JPH10244708A

JPH10244708A - カスケード走査光学系を備えた記録装置

Info

Publication number: JPH10244708A
Application number: JP9359148A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Araki; 佳幸荒木; Yoshio Sawada; 好雄澤田; Masatoshi Takano; 正寿高野; Shinji Kikuchi; 信司菊地; Tsutomu Sato; 勉佐藤; Eiji Takasugi; 英次高杉; Takashi Sasaki; 隆佐々木; Mitsunori Iima; 光規飯間; Takayuki Iizuka; 隆之飯塚
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1998-09-14

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
ザビームの主走査方向および副走査方向のドットずれを
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感光ドラム
１０の同一周方向位置において隣接する異なる軸方向領
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、上記感光ドラム１０
の軸方向領域を走査する前の各走査レーザビームを受光
して走査タイミングを検出するビームディテクタと、一
対のポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂの一方を定速駆動
し、他方を上記ビームディテクタの検出タイミングに基
づいて速度調整する位相比較器５９、ＬＰＦ６１および
ＶＣＯ６３を備えた同期回転制御手段を設けた。

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を
備えた記録装置に関する。

【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、偏光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が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）に照射さ
れる。

【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つなぎ目
（境界、接続部）を如何に正確に確保するかにある。す
なわち、各レーザ走査光学系が非テレセントリック系で
あれば、僅かな被走査面の位置ずれによって、複数の走
査レーザビームのつなぎ目が主走査方向にずれ、隙間ま
たは重なりを生じてしまう。例えば、図５に、一対の走
査レーザビームのドットを符号３０Ａ、３０Ｂ、描画面
のつなぎ目を符号３１で示したように、従来のカスケー
ド走査光学系は、一対のポリゴンミラーが独立回転する
ため、回転速度にずれを生じると、書き込み開始時間に
もずれを生じて、一方のドット３０Ａを基準にすると、
他方のドット３０Ｂが、主走査方向、副走査方向にずれ
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
る一対のレーザ走査光学系の走査レーザビームのつなぎ
目が主走査方向にも副走査方向にもずれないカスケード
走査光学系を備えた記録装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【発明の概要】本発明は、一対のレーザ走査光学系によ
る走査レーザビームが、単一の回転被走査媒体上の同一
の周方向位置で隣接する異なる軸方向領域をその境界点
側から離反する方向に走査して描画するカスケード走査
光学系を備えた記録装置において、走査レーザビームを
偏向して、上記軸方向領域を隣接する軸方向領域の境界
点から離反する方向に走査させるポリゴンミラーと、上
記各レーザ走査光学系のポリゴンミラーを回転駆動させ
るモータユニットと、上記軸方向領域の境界点を走査す
る前に上記各走査レーザビームの通過を検出するビーム
ディテクタと上記一方のモータユニットを一定速回転さ
せる定速制御手段と、上記一方のビームディテクタの検
出時を基準として、他方のビームディテクタの検出時が
同期するように、上記他方のモータユニットの回転速度
を調整する回転制御手段と、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２３
Ａ、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１
０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】このカスケード走査光学系の制御系の構成
を図２にブロックで示した。第１、ポリゴンミラー２４
Ａを回転駆動する第１モータユニット５５Ａは、起動時
は、クロック回路５１から出力され、分周回路で分周さ
れたクロックで同期駆動される。初期状態においては位
相比較器５９にビームディテクタ２９Ａと第２ビームデ
ィテクタ２９Ｂから信号が入力されないため、ＶＣＯ６
３の入力はmin になる。したがってＶＣＯ６３出力もmi
n となり、このmin 出力が第２ポリゴンミラー２４Ａを
回転駆動する第２モータユニット５５Ｂに入力される
（図３参照）。

【００１２】ポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂの回転が安
定し、第１、第２モータユニット５５Ａ、５５ＢにＰＬ
Ｌ（Phase-Locked Loop ）制御がかかると、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の回転を、つまり第２のモータユニット５
５Ｂの回転速度を調整する。なお、第１、第２モータユ
ニット５５Ａ、５５Ｂはスピンドルモータを備え、この
スピンドルモータのスピンドルにポリゴンミラー２４
Ａ、２４Ｂが直接固定されている。

【００１３】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。さらに第２ビームディテク
タ２９Ｂの検出信号は、遅延回路８１に出力される。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、位相差電圧を
ＬＰＦ６１に出力する。

【００１４】AND ゲート６９には、第１モータユニット
５５ＡからのＰＬＬ制御によるロック信号が入力されて
いる。AND ゲート６９は、第２モータユニット５５Ｂか
らロック信号が出力されたときに、ロックアウト信号を
プロセッサ９０に出力する。プロセッサ９０は、このロ
ックアウト信号が出力されたら、描画処理を実行する。

【００１５】図４には、第１、第２ビームディテクタ２
９Ａ、２９Ｂの検出出力と、位相比較器５９の出力電圧
との関係をタイミングチャートにして示してある。ここ
で、第２ビームディテクタ２９Ｂの位相の方が遅れてい
る場合には、位相比較器５９は正の位相差電圧を出力し
（図４参照）、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、位相比較器５９は負の位相差電
圧を出力する。

