JPH10239604A

JPH10239604A - カスケード走査光学系の同期装置

Info

Publication number: JPH10239604A
Application number: JP9353254A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Takano; 正寿高野; Eiji Takasugi; 英次高杉; Shinji Kikuchi; 信司菊地; Tsutomu Sato; 勉佐藤; Hiroyuki Saito; 裕行齋藤; Yoshiyuki Araki; 佳幸荒木; Mitsunori Iima; 光規飯間; Takashi Sasaki; 隆佐々木; Takayuki Iizuka; 隆之飯塚
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【目的】カスケード走査光学系における一対の走査レー
ザビームの副走査方向のずれを防止できるカスケード走
査光学系の同期装置を提供する。【構成】一対のポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂそれぞれ
によって偏向した走査レーザビームによって描画面の異
なる領域を主走査するレーザ走査光学系２０Ａ、２０Ｂ
を一対備えたカスケード光学系であって、一対のポリゴ
ンミラー２４Ａ、２４Ｂの各反射面Ａ〜Ｆ、ａ〜ｆによ
る走査レーザビームの副走査方向位置を面倒れ量データ
として位置検出器３１Ａ、３１Ｂで検出し、面倒れデー
タメモリ７３Ａ、７３Ｂにメモリし、さらにこれらの面
倒れ量データをミラー面位置比較演算回路７７で比較
し、同期する反射面の面倒れ量差が全体として最も少な
くなる同期順を検出してポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂ
の同期する反射面を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、一対のレーザ走査光学系
を主走査方向に並べ、同期させて駆動することにより、
広い走査幅を得ることができるカスケード走査光学系に
関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】この種のカスケード光学
系を構成するレーザ走査光学系は、例えば特開昭６１−
１１７２０号公報が提案している。各レーザ走査光学系
は、レーザ光源、偏向器としてのポリゴンミラー（多面
鏡）、ｆθレンズを備えており、この一対のレーザビー
ム光学系の走査レーザビームは、同一の感光体ドラム
（被走査面）の同一の周方向位置（副走査方向位置）で
あって、異なる軸方向領域（異なる主走査方向領域）を
照射して主走査方向に移動し、その軌跡が一本の描画ラ
インを形成する。一対の走査レーザビームは、このよう
に描画ラインを走査しているときに所定の描画データに
基づいて変調され、所定の画像をドットの集合として記
録する。そして、この主走査方向の描画を副走査方向位
置を変えて繰り返すことで、所定の二次元領域に画像を
記録している。

【０００３】このようなカスケード走査光学系の基本的
な問題点の一つは、複数の走査レーザビームの継ぎ目
（境界、接続部）を如何に正確に確保するかにある。ポ
リゴンミラーの各反射面は、僅かながら面倒れを生じて
いることがある。また、ポリゴンミラーは、回転時に軸
がぶれて、面倒れと同様の現象を生じることもある。す
なわち、同一の主走査方向を走査する一対のレーザ走査
光学系のポリゴンミラーの面倒れ量が異なると、一対の
走査レーザビームが僅かに副走査方向にずれて、継ぎ目
に段差を生じてしまう。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、カスケード走査光学系におけ
る一対の走査レーザビームの副走査方向のずれを防止で
きるカスケード走査光学系の同期装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【発明の概要】カスケード走査光学系においてポリゴン
ミラーの面倒れ量を測定すると、一定の周期性があるこ
とが分かった。本発明は、この周期性に着目してなされ
たものである。すなわち本発明は、レーザビームを多面
鏡によって偏向した走査レーザビームによって描画面の
異なる領域を主走査する走査光学系を一対備えたカスケ
ード光学系であって、一対の多面鏡の各反射面の面倒れ
量をそれぞれ測定する測定手段、および、前記測定手段
によって測定した一対の多面鏡の面倒れ量の一致度が全
体として最も良好な状態で前記主走査をするように、同
期する一対の多面鏡の反射面を決める同期手段、を備え
たことに特徴を有する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明を説明
する。図示実施の形態は、本発明のカスケード走査光学
系をレーザビームプリンタの感光体ドラム１０へのレー
ザ走査光学系に適用したものである。図１、図２に示す
ように、一対のレーザ走査光学系２０Ａ、２０Ｂは、走
査レーザビームの感光体ドラム１０への入射角度が、走
査位置によって変化する非テレセントリック系である。
一対のレーザ走査光学系２０Ａ、２０Ｂは、レーザコリ
メータユニット２１Ａ、２１Ｂ、シリンドリカルレンズ
２３Ａ、２３Ｂ、ポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂ、ｆθ
レンズ２５Ａ、２５Ｂ、補助レンズ２６Ａ、２６Ｂ、全
反射ミラー２７Ａ、２７Ｂを共通要素とし、感光体ドラ
ム１０の軸方向に位置を異ならせてケーシング３５に支
持されている。

