JPH10213762A - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JPH10213762A
JPH10213762A JP1556297A JP1556297A JPH10213762A JP H10213762 A JPH10213762 A JP H10213762A JP 1556297 A JP1556297 A JP 1556297A JP 1556297 A JP1556297 A JP 1556297A JP H10213762 A JPH10213762 A JP H10213762A
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JP
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scanning
laser beam
scanning direction
laser beams
optical
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JP1556297A
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English (en)
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Michihiko Endo
充彦 遠藤
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用環境変化や外部からの振動衝撃等の外乱
を受けても、各走査線の継ぎ目部を一致させる。 【解決手段】 半導体レーザー12A、12Bからレー
ザービームA、Bが、回転多面鏡20へ入射され、偏向
されたレーザービームA、Bは、反射鏡26A、26B
へ入射する。この反射鏡26A、26Bは、レーザービ
ームが走査する感光体ドラム28の主走査方向の各走査
線の継ぎ目が一致するように設置されている。レーザー
ビームの走査開始側には、半導体レーザーの数に対応し
てビーム検出器30A、30Bが配設され、さらに、反
射鏡26A、26Bに干渉されないようになっている。
レーザービームの走査開始端を、ビーム検出器で検出す
ることで、各走査線の相対位置関係を検出することがで
き、レーザビームの光路が変化しても、変動後の各走査
線の継ぎ目が一致するように補正することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームを
画像情報に応じて被走査媒体上に走査露光することによ
り、画像を記録するレーザプリンタやディジタル複写機
などの画像記録装置に使用される光走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の光走査装置としては、例
えば図11に示すようなものがある。この光走査装置
は、一つの光源86から出射されたレーザビームを集光
レンズ群88を介して回転多面鏡90へ照射すると共
に、該回転多面鏡90に照射されたレーザビームを該回
転多面鏡90の回転に伴って移動する反射面90Aによ
って反射することにより、結像レンズ92を介して感光
体ドラム94の軸方向に沿って走査露光するように構成
したものである。
【0003】ところで、レーザプリンタやディジタル複
写器などの画像記録装置には、最近、高速化及び高解像
度化が要求されてきている。そして、光走査装置におい
て、これらの高速化及び高解像度化の要求に応えるに
は、まず、回転多面鏡の回転数を増加させることによ
り、レーザビームが感光体ドラム上の1ラインを走査す
るのに要する時間を短縮することが考えられる。
【0004】しかし、回転多面鏡を回転駆動させる駆動
モータの回転速度はボールベアリングを使用した場合
で、現在、15,000rpmが限度である。また、大
幅なコストアップを招く空気軸受を使用したとしても4
0,000rpmが限度である。従って、回転多面鏡の
回転数を増加させることによって高速化及び高解像度化
を図るには限界がある。
【0005】次に、回転多面鏡の反射面の数を多くする
ことが考えられるが、反射面の数が増えると回転多面鏡
が大径化して通常の駆動モータでは駆動し難いという問
題が発生する。また、反射面の数が増えると、必然的に
1つの反射面がレーザビームを走査する走査角が小さく
なるため、回転多面鏡から一定の距離の位置における走
