JPH10148775A - マルチビーム走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチビーム走査光学装置において、単一の
偏向器を使用して複数の走査線の方向、傾きを揃えるこ
とができ、ジッタの発生を極力低減すること。 【解決手段】 画像データに基づいて変調発光されたレ
ーザダイオード１１〜１４からの光ビームをコリメータ
レンズ２１〜２４を介してガルバノミラー２５に導き、
その偏向反射面２５ａ，２５ｂで偏向し、各ミラー４
１，４２〜４４，４５〜４７，４８を介して感光体ドラ
ム１〜４上を走査するマルチビーム走査光学装置。レー
ザダイオード１１，１２から放射された光ビームはミラ
ー２５が矢印ａ方向に回動するとき偏向反射面２５ａで
偏向され、レーザダイオード１３，１４から放射された
光ビームはミラー２５が矢印ｂ方向に回動するとき偏向
反射面２５ｂで偏向され、それぞれの光ビームは矢印ｃ
方向に各感光体ドラム１〜４上を走査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチビーム走査
光学装置、特に、電子写真複写機、レーザプリンタ等の
画像形成装置において少なくとも一つの感光体上に同時
に複数の画像を書き込むためのマルチビーム走査光学装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタ等の画像形成装置に組み
込まれる光ビーム走査光学装置で、複数の光ビームのそ
れぞれで複数の感光体を走査するマルチタイプとして
は、特開平６−１８７９６号公報に記載のものが知られ
る。この光学装置は、タンデム方式のフルカラー画像形
成装置に使用されるもので、複数のレーザダイオードか
ら放射された光ビームを、一方向に回転するポリゴンミ
ラーのそれぞれの偏向反射面に導き、各偏向反射面で偏
向された光ビームをレンズ／ミラー系を通じて各感光体
上に結像させる。この光学装置では、各感光体ごとに走
査線の画像書き込み開始位置や走査線の傾きが異なる等
を要因として、主走査方向の画像倍率に誤差が発生する
ため、印字データの補正、光学系の位置補正等で種々の
誤差に対応して画像品質の劣化を防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記光学装置
では、光ビームの偏向器としてポリゴンミラーを用いて
いるため、光ビームの走査方向が２本ずつ逆向きにな
り、本来的に逆向きの走査線では画像ずれ（ジッタ）が
大きくなり、補正が困難である。しかも、ポリゴンミラ
ーでは反射面の面倒れ誤差が避けられず、反射面ごとに
偏向された光ビームの結像状態を補正することは、多数
の誤差発生要因を考慮して補正を行わなければならず、
制御手順が極めて複雑となり、補正しきれない場合が多
くなる。即ち、偏向器として複数の反射面を有するポリ
ゴンミラーを使用すると、各走査線のずれや傾き等の誤
差が大きくなり、ジッタの発生で画像品質が劣化するこ
とになる。各光ビームごとに偏向器を配置することが考
えられるが、装置の大型化を招来し、高価に付き、実用
的ではない。

【０００４】そこで、本発明の目的は、単一の偏向器を
使用して複数の走査線の方向、傾きを揃えることがで
き、ジッタの発生を極力低減できるマルチビーム走査光
学系を提供することにある。

【０００５】さらに、本発明の目的は、前記第１の目的
に加えて、各光ビームの走査方向を確実に揃えることの
できるマルチビーム走査光学装置を提供することにあ
る。

【０００６】さらに、本発明の目的は、前記第１の目的
に加えて、各光ビームによる主走査方向倍率を簡単な制
御で補正することのできるマルチビーム走査光学装置を
提供することにある。