【０００７】レーザコリメータユニット２１Ａ、２１Ｂ
のレーザ光源ＬＤからの出射レーザビームは、内蔵のコ
リメータレンズによって平行光束とされており、副走査
方向にパワーを持つシリンドリカルレンズ２３Ａ、２３
Ｂにより線像とされてポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂに
入射する。ポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂが回転する
と、ｆθレンズ２５Ａ、２５Ｂ及び補助レンズ２６Ａ、
２６Ｂを介して全反射ミラー２７Ａ、２７Ｂに入射し、
全反射ミラー２７Ａ、２７Ｂで反射した走査レーザビー
ムが円形のスポットを感光体ドラム１０上に形成する。
そして、ポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂが回転すると、
走査レーザビームの円形スポットが感光体ドラム１０上
を主走査方向に直線的に移動する。一対のレーザスポッ
トの移動軌跡は、連続した一対の描画ラインを形成する
が、走査レーザビームはこのレーザスポットの移動中
に、所定の描画データに基づいてオンオフ変調され、感
光ドラム１０上に潜像を形成する。

【０００８】なお、補助レンズ２６Ａ、２６Ｂは、主に
主走査方向と直交する副走査方向にパワーを持ち、線状
の光束断面を円形に整形するもので、小型化のために省
略する場合もある。この場合には、ｆθレンズ２５Ａ、
２５Ｂにその副走査方向のパワーを持たせる。図２で
は、補助レンズ２６Ａ、２６Ｂの図示を省略している。

【０００９】この例では、ポリゴンミラー２４Ａ、２４
Ｂはそれぞれ、感光体ドラム１０の中心から外側への反
対方向にレーザビームを走査させるように、互いに反対
方向に回転駆動される。ケーシング３５には、ポリゴン
ミラー２４Ａ、２４Ｂが回転するとき、各反射面で反射
し、ｆθレンズ２５Ａ、２５Ｂを透過したレーザビーム
が、感光体ドラム１０に入射する前に入射する位置にミ
ラー２８Ａ、２８Ｂが設けられ、このミラー２８Ａ、２
８Ｂで反射したレーザビームは、書き出し制御用のビー
ムディテクタ（ＢＤ）２９Ａ、２９Ｂにそれぞれ入射す
る。レーザビームがビームディテクタ（ＢＤ）２９Ａ、
２９Ｂに入射した時を基準時として描画開始までの遅延
時間、すなわち描画開始タイミングが制御される。な
お、通常、ビームディテクタ（ＢＤ）２９Ａ、２９Ｂ検
出時から描画開始までの間は、レーザビームが感光体ド
ラム１０に入射して潜像を形成することのないように、
レーザ光源ＬＤはオフされる。

【００１０】レーザコリメータユニット２１Ａ、２１Ｂ
から射出されるレーザビームは、図示しないプロセッサ
ーにより、ビームディテクタ（ＢＤ）２９Ａ、２９Ｂ入
射後、所定の遅延時間後、描画データに基づき描画変調
（オンオフ変調あるいは強度変調）され、回転駆動され
る感光体ドラム１０上に、所要の潜像による印字パター
ンを描く。感光体ドラム１０上に描かれた潜像は、周知
の電子写真法により現像され、普通紙上に転写定着され
る。すなわち、レーザ走査光学系２０Ａからの走査レー
ザビーム（のドット）の書き出し始点と、レーザ走査光
学系２０Ｂからの走査レーザビーム（のドット）の書き
出し始点とが、感光体ドラム１０の中心（走査の継ぎ
目）に正しく隣り合い、その後互い外側（反対方向）に
走査されるように、描画開始タイミングおよびポリゴン
ミラー２４Ａ、２４Ｂの回転を制御することにより、感
光体ドラム１０上に、連続した一本の直線を描画でき
る。よって、レーザコリメータユニット２１Ａ、２１Ｂ
のレーザ光源ＬＤを描画データに従ってオンオフさせ、
ポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂを連続回転させるととも
に、感光体ドラム１０に回転方向の送りを与えることに
より、感光体ドラム１０上に所望の潜像を描き、これを
現像することで所要のレーザビーム印刷を行なうことが
できる。