査幅は走査角の減少に伴って短くなる。つまり従来と同
じ走査幅を確保するには回転多面鏡から感光体ドラマま
での距離を大きくする必要がある。これにより光走査装
置の大型化を招くという問題があった。
【0006】そこで、光走査装置の高速化及び高解像度
化に伴う装置大型化防止技術として特開昭63−477
18号公報に示すように被走査媒体の表面を主走査方向
に沿って分割走査する光走査装置が既に提案されてい
る。
【0007】この分割走査式の光走査装置は、図12に
示すように、回転多面鏡96の反射面96aに対して異
なる入射角で反射面96aの同一点上に2個のレーザ光
源98A、98BからレーザビームA、Bを入射させ、
回転多面鏡96で偏向した反射レーザビームにより被走
査媒体100上を分割走査するもので、2個のレーザ光
源98A、98BからのレーザビームA、Bの入射角度
差θ/2を被走査媒体100上における全走査角θの1
/2とした構成をとっている。これにより、高速化及び
高解像度化の要求に応えると共に装置の大型化を防止す
ることができる。
【0008】ところが、このような分割走査式の光走査
装置は、被走査媒体100上の有効走査幅を2つの走査
線で分割走査するので、分割領域(走査領域100Aと
走査領域100B)において各走査線の相対位置関係が
僅かに変動しても継ぎ目部Lにおいて各走査線が不連続
になったり重なり合ったりし、視覚上大きく画像を乱す
こととなる。
【0009】このため、主走査方向の継ぎ目部Lにおい
て、2個のレーザ光源98A、98Bに対する画像信号
の出力タイミングを図っている。すなわち、回転多面鏡
96で反射されたレーザ光源98Aのレーザビームが、
反射鏡102の位置に達したことを、ビーム検知器10
4で受光することで調整し、レーザ光源98Aとレーザ
光源98Bに各々同じタイミングで画像信号を出力する
ことで、走査領域100Aと走査領域100Bの継ぎ目
を一致させている。
【0010】しかし、光走査装置は、使用環境の変化や
外部からの振動衝撃によって光学部品の位置が僅かに変
動してもレーザビームの光路が変化し、走査面上での走
査線位置が主走査、副走査方向に変動してしまう。
【0011】この変動後の走査線を補正するには、変動
後の各走査線の相対位置関係を検知する必要があるが、
従来の構成では、走査領域100Aを走査する走査線の
走査開始側にビーム検知器104を設けるのは問題はな
いが、走査領域100Bを走査する走査線の走査開始側
にビーム検知器を設けると、走査領域100Aを走査す
る走査線の光路を干渉する。このため、従来の分割走査
式の光走査装置の構成では、変動後の各走査線の相対位
置関係を検知することができず補正できない。このた
め、画像が乱れて所望の画質を維持できなくなる。
【0012】また、走査面上での走査線位置が副走査方
向に変動し、副走査方向における継ぎ目が正確につなが
らないという不都合を解消する手立ても考えられていな
い。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、使用環境変化や外部からの振動衝撃等の外乱を受
けても、各走査線の継ぎ目部において、画像の乱れの少
ない分割走査式の光走査装置を提供することを課題とす
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明で
は、複数の光源から複数のレーザービームが、一つの回
転多面鏡の同一面へ異なった入射角度で入射される。回
転多面鏡は、レーザービームを偏向して、反射鏡へ入射
させる。この反射鏡は、反射したレーザービームが走査
する被走査媒体の表面の主走査方向の各走査線の継ぎ目
が一致するように設置されている。
【0015】また、回転多面鏡によって偏向された各レ
ーザービームの走査開始側には、光源の数に対応してビ
ーム検出手段が配設され、さらに、入射するレーザービ
ームの走査開始端が反射鏡に干渉されないようになって
いる。
【0016】このように、レーザービームの走査開始端
を、それぞれビーム検出手段で検出することで、各走査
線の相対位置関係を検出することができる。このため、
光走査装置の使用環境が変化したり、外部からの振動衝
撃を受け光学部品の位置が僅かに変動したりして、レー
ザビームの光路が変化しても、変動後の各走査線の継ぎ
目が一致するように補正することができる。
【0017】請求項2に記載の発明では、回転多面鏡で