【０００７】

【発明の要旨及び効果】以上の目的を達成するため、本
発明に係るマルチビーム走査光学装置は、画像データに
基づいて光ビームを放射する複数の光源と、少なくとも
二つの偏向反射面を有し、往復回動する単一の偏向器
と、前記各光源から放射された光ビームを前記偏向反射
面に導く第１光学系と、前記偏向反射面で偏向された光
ビームを被走査面上に結像させつつ走査する第２光学系
と、前記偏向反射面で偏向された光ビームを受光し、画
像書き込み開始信号を出力するための光センサとを備
え、前記各光源から放射される光ビームによる被走査面
上の走査方向を同一の方向とし、前記光センサを該走査
方向の上流側に配置したことを特徴とする。

【０００８】以上の構成において、複数の光源から放射
された光ビームは往復回動する単一の偏向器の偏向反射
面で偏向される。例えば、平行に設置された四つの感光
体を走査する場合、四つの光源から放射された光ビーム
を光学装置の略中央部分に配置した表裏に偏向反射面を
有する１枚の偏向器の往復回動で偏向する。この場合、
第１、第２光源の光ビームを偏向器の往動時に第１面で
偏向し、第３、第４光源の光ビームを偏向器の復動時に
第２面で偏向することによって四つの光ビームが同一の
方向に走査される。単一の往復回動タイプの偏向器は各
偏向反射面の精度がよく、しかも全ての光ビームを同一
の方向に走査することによって各走査線の長さや傾きを
揃えることができ、ジッタを小さく抑えて高品質の画像
を得ることができる。また、誤差が小さいため補正制御
も容易である。

【０００９】さらに、本発明に係るマルチビーム走査光
学装置においては、前記光センサを偏向反射面の数に対
応して設ければ、各光センサの受光信号の間隔に基づい
て主走査方向の倍率を補正することができる。また、前
記光センサを二つの受光素子で構成し、各素子を光ビー
ムの走査方向に並設すれば、二つの素子の受光信号によ
って光ビームの走査方向を確実に検出でき、前記偏向器
の往動又は復動によるラスタ走査を誤りなく制御するこ
とができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るマルチビーム
走査光学装置の実施形態について添付図面を参照して説
明する。

【００１１】図１において、マルチビーム走査光学装置
は、タンデムタイプのフルカラープリンタの画像印字用
に構成したものである。タンデムタイプのフルカラープ
リンタは、並設した感光体ドラム１，２，３，４上にそ
れぞれＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）
及びＢｋ（ブラック）の画像を静電潜像として形成し、
現像したトナー画像を転写ベルト５上を矢印ｅ方向に搬
送されるシート上に多重転写することによってカラー画
像を得る方式のプリンタである。そのプリントプロセス
は周知であり、詳細は省略する。

【００１２】マルチビーム走査光学装置は、四つのレー
ザダイオード１１，１２，１３，１４及びコリメータレ
ンズ２１，２２，２３，２４と、中央部に設置した１枚
のガルバノミラー２５と、走査レンズ３１，３２と、多
数の折返しミラー２６，２７，４１〜４８，５１，５４
と、光センサ６１，６４とで構成されている。ガルバノ
ミラー２５は表裏面に第１偏向反射面２５ａ、第２偏向
反射面２５ｂを形成したもので、図示しない駆動回路に
入力される電流の周波数に基づいて所定の振動数で往復
回動する。

【００１３】レーザダイオード１１〜１４はそれぞれ図
示しない駆動回路に入力される画像データに基づいて変
調制御される。レーザダイオード１１はＣ（シアン）画
像データ、レーザダイオード１２はＭ（マゼンタ）画像
データ、レーザダイオード１３はＹ（イエロー）画像デ
ータ、レーザダイオード１４はＢｋ（ブラック）画像デ
ータに基づいてそれぞれ駆動される。

【００１４】レーザダイオード１１から放射された光ビ
ームは、コリメータレンズ２１で略平行光とされ、ミラ
ー２６で反射されてガルバノミラー２５の第１偏向反射
面２５ａで等角速度に偏向され、走査レンズ３１を透過
し、ミラー４１で反射して感光体ドラム１上で結像し、
矢印ｃ方向に走査する。レーザダイオード１２から放射
された光ビームは、コリメータレンズ２２で略平行光と
され、ガルバノミラー２５の第１偏向反射面２５ａで等
角速度に偏向され、走査レンズ３１を透過し、ミラー４
２，４３，４４で反射して感光体ドラム２上で結像し、
矢印ｃ方向に走査する。