【００１１】ポリゴンミラー２４Ａと２４Ｂの各反射面
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、
僅かながら面倒れを生じていることがある。この面倒れ
は、レーザビームによる感光体ドラム１０上の描画ライ
ンの副走査方向位置ずれを生じさせる。つまり、主走査
方向の一直線上を走査すべき一対のポリゴンミラー２４
Ａ、２４Ｂの反射面の面倒れ量が相違すると、一対の走
査レーザビームによる一対の描画ラインが副走査方向に
ずれてしまう。本発明は、この副走査方向のずれを最小
限にすることに特徴を有する。

【００１２】まず、各ポリゴンミラー２４Ａと２４Ｂの
各反射面Ａ〜Ｆとａ〜ｆの面倒れ量を、各反射面で偏向
された走査レーザビームの副走査方向位置として位置検
出器（ＰＳＤ）３１Ａ、３１Ｂにより検出する。検出し
た各ポリゴンミラー２４Ａと２４Ｂの各反射面Ａ〜Ｆと
ａ〜ｆの面倒れ量を副走査方向位置ずれとしてグラフ化
して図３に示した。この各反射面Ａ〜Ｆとａ〜ｆの副走
査方向位置ずれは、一定の周期を有し、SIN 曲線を描く
傾向がある。そこで、この一対のSIN 曲線の位相が最も
合致する位置を検出する。、そして、そのときに対応す
る反射面Ａ〜Ｆとａ〜ｆとで同一の主走査方向を描画す
るようにポリゴンミラー２４Ａと２４Ｂの回転を同期さ
せる。図示実施例の場合は、反射面Ａに反射面ｅを同期
させれば、各ポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂの各反射面
による走査レーザビームの副走査方向位置ずれがほぼ無
くなることが分かる。

【００１３】この処理を実現するカスケード走査装置の
構成を図４にブロックで示した。第１、第２ポリゴンミ
ラー２４Ａ、２４Ｂをそれぞれ回転駆動する第１、第２
モータユニット５５Ａ、５５Ｂは、起動時はクロック５
１から出力され、分周回路５３で分周された同一のクロ
ックで駆動される。第１、第２ポリゴンミラー２４Ａ、
２４Ｂの回転が安定し、ＰＬＬ（Phase-Locked Loop ）
がかかると、第１ビームディテクタ２９Ａによる検出時
を基準として第２ビームディテクタ２９Ｂの検出出力に
基づいて、第２ポリゴンミラー２４Ｂの回転速度、した
がって第２のモータユニット５５Ｂの回転速度を調整す
る。

【００１４】第１、第２ビームディテクタ２９Ａ、２９
Ｂは、走査レーザビームを受光したときに検出信号を、
対応する第１、第２周期検出回路５７Ａ、５７Ｂおよび
位相比較器５９に出力する。位相比較器５９は、第１、
第２ビームディテクタ２９Ａ、２９Ｂの出力を入力して
位相差を検出し、位相差に応じた電圧をＬＰＦ６１に出
力する。位相比較器５９は、第２ビームディテクタ２９
Ｂの位相の方が遅れている場合には正の位相差電圧を出
力し、第２ビームディテクタ２９Ｂの位相の方が進んで
いる場合には負の位相差電圧を出力する。

【００１５】ＬＰＦ(Low Pass Filter) ６１は、入力し
た位相差電圧をその周期（パルス幅）に応じたＤＣ電圧
に変換して電圧制御発振器（ＶＣＯ(Voltage Controlle
d Oscillator) ）６３に出力する。電圧制御発振器６３
は、入力したＤＣ電圧に応じて出力クロックの周波数を
変更する。本実施の形態では、電圧制御発振器６３は、
入力電圧が高いと高い周波数のクロックを出力し、入力
電圧が低いと低い周波数のクロックを出力する。この電
圧制御発振器６３の出力クロックを受けたマルチプレク
サ６７は、分周回路５３の出力クロックの位相を促進ま
たは遅延調節してモータユニット５５Ｂに出力する。こ
れによって、第１ポリゴンミラー２４Ａに対して第２ポ
リゴンミラー２４Ｂの位相が遅れている場合は第２モー
タユニット５５Ｂの回転速度が上がり、第２ポリゴンミ
ラー２４Ｂの位相が進んでいる場合は第２モータユニッ
ト５５Ｂの回転速度が落ちる。