偏向されビーム検出手段に向かうレーザビームの光路途
中にフィルタが設けられている。このフィルタは、副走
査方向に透過率が異なっており、レーザービームが副走
査方向に振れると、ビーム検出手段で検出する光量が変
動する。そして、第1制御手段において、複数のビーム
検出手段により検出された光量の検出差を算出し、この
検出差と記憶された初期差とを比較することで、副走査
方向のレーザービームの位置を検知することができる。
【0018】請求項3に記載の発明では、光源と回転多
面鏡との光路途中に反射鏡が設けられており、レーザー
ビームを反射して回転多面鏡へ向かわせる。この反射鏡
は、角度調整手段によって、副走査方向の傾きを調整す
ることができるようになっている。
【0019】すなわち、第1制御手段からの出力信号に
基づいて、副走査方向のレーザービームの位置に応じ
て、反射鏡の角度を調整することで角度調整手段を操作
し、副走査方向の走査線の位置を補正し、副走査方向の
継ぎ目を一致させることができる。
【0020】請求項4に記載の発明では、第2制御手段
が、複数のビーム検出手段が検出した主走査方向の走査
開始位置検出信号の検出差と、記憶された初期差を比較
し、その差に応じてレーザービームの書き出しタイミン
グを制御することにより、各走査線が主走査方向へ変動
しても、継ぎ目を一致させることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に図1〜図9を用いて本発明
の実施形態を説明する。
【0022】図1及び図2は本形態に係る光走査装置1
0の構成を示す説明図である。光走査装置10は、それ
ぞれ画像情報に応じて変調されたレーザビームを発生す
る2つの半導体レーザ12A、12Bが、Fθレンズ1
4の光軸に対して左右対称となる位置に設けられてい
る。
【0023】各半導体レーザ12A、12Bから出射さ
れた2本のレーザビームA、Bは、レーザビームを集光
及び平行化する集光レンズ群16A、16Bを介し、反
射鏡18A、18Bへそれぞれ入射される。この反射鏡
18A、18Bの反射面は、上方へ傾斜しており、反射
されたレーザビームA、Bは、上方へ、且つ角度差αを
もって回転多面鏡20の同一面へ導光される。なお、反
射鏡18Bには、後述する反射鏡18Bの副走査方向の
傾きを調整する角度調整機構22が設けられている。
【0024】一方、回転多面鏡20で反射された2本の
レーザビームA、Bは各レーザビームA、Bを結像させ
ると共に走査面上の走査速度を補正する一つのFθレン
ズ14を介したのち、ハウジング24の奥方へ隙間をあ
けて配設された反射鏡26A、26Bへ向かう。
【0025】この反射鏡26A、26Bは平面視にてハ
字状となるように配置され、且つ反射面が下方へ傾斜し
ており、入射されレーザビームA、Bを、互いに光路が
重複しないように有効走査範囲に向けて反射させ、感光
体ドラム28上に結像させる。また各レーザビームA、
Bの走査開始側で有効走査範囲外(反射鏡26Aの左
側、反射鏡26Aと反射鏡26Bの間)には、レーザビ
ームを検知するビーム検出器30A、30Bが設けられ
ている。そして、ビーム検出器30A、30Bに向かう
各レーザビームA、Bの光路途中には、図3に示すよう
に、副走査方向に透過率が異なるフィルタ32A、32
Bが配置され、各レーザビームA、Bの主走査方向及び
副走査方向の開始位置を検出するようになっている。
【0026】次に、本形態に係る光走査装置の作用を説
明する。回転多面鏡20の鏡面20aへ入射したレーザ
ビームA、Bは、回転多面鏡20の回転動作に伴って移
動する鏡面20aによって反射され、感光体ドラム28
の表面を主走査方向に沿って走査する。その際、レーザ
ビームA、Bは回転多面鏡20の鏡面20aに対する入
射角度がαだけ異なって入射するように設定されている
ので、回転多面鏡20によって偏向されるレーザビーム
A、Bも角度αだけ異なった状態で、感光体ドラム28
の表面を同時に走査する。
【0027】つまり、2本のレーザビームA、Bの内、
一方のレーザビームAが感光体ドラム28の有効走査範
囲の半分の範囲を、他方のレーザビームBは残った範囲
を主走査方向に沿って走査する。すなわち、一方のレー
ザビームAが感光体ドラム28の有効走査範囲の左端部
から走査を開始し、中央部に向かい走査している時に、
他方のレーザビームBは感光体ドラム28の有効走査範
囲の中央部から走査を開始し、右端部に向かって走査す
るようになっている。