【００１５】レーザダイオード１３から放射された光ビ
ームは、コリメータレンズ２３で略平行光とされ、ガル
バノミラー２５の第２偏向反射面２５ｂで等角速度に偏
向され、走査レンズ３２を透過し、ミラー４５，４６，
４７で反射して感光体ドラム３上で結像し、矢印ｃ方向
に走査する。レーザダイオード１４から放射された光ビ
ームは、コリメータレンズ２４で略平行光とされ、ミラ
ー２７で反射されてガルバノミラー２５の第２偏向反射
面２５ｂで等角速度に偏向され、走査レンズ３２を透過
し、ミラー４８で反射して感光体ドラム４上で結像し、
矢印ｃ方向に走査する。

【００１６】各感光体ドラム１〜４上には矢印ｃ方向の
主走査と矢印ｄ方向へのドラム１〜４の回転による副走
査とで２次元の静電潜像が形成されていく。

【００１７】本実施形態においては、ガルバノミラー２
５が矢印ａ方向に回動（往動）するときに第１偏向反射
面２５ａでレーザダイオード１１，１２からの光ビーム
を偏向走査することにより、及び、ガルバノミラー２５
が矢印ｂ方向に回動（復動）するときに第２偏向反射面
２５ｂでレーザダイオード１３，１４からの光ビームを
偏向走査することにより、ラスタ走査を行って４本全て
の走査線の方向を矢印ｃ方向に揃えている。

【００１８】走査レンズ３１，３２は、光ビームを感光
体ドラム１〜４上で結像させる結像特性及びガルバノミ
ラー２５で等角速度に偏向された光ビームを主走査方向
に等速度に補正するｆθ特性を有している。但し、画像
データ自体にｆθ特性の補正処理が行われている場合
は、走査レンズ３１，３２にｆθ特性を与える必要はな
い。

【００１９】光センサ６１，６４はミラー５１，５４で
それぞれ反射された光ビームを走査方向ｃの上流側で受
光し、画像書き込み開始信号を出力するためのもので、
画像の垂直方向（副走査方向）の同期をとるために使用
される。光センサ６１はレーザダイオード１１からの光
ビームを受光し、レーザダイオード１２からの光ビーム
での走査時にも共用される。また、光センサ６４はレー
ザダイオード１４からの光ビームを受光し、レーザダイ
オード１３からの光ビームでの走査時にも共用される。

【００２０】図２に示すように、光センサ６１，６４の
受光信号ＳＯＳから所定数のパルスをカウントしたのを
トリガとし、各レーザダイオード１１〜１４を変調発光
させることにより、主走査方向の画像始端ＳＯＩを各走
査線ごとに揃える。図２において、ＥＯＩは画像終端で
ある。この場合、偏向角度に関して、θ₁₂＝θ₃₄、
θ ₁₂’＝θ₃₄’である。

【００２１】各走査線上に書き込まれた画像は中間転写
ベルト５上に転写されたとき一致する必要がある。その
ため、各走査線が光学系の位置誤差や光センサ６１，６
４の位置誤差等によって主走査方向にずれるのを補正す
るため、光センサ６１，６４の受光信号ＳＯＳから変調
発光の開始点（画像始端）ＳＯＩまでのパルスカウント
値を走査線ごとにずらせてもよい。