【００１６】第１、第２位置検出器３１Ａ、３１Ｂは、
走査レーザビームを受光してその副走査方向の照射位置
を検出する一次元位置検出素子である。第１、第２位置
検出器３１Ａ、３１Ｂの出力電圧は、それぞれ第１、第
２Ａ／Ｄ変換器７１Ａ、７１Ｂでディジタル信号に変換
され、各反射面Ａ〜Ｆ、ａ〜ｆの面倒れ量データとして
面倒れ量データメモリ７３にメモリされる。測定は最低
１回、精度を高めるためには複数回測定して平均値をメ
モリする。

【００１７】各反射面Ａ〜Ｆ、ａ〜ｆの面倒れ量データ
メモリ後、ミラー面位置検出器７５Ａ、Ｂは、定速回転
しているポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂの面倒れ量を位
置検出センサ３１Ａ、３１Ｂによって測定し、Ａ／Ｄ変
換器７１Ａ、７１Ｂで変換した面倒れ量データを、面倒
れ量データメモリ７３Ａ、７３Ｂから読み出した面倒れ
量データと比較して、位置検出器３１Ａ、３１Ｂに入力
した走査レーザビームに対応する反射面を検出し、その
反射面データをミラー面位置比較演算回路７７に出力す
る。

【００１８】ミラー面位置比較演算回路７７は、第１、
第２ミラー面位置検出回路７５Ａ、７５Ｂが検知した面
データに対応する面倒れ量データをデータメモリ７３
Ａ、７３Ｂから読み出して比較し、位相差を検出する。
つまり、反射面Ａ〜Ｆに対して面倒れ量が最も一致する
反射面ａ〜ｆの順序を求める。そして、第１のポリゴン
ミラー２４Ａの反射面Ａ〜Ｆを基準として、この反射面
Ａ〜Ｆに対応する第２のポリゴンミラー２４Ｂの反射面
ａ〜ｆの回転（位相）ずれを位相差電圧に変換してＬＰ
Ｆ６１に出力する。

【００１９】ＬＰＦ６１は、入力した位相差の大きさに
応じたＤＣ電圧に変換して電圧制御発振器６３に出力
し、電圧制御発振器６３は入力したＤＣ電圧に応じて出
力クロックの周波数を変更する。この電圧制御発振器６
３の出力クロックによって、第２モータ制御回路５５Ｂ
の回転速度が上がり、または落ちて第１のポリゴンミラ
ー２４Ａの反射面Ａと同期する第２のポリゴンミラー２
４Ｂの反射面ａ〜ｆが変わる。そして、第１、第２ポリ
ゴンミラー２４Ａ、２４Ｂの同期する反射面Ａ〜Ｆ、ａ
〜ｆの面倒れ量データが近似ないしほぼ一致すると、ミ
ラー面位置比較回路７７は、この位相（面順序）を維持
するように位相差電圧の出力を停止する。以上で反射面
の回転同期順序調整処理、すなわち、第１、第２ポリゴ
ンミラー２４Ａ、２４Ｂの位相調整処理は終了し、以後
は、位相比較器５９の出力によって同期が維持される。

【００２０】図３では、第１のポリゴンミラー２４Ａの
面順序Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ａ、…を基準にする
と、第２のポリゴンミラー２４Ｂの面順序はｅ、ｆ、
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、…になる。つまりミラー面位置比
較演算回路７７は、反射面Ａに対して反射面ｅが同期す
るように第２のポリゴンミラー２４Ｂの回転速度を調整
し、同期したら、その同期状態を維持するように、第
１、第２ポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂの回転を調節す
る。

【００２１】反射面の回転同期順序調整のためにミラー
面位置比較演算回路７７が反射面Ａ〜Ｆとａ〜ｆの面倒
れ量の位相（周期性）差を演算する方法としては、例え
ば以下の実施例がある。［第１の方法］各ポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂの６個
の反射面の面倒れ量データの中で、最大の面倒れ量デー
タが得られた反射面をレベル３とし、他の反射面には、
この最大値が得られた反射面から時間的に発生する順に
レベル４、５、６、１、２と割り振る。図３では、反射
面Ｂ、ｆが３になる。第１ポリゴンミラー２４Ａにおい
て最大面倒れ量を検出したときの第２ポリゴンミラー２
４Ｂの反射面を検出し、第１ポリゴンミラー２４Ａのレ
ベルから第２ポリゴンミラー２４Ｂのレベルを減算す
る。この演算結果の絶対値は、位相差が大きいほど大き
な値になるので、演算の結果に基づいて第２ポリゴンミ
ラー２４Ｂの回転数変化量を決め、演算結果の符号によ
って位相が進んでいるのか遅れているのか、つまり回転
数の増減が判断できる。そして、演算結果が０になった
ところで、調整が終了する。なお、この場合は、面倒れ
量データが最も小さい面を基準にしていもよい。