【0028】次に、図3〜図5には、レーザビーム位置
を検出するビーム検出器の構成及び動作を示す説明図が
示されている。なお、ビーム検出器30Aとビーム検出
器30B、及びフィルタ32Aとフィルタ32Bの構成
は同じなので、ビーム検出器30Aとフィルタ32Aを
例に採って説明する。
【0029】ビーム検出器30Aの前には、副走査方向
に一定の割合で透過率が異なるフィルタ32Aが設けて
あり、これにより副走査方向にレーザビームAが変動し
た際には、図4にで示したように、ビーム検出器
30Aに入るレーザビームAの入光量が変動量に比例し
て変化する。例えば、下側にズレると、ビーム検出器3
0Aに入るレーザビームAの入光量が減少する構成であ
る。
【0030】また、ビーム検出器30Aの受光素子31
Aには主走査方向に2分割されたフォトダイオード31
Aa、31Abを使用している。
【0031】ここで、図5及び図9に基づいて、ビーム
検出器の動作を説明する。レーザビームAが主走査方向
(矢印S)に走査されると、先ず、分割されたフォトダ
イオード31Aa、31Abから増幅器を介して波形
a、bが出力され、走査開始側のフォトダイオード31
Aaの出力をピークホールド回路33Aを介して出力値
Vaをピークホールドする。
【0032】次に、それら出力波形a、bのクロスポイ
ントc、dにおいてコンパレータ等のロジック回路に代
表される回路を介して主走査方向の書き出し位置を設定
する出力信号34Aが出力される。
【0033】すなわち、レーザビームAがビーム検出器
30Aに入射走査する際、レーザビームAの書出し位置
を設定する出力信号34Aと、ビーム検出器30Aに入
光される入光量、すなわちビーム検出器30Aのピーク
ホールドの出力値Vaとを検知することで、レーザビー
ムAの主走査及び副走査方向の位置に関する情報をリア
ルタイムに検知することができる。なお、ここでは、レ
ーザビームAについて説明したが、レーザビームBにつ
いても構成は同じであり、図中では、符号Bを付してあ
る。
【0034】次に、反射鏡18Bの角度調整機構22の
構成を説明する。図6に示すように、角度調整機構22
は、反射鏡18Bを保持する保持部材38を備えてい
る。この保持部材38は、筺体40から立設された軸板
42へ挿通されたピン44に回転可能に取付けられてい
る。また、筺体40の平板部には、板ばね46の基端が
固定されており、湾曲した自由端側が、保持部材38の
下部と当接し、反射鏡18Bの鏡面が上を向くように、
保持部材38を付勢している。
【0035】さらに、反射鏡18Bの鏡面側には、筒状
のケース48が配置されており、その軸線が保持部材3
8の表面と直交している。このケース48の中には、調
整部材50がスライド可能に収納されており、スプリン
グ52によって、ケース48の内部へ付勢されている。
また、調整部材50には、突起50A形成されており、
ケース48に形成された円孔54から突出し、保持部材
38の表面を押さえている。
【0036】さらに、ケース48の中には、調整部材5
0と同軸上に圧電アクチュエータ56がスライド可能に
配置されている。この圧電アクチュエータ56は、印加
電圧によって一方向(矢印T方向)に伸縮する圧電素子
から構成されており、ケース48の底壁に貫通螺合され
たスクリューネジ58の先端部で、調整部材50側へ押
されている。なお、調整部材50を移動させる移動手段
として、圧電アクチュエータだけでなく、高精度で微小
量ずつ移動するものであれば手段は問わない。
【0037】次に、本形態に係る光走査装置の補正方法
を説明する。先ず、光走査装置10の組立作業が終了し
た後、調整工程にて各走査線の副走査方向の継ぎ目合わ
せ調整を行う。
【0038】これは、光走査装置10を調整装置(図示
省略)にセットした状態にて、各レーザビームを走査さ
せ、仮想走査面上の継ぎ目部に配置された、CCDカメ
ラ等の撮像素子によって継ぎ目部分の各レーザビームの
副走査方向の状態を把握する。
【0039】その後、各レーザビームの副走査方向の状
態に基づいて、図6に示す角度調整機構22に設けられ
たスクリューネジ58の螺合量を調整して、反射鏡18
Bの角度を補正し、副走査方向の継ぎ目を合わせる。そ
の後、レーザプリンタやディジタル複写機などの画像記
録装置に組み込んだ後、通常の画像形成動作を開始す
る。この時、各レーザビームの書き出しタイミングは各
ビーム検出器30A、30Bの出力信号を基に、設計値