【００２２】以上の如く、各走査線において走査方向ｃ
を同一方向とし、光センサ６１，６４を走査方向上流側
に配置することにより、例えば、偏向反射面２５ａ，２
５ｂごとに走査線の曲率が異なったり、ガルバノミラー
２５の往復回動の振幅、周期が変動した場合、図３
（Ａ），（Ｂ）に示すジッタ量Δｊが同量であっても、
走査線のずれが小さくなる。図３（Ａ）は比較のために
図示したもので、従来の如く走査方向が矢印ｃと矢印
ｃ’で逆方向である場合を示し、図３（Ｃ）は本発明の
如く走査方向ｃが同じである場合を示す。各走査線が同
一方向であると、補正を行う場合でも全ての走査線に対
して同様の補正を加えればよく、制御が容易である。

【００２３】さらに、光センサ６１，６４を同じ画角位
置に配置すると、各走査線の主走査方向のずれはさらに
小さくなる。図４（Ａ）は光センサ６１，６４を画角の
異なる位置に配置した場合を示し、図４（Ｂ）は同じ画
角に位置に配置した場合を示す。

【００２４】ところで、本実施形態では、ガルバノミラ
ー２５の往復回動に基づいてその表裏面２５ａ，２５ｂ
で光ビームを偏向するため、往動（矢印ａ）か復動（矢
印ｂ）かを判別する必要がある。例えば、光センサ６
１，６４を単一の受光素子で構成し、受光信号から次の
受光信号までのインターバルを検出し、所定値と比較の
うえで往動か復動かを判別することが可能である。しか
し、ノイズ等の影響で誤検出すると、それ以降走査すべ
き往動か復動かの判別に混乱を生じ、画像が正しく再現
されないおそれがある。

【００２５】そこで、本実施形態では、光センサ６１，
６４として、図５に示すように、二つの受光素子（光電
変換素子）Ｓａ，Ｓｂからなる２分割センサを用いるこ
ととした。受光素子Ｓａ，Ｓｂは光ビームの走査方向ｃ
に並設されており、受光時の出力電圧Ｖａ，Ｖｂは図６
（Ａ）に示すとおりである。また、受光素子Ｓａ，Ｓｂ
の差分出力Ｖａ−Ｖｂは図６（Ｂ）に示すとおりであ
り、出力電圧Ｖａが立ち上がった後、差分出力の立ち下
がりを検出し、ＳＯＳ信号を発生する。これにて、光ビ
ームが素子Ｓａから素子Ｓｂを横切って移動するときの
み、正しくＳＯＳ信号を発生して画像の書き込みを開始
させることができる。そして、ノイズ等で誤検出したと
しても、次回走査時は正確なＳＯＳ信号を発生するた
め、印字の誤りは１ラインで済む。

【００２６】なお、前記差分出力の立ち下がりを検出す
るには、例えば、差分出力の微分出力の変化をトリガと
するか、微分出力の変化後に差分出力がスレッシュレベ
ル以下になったときをトリガとする等の方法を採用する
ことができる。

【００２７】一方、受光素子Ｓａ，Ｓｂの順序で光ビー
ムを受光したときにＳＯＳ信号とするのであれば、差分
出力としてＶａ−Ｖｂを用いる場合、立ち上がりエッジ
を検出してＳＯＳ信号とするか、立ち下がりのときスレ
ッシュレベルと比較のうえでＳＯＳ信号としてもよい。

【００２８】さらに、通常、この種の光学装置では環境
温度の変化に伴って走査レンズ３１，３２の焦点距離、
ガルバノミラー２５の振幅が変化する等の原因で、一定
時間内での走査長さが変動し、主走査方向の倍率が変化
してしまう。そこで、本実施形態では、図７に示すよう
に、受光素子Ｓａの受光信号立ち下がりから受光素子Ｓ
ｂの受光信号立ち上がりまでの時間Ｔ₁を計測手段によ
って測定する。測定された時間Ｔ₁が所定時間Ｔ₂よりも
長い場合には、時間Ｔ₁，Ｔ₂の比率に基づいて、レーザ
ダイオード１１〜１４を駆動するクロック周波数を小さ
くしたり、ミラー４１，４２〜４４、４５〜４７又は４
８を光軸上で偏向面から被走査面までの距離が短くなる
ように、リニアアクチュエータ等を用いて移動させた
り、あるいは、ガルバノミラー２５の駆動周波数を一定
としてその振幅を大きくすることにより、主走査方向の
倍率を補正する。

