ部 ４４ 可動部 ４５ 反射鏡

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光ビーム出射手段
   と、 絶縁基板によってバネ部と、バネ部によって支持される
   可動部と、その可動部に設けられた偏向部とを構成し、
   前記偏向部により偏向作用を受けた光ビームにより被走
   査媒体を走査する光偏向手段とを備えた光走査装置にお
   いて、 前記光偏向手段と前記光走査媒体との間の光路長を調整
   可能とする光路長調整手段を設けたことを特徴とする光
   走査装置。
2. 【請求項２】 前記光路長調整手段は、 前記光ビーム出射手段と前記光偏向手段とを包括的に支
   持する筐体と、 その筐体が固定される対向部材と、 前記筐体及び前記対向部材に設けられ、前記光路長を調
   整するために前記筐体と前記対向部材との相対的な位置
   関係を調整可能にするべく、前記筐体を前記対向部材に
   取り付けるための取り付け部とからなり、 前記筐体を前記対向部材に対して前記取り付け部を介し
   て固定した状態にて、前記被走査媒体を支持する支持部
   材に対して取り付け自在としたことを特徴とする請求項
   １に記載の光走査装置。
3. 【請求項３】 前記取り付け部は、前記筐体または前記
   対向部材に設けられた長穴と、その長穴を挿通するネジ
   または調整ピンのいずれか一方と、からなることを特徴
   とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 【請求項４】 前記取り付け部は、主走査方向と平行な
   方向に長い長穴と、主走査方向に垂直な方向に長い長穴
   とを有することを特徴とする請求項３に記載の光走査装
   置。
5. 【請求項５】 前記光路長調整手段は、 前記光ビーム出射手段と前記光偏向手段とを包括的に支
   持する筐体と、 前記被走査媒体を支持する支持部材に対して前記筐体を
   取り付け可能とすると共に、前記光路長を調整するべく
   前記筐体の前記支持部材への取り付け位置を調整するた
   めの位置決め手段とを有することを特徴とする請求項１
   に記載の光走査装置。
6. 【請求項６】 前記光ビーム出射手段より出射される前
   記光ビームを前記被走査媒体上に集光させる走査光学系
   を備え、 前記走査光学系は、前記光路長調整手段により調整され
   た前記光路長に応じて、前記被走査媒体上に適切な前記
   光ビームの集光特性が得られるように焦点調整がなされ
   ていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
7. 【請求項７】 光ビームを出射する光ビーム出射手段
   と、 絶縁基板によってバネ部と、バネ部によって支持される
   可動部と、その可動部に設けられた偏向部とを構成し、
   前記偏向部により偏向作用を受けた光ビームにより被走
   査媒体を走査する光偏向手段とを備えた光走査装置にお
   いて、 前記被走査媒体上を走査される光ビームの所定の走査点
   における走査速度を検出する走査速度検出手段と、 その走査速度検出手段からの検出信号に基づいて、前記
   光偏向手段から前記被走査媒体に至る光路長を算出する
   光路長算出手段と、 その光路長算出手段で算出された光路長に従って、前記
   光偏向手段と前記被走査媒体とを相対的に移動させ、前
   記光偏向手段から前記被走査媒体に至る実際の光路長を
   適切な長さに調整する調整手段とを備えたことを特徴と
   する光走査装置。
8. 【請求項８】 前記走査速度検出手段として、前記被走
   査媒体上を走査される前記光ビームの水平同期をとるた
   めのビーム位置検出手段を使用することを特徴とする請
   求項７に記載の光走査装置。
9. 【請求項９】 前記走査速度検出手段が、少なくとも２
   個の光電変換素子からなることを特徴とする請求項７に
   記載の光走査装置。
10. 【請求項１０】 前記走査速度検出手段が、半導体光電
    変換素子であることを特徴とする請求項７に記載の光走
    査装置。
11. 【請求項１１】 光ビームを出射する光ビーム出射手段
    と、 その光ビーム出射手段より出射された前記光ビームを偏
    向するために正弦的に揺動する偏向部を備え、前記偏向
    部により偏向作用を受けた光ビームにより被走査媒体を
    走査する光偏向手段とを備えた光走査装置において、 前記光偏向手段と前記光走査媒体との間の光路長を調整
    可能とする調整可能とする光路長調整手段を設けたこと
    を特徴とする光走査装置。
12. 【請求項１２】 光ビームを出射する光ビーム出射手段
    と、 その光ビーム出射手段より出射された前記光ビームを偏
    向するために正弦的に揺動する偏向部を備え、前記偏向
    部により偏向作用を受けた光ビームにより被走査媒体を
    走査する光偏向手段とを備えた光走査装置において、 前記被走査媒体上を走査される光ビームの所定の走査点
    における走査速度を検出する走査速度検出手段と、 その走査速度検出手段からの検出信号に基づいて、前記
    光偏向手段から前記被走査媒体に至る光路長を算出する
    光路長算出手段と、 その光路長算出手段で算出された光路長に従って、前記
    光偏向手段と前記被走査媒体とを相対的に移動させ、前
    記光偏向手段から前記被走査媒体に至る実際の光路長を
    適切な長さに調整する調整手段とを備えたことを特徴と
    する光走査装置。