であるデフォルトタイミングによって書き出される。こ
の初期状態にてレーザビームAは画像62Aを、レーザ
ビームBは画像62Bを交互にデフォルトタイミングに
よってパターンを描き、図10(A)のように主走査方
向の位置が各レーザビームで不一致の時は、図10
(B)のように一致するよう、書き出しタイミングを調
整する。
【0040】この一連の初期調整作業が終了した段階
で、各レーザビームA、Bを走査させ、レーザビームA
を検出するビーム検出器30Aから出力される書き出し
位置設定出力信号34AとレーザビームBを検出するビ
ーム検出器30Bから出力される書き出し位置設定出力
信号34Bの時間差をベースクロック66とカウンタ6
8を用いてカウントし、その結果をセレクタ72を介し
てメモリ70に記憶する。
【0041】この各ビーム検出器30A、30Bは各レ
ーザビームA、Bの検出タイミングが初期状態から差を
生じるよう配設されている。
【0042】また、この時前述した方法を用い、レーザ
ビームAを検出するビーム検出器30Aのフォトダイオ
ード31Aaの出力値Vaをピークホールドした値とレ
ーザビームBを検出するビーム検出器30Bのフォトダ
イオード30Bの出力値をピークホールドした値の差も
比較器35で比較しメモリ70に記憶する。
【0043】この後、光走査装置10が搭載された画像
記録装置の使用環境が一定で、かつ外部からの衝撃振動
が加わらなければ、初期調整によって調整された継ぎ目
画像は乱れることはない。しかし実際には、使用環境の
変化や機内の温度変化や搬送時の振動衝撃によって微小
ながら光走査装置10を構成する光学部材の位置関係が
変動するため、各走査レーザビームの位置関係が初期調
整状態から変化し、継ぎ目部画像に乱れを生じる。
【0044】そこで、本実施例では以下に説明する方法
にて各レーザビームの位置変動を補正し、継ぎ目部画質
を初期調整状態画質に維持している。
【0045】図9に副走査方向の継ぎ目補正制御のブロ
ック図を示す。外乱要因により各レーザビームの位置が
副走査方向に変動し、各レーザビームA、Bの副走査方
向の相対位置が変動したとすると、図4に示すように各
レーザビームを検知するビーム検出器に入射する光量が
変化する。すなわち各ビーム検出器30A、30Bのフ
ォトダイオード出力のピークホールドの出力値Va、V
bも各ビーム検出器30A、30Bで変動し、初期調整
後にメモリー70に記憶した各検出器のピークホールド
の出力値差が変化する。この初期状態のピークホールド
の出力値差と変動後のピークホールドの出力値差を演算
制御部74で比較演算処理し、反射鏡18Bに設けられ
た角度調整機構22の圧電アクチュエータ駆動回路76
に制御信号を送る。圧電アクチュエータ駆動回路76は
制御信号に応じて圧電アクチュエータ56への印加電圧
を調整し、反射鏡18Bの副走査方向の角度を調整す
る。
【0046】次に、図8に示すブロック図を参照して、
副走査方向補正と同時に行われる主走査方向の継ぎ目補
正制御を説明する。
【0047】各レーザビームA、Bの位置が主走査方向
に変動すると、各レーザビームA、Bを検知する各ビー
ム検出器30A、30Bの主走査方向の書き出し位置を
設定する出力信号34A、34Bの出力タイミング差は
初期状態から変化する。これらより、初期状態の各ビー
ム検出器30A、30Bの主走査方向の書き出し位置を
設定する出力信号34A、34Bの差をベースクロック
66を用いカウントし記憶したカウント値と変動後のカ
ウント値を比較演算部78で比較し、それらの差の情報
を画像記録装置全体のコントロールをつかさどるMCU
(Main Control Unit)80に送り、
半導体レーザ駆動回路82を操作して、レーザビームB
の書き出しタイミングを制御することにより主走査方向
の継ぎ目部分を初期状態と同じ状態に補正する。
【0048】本実施例の補正制御では一方のレーザビー
ムAを基準とし主走査方向及び副走査方向に補正を行う
ものである。すなわち各レーザビームA、Bの相対位置
関係を初期状態、つまり継ぎ目部で正確に継がるよう補
正している。ここで基準としているレーザビームAが変
動しても継ぎ目部画像の乱れはなく、画像全体の位置が
僅かに変動するだけで実用上問題ないが、更に基準とし
ているレーザビームAの変動も補正したい時は角度調整
機構22を反射鏡18Aに取付けてもよい。
【0049】なお、本形態では、レーザービームが2つ
あるタイプで説明したが、2つ以上であって、同じよう