【００２９】一方、測定時間Ｔ₁が所定時間Ｔ₂よりも短
い場合には、時間Ｔ₁，Ｔ₂の比率に基づいて、レーザダ
イオード１１〜１４を駆動するクロック周波数を大きく
したり、ミラー４１，４２〜４４，４５〜４７又は４８
を光軸上で偏向面から被走査面までの距離が長くなるよ
うに、リニアアクチュエータ等を用いて移動させたり、
あるいは、ガルバノミラー２５の駆動周波数を一定とし
てその振幅を小さくすることにより、主走査方向の倍率
を補正する。

【００３０】なお、本発明に係るマルチビーム走査光学
装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨
の範囲内で種々に変更することができる。例えば、本発
明は、タンデム方式のフルカラープロセス以外に、単一
の感光体上に複数の光ビームを走査する方式の画像形成
プロセスにも適用することができる。

【００３１】さらに、ＳＯＳ信号発生用の光センサに関
しては、一つだけ設置し、各レーザダイオードからの光
ビームを折り返しミラーで単一の光センサに導いて受光
させてもよい。あるいは、各レーザダイオードそれぞれ
に１個の光センサを配置してもよい。また、各レーザダ
イオードから偏向器までの光路を形成する光学系及び偏
向器から被走査面までの光路を形成する光学系の構成は
任意である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマルチビーム走査光学装置の一実施形
態を示す斜視図。

【図２】前記実施形態での光ビームの走査状態を示すチ
ャート図。

【図３】マルチビーム走査における走査線のずれを示す
チャート図、（Ａ）は比較例、（Ｂ）は本発明例。

【図４】マルチビーム走査における走査線のずれを示す
チャート図、（Ａ）は比較例、（Ｂ）は本発明例。

【図５】前記実施形態で用いられる光センサを示す斜視
図。

【図６】前記光センサの出力電圧波形を示すチャート
図。

【図７】前記光センサの受光信号の発生タイミングを示
すチャート図。

【符号の説明】

１〜４…感光体ドラム １１〜１４…レーザダイオード ２１〜２４…コリメータレンズ ２５…ガルバノミラー ２５ａ，２５ｂ…偏向反射面 ３１，３２…走査レンズ ２６，２７，４１〜４８…ミラー ６１，６４…光センサ Ｓａ，Ｓｂ…受光素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データに基づいて光ビームを放射す
   る複数の光源と、 少なくとも二つの偏向反射面を有し、往復回動する単一
   の偏向器と、 前記各光源から放射された光ビームを前記偏向反射面に
   導く第１光学系と、 前記偏向反射面で偏向された光ビームを被走査面上に結
   像させつつ走査する第２光学系と、 前記偏向反射面で偏向された光ビームを受光し、画像書
   き込み開始信号を出力するための光センサと、を備え、 前記各光源から放射される光ビームによる被走査面上の
   走査方向を同一の方向とし、前記光センサを該走査方向
   の上流側に配置したこと、 を特徴とするマルチビーム走査光学装置。
2. 【請求項２】 前記光センサは二つの受光素子を光ビー
   ムの走査方向に並設したものであることを特徴とする請
   求項１記載のマルチビーム走査光学装置。
3. 【請求項３】 前記二つの受光素子の差分出力の立ち上
   がりタイミング又は立ち下がりタイミングに基づいて前
   記光源の変調制御を開始することを特徴とする請求項２
   記載のマルチビーム走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記光センサを前記偏向反射面の数に対
   応して設け、各光センサの受光信号の間隔に基づいて主
   走査方向の画像倍率を補正することを特徴とする請求項
   １記載のマルチビーム走査光学装置。