【００２２】［第２の方法］本発明の第２の回転同期順
序調整方法では、各反射面Ａ〜Ｆの面倒れ量データから
反射面ａ〜ｆの面倒れ量データを減算し、各減算値の絶
対値の和が最小になるように、第１ポリゴンミラー２４
Ａの反射面Ａに同期する第２ポリゴンミラー２４Ｂの反
射面ａ〜ｆを調整する。

【００２３】これらの第１、第２の回転同期順序調整処
理は、電源がオンされてモータ制御回路を起動する毎
に、あるいは起動後は所定時間経過後のアイドル中に実
行する構成でもよい。なお、図において、ＨＳＹＮＣ
（１）、（２）は、主走査方向のデータ書き込み開始基
準信号である。遅延回路８１は、第１走査光学系に対す
る第２走査光学系の走査時間の遅れ量の初期値を設定す
る回路であって、メモリ７９にメモリされた遅延量に基
づいてＨＳＹＮＣ（２）を出力する。基準の遅延量は、
予め測定されてメモリ７９にメモリされている。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り請求項１に
記載の発明は、一対の多面鏡を備えたカスケード光学系
であって、一対の多面鏡の各反射面の面倒れ量をそれぞ
れ測定する測定手段および、前記測定手段によって測定
した一対の多面鏡の面倒れ量の一致度が全体として最も
良好になる反射面でカスケードするように一対の多面鏡
の同期する反射面を決める同期手段を備えたので、一対
の多面鏡による一対の走査レーザビームの副走査方向の
ずれを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したカスケード走査光学系の一実
施の形態の概要を示す斜視図である。

【図２】同カスケード走査光学系による走査の様子を示
す図である。

【図３】同カスケード走査光学系の一対のポリゴンミラ
ーの各面の面倒れ量をグラフ化して示す図である。

【図４】本発明を適用したカスケード走査光学系同期装
置の回路構成の一実施の形態ををブロックで示す図であ
る。

【符号の説明】

１０感光体ドラム２０Ａ２０Ｂレーザ走査光学系２４Ａ２４Ｂポリゴンミラー（多面鏡）２９Ａ２９Ｂビームディテクタ（ＢＤ）３１Ａ３１Ｂ位置検出器（ＰＳＤ、位置検出手段）７３Ａ７３Ｂ面倒れ量データメモリ７５Ａ７５Ｂミラー面位置検出器７７ミラー面位置比較演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤勉東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者齋藤裕行東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者荒木佳幸東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者飯間光規東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者佐々木隆東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者飯塚隆之東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームを多面鏡によって偏向した
走査レーザビームによって描画面の異なる領域を主走査
する走査光学系を一対備えたカスケード光学系であっ
て、一対の多面鏡の各反射面の面倒れ量をそれぞれ測定する
測定手段；および、前記測定手段によって測定した一対の多面鏡の面倒れ量
の一致度が全体として最も良好な状態で前記主走査する
ように、同期する一対の多面鏡の反射面を決める同期手
段；を備えたことを特徴とするカスケード走査光学系の
同期装置。
【請求項２】請求項１に記載のカスケード走査光学系
の同期装置は、前記一対の走査光学系の走査レーザビー
ムを前記描画面外で受光して前記主走査方向と直交する
方向の走査位置を検知して面倒れ量を測定する一対の面
倒れ量測定手段と、一対の面倒れ量測定手段が測定した
各反射面の面倒れ量をメモリするメモリ手段と、このメ
モリ手段にメモリした一方の多面鏡の各反射面の面倒れ
量を他方の多面鏡の各反射面の面倒れ量と比較して面倒
れ量の差が最も小さくなる同期面を決める比較演算手段
とを備えたカスケード走査光学系の同期装置。
【請求項３】請求項１または２に記載のカスケード走
査光学系の同期装置は、この装置の電源がオフからオン
される毎に前記面倒れ量を測定して前記同期面を決める
カスケード走査光学系の同期装置。