に走査線の主走査方向及び副走査方向の補正することが
できる。
【0050】
【発明の効果】本発明は上記構成としたので、レーザプ
リンタやディジタル複写機などの画像記録装置が使用環
境の変化や機内の温度変化や搬送時の振動衝撃をうけて
も、最も画像形成上重要な各分割走査線の継ぎ目部分
を、極めて簡単な構造と制御手段で、継ぎ目を一致させ
画像の品質を一定に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本形態に係わる光走査装置の概略構成を示す平
面図である。
【図2】本形態に係わる光走査装置の概略構成を横から
見た図である。
【図3】本形態に係わるビーム検出器の概略構成及び動
作を説明する概念図である。
【図4】本形態に係わるビーム検出器で検出された光量
の変動を示すグラフである。
【図5】本形態に係わるビーム検出器の出力信号を説明
するグラフである。
【図6】本形態に係わる角度調整機構を示した概略構成
図である。
【図7】主走査方向の書き出し位置設定信号の比較処理
を説明する図である。
【図8】主走査方向の継ぎ目補正制御の概略構成を示す
ブロック図である。
【図9】副走査方向の継ぎ目補正制御の概略構成を示す
ブロック図である。
【図10】初期調整用の画像パターンを示す図である。
【図11】従来の光走査装置の構成を示す模式図であ
る。
【図12】従来の分割走査式光走査装置の構成を示す模
式図である。
【符号の説明】
12 光源(半導体レーザ) 18 反射鏡 20 回転多面鏡 22 角度調整機構(角度調整手段) 26 反射鏡 28 感光体ドラム(被走査媒体) 30 ビーム検知器(ビーム検出手段) 32 フィルタ 74 演算制御部(第1制御手段) 80 MCU(第2制御手段)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の光源からレーザービームを一つの
    回転多面鏡の同一面へ異なった入射角度で入射させ、回
    転多面鏡で偏向し被走査媒体の表面を主走査方向に沿っ
    て分割走査する光走査装置において、 前記光源の数に対応して各レーザービームの走査開始側
    へ配置されたビーム検出手段と、前記回転多面鏡によっ
    て偏向されたレーザービームを反射して、前記被走査媒
    体の表面で各走査線の継ぎ目を一致させると共に、各レ
    ーザビームの走査開始端が前記ビーム検出手段へ入射可
    能な位置に配置された複数の反射鏡と、を有することを
    特徴とする光走査装置。
  2. 【請求項2】 前記ビーム検出手段に向かうレーザビー
    ムの光路途中に設けられ、副走査方向に透過率が異なる
    フィルタと、複数の前記ビーム検出手段により検出され
    た光量の検出差を算出し、この検出差と記憶された初期
    差とを比較する第1制御手段と、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。
  3. 【請求項3】 前記光源と前記回転多面鏡との光路途中
    に設けられ、レーザービームを反射して回転多面鏡へ向
    かわせる反射鏡の副走査方向の傾きを、前記第1制御手
    段からの出力信号に基づいて変化させる角度調整手段を
    有す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】 複数の前記ビーム検出手段により検出さ
    れた主走査方向の走査開始端の位置検出信号の検出差と
    記憶された初期差を比較し、その差に応じてレーザービ
    ームの書き出しタイミングを制御する第2制御手段を設
    けたことを特徴とする請求項1〜3記載の何れかに記載
    の光走査装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018097086A (ja) * 2016-12-09 2018-06-21 キヤノン株式会社 光走査装置及びそれを備える画像形成装置

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JP2018097086A (ja) * 2016-12-09 2018-06-21 キヤノン株式会社 光走査装置及びそれを備える画像形成装置

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