【００１６】ローパスフィルタ（ＬＰＦ(Low Pass Filt
er) ）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（Ｖ
ＣＯ(Voltage Controlled Oscillator) ）６３に出力す
る。ＶＣＯ６３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。ＶＣＯ６３が出力したクロッ
クは第２モータユニット５５Ｂに入力され、第２モータ
ユニット５５Ｂは、このクロックに基づいた速度で回転
する。この実施の形態では、ＶＣＯ６３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２４
Ｂ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。このように本実施の形態では、クロック５
１、分周回路５３およびＰＬＬ制御により動作するモー
タユニット５５Ａによって定速回転制御手段を構成し、
位相比較器５９、ＬＰＦ６１およびＶＣＯ６３によって
同期回転制御手段を構成している。

【００１７】以上の通り、第１、第２ビームディテクタ
２９Ａ、２９Ｂを介して位相比較器５９が出力した位相
差電圧は、ＬＰＦ６１において位相差に応じたＤＣ電圧
に変換され、ＶＣＯ６３においてＤＣ電圧に応じた周波
数のクロックに変換され、このＶＣＯ６３の出力クロッ
クによって第２モータユニット５５Ｂの回転速度が調整
される。第２ビームディテクタ２９Ｂによって走査レー
ザビームを受光するタイミングが変動する。本実施の形
態では、一対の走査レーザビームの受光タイミングが一
致するように調整する。

【００１８】また、第１、第２ビームディテクタ２９Ａ
の検出出力は、水平同期信号（書き出し位置同期信号）
ＨＳＹＮＣとして、プロセッサー９０に出力され、各水
平ラインの描画開始タイミング信号として利用される。
つまり、プロセッサー９０は、水平同期信号ＨＳＹＮＣ
を入力した時を基準にして、１水平方向（主走査方向）
の描画を行うのである。

【００１９】以上の通り本発明の実施の形態によれば、
ポリゴンミラー２４Ａ、２４Ｂを第１、第２モータユニ
ット５５Ａ、５５ＢのＰＬＬ制御によって同期回転させ
る一方、位相差を生じたとき、つまりポリゴンミラー２
４Ａ、２４Ｂが回転速度差を生じたときには、その位相
差を位相比較器５９で検出し、その位相差に応じたクロ
ックを、ＬＰＦ６１およびＶＣＯ６３で生成し、そのク
ロックによって第２モータユニット５４Ｂを駆動制御し
て位相差を無くすので、第１、第２レーザ走査光学系２
０Ａ、２０Ｂによる描画面のつなぎ目に主走査方向の重
複や空白が無く、副走査方向のずれもない高精度の描画
ができる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り本発明は、
一対のポリゴンミラーによって偏向される走査レーザビ
ームが、単一の回転被走査媒体上の同一の周方向位置で
隣接する異なる軸方向領域をその境界点側から離反する
方向に走査して描画するカスケード走査光学系を備えた
記録装置において、一対のポリゴンミラーの回転を同期
制御する一方、一方の回転を基準にして他方の回転を調
整するので、一対の走査レーザビームのつなぎ目に主走
査方向の重複や離反がなく、副走査方向のずれがない高
精度のカスケード走査光学系を得ることができる。

【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】本発明を適用したカスケード走査光学系の制御
回路構成の一実施例をブロックで示す図である。

【図３】同制御回路の電圧制御回路発振器の入力電圧と
出力周波数との関係をグラフで示す図である。

【図４】同カスケード走査光学系のビームディテクタの
タイミングチャートを示す図である。

【図５】同カスケード走査光学系のつなぎ目における一
対の走査レーザビームの状態を示す図である。

【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２９Ａ２９Ｂビームディテクタ（ＢＤ）５５Ａ５５Ｂモータユニット５９位相比較器６１ＬＰＦ６３ＶＣＯ６７マルチプレクサ７９メモリ９０プロセッサー（描画手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊地信司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)発明者高杉英次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】一対のレーザ走査光学系による走査レー
ザビームが、単一の回転被走査媒体上の同一の周方向位
置で隣接する異なる軸方向領域をその境界点側から離反
する方向に走査して描画するカスケード走査光学系を備
えた記録装置において、走査レーザビームを偏向して、上記軸方向領域を隣接す
る軸方向領域の境界点から離反する方向に走査させるポ
リゴンミラーと、上記各レーザ走査光学系のポリゴンミラーを回転駆動さ
せるモータユニットと、上記軸方向領域の境界点を走査する前に上記各走査レー
ザビームの通過を検出するビームディテクタと、上記一方のモータユニットを一定速回転させる定速制御
手段と、上記一方のビームディテクタの検出時を基準として、他
方のビームディテクタの検出時が同期するように、上記
他方のモータユニットの回転速度を調整する同期回転制
御手段と、を備えたことを特徴とするカスケード走査光
学系を備えた記録装置。
【請求項２】上記同期回転制御手段は、上記ビームデ
ィテクタの検出出力時間差を位相差として位相比較器
と、位相比較器が比較した位相差に応じた電圧を出力す
るローパスフィルタと、ローパスフィルタが出力する電
圧に基づいて出力クロック周波数を変える電圧制御発振
器と、上記ビームディテクタの検出出力時間に差がある
ときは上記電圧制御発振器が出力するクロックを上記他
方のモータユニットに出力することを特徴とする請求項
１記載のカスケード走査光学系を備えた記録装置。
【請求項３】上記位相比較器、ローパスフィルタおよ
び電圧制御発振器は、上記位相差が一致するように上記
他方のモータユニットの回転を制御する可変クロックを
出力する請求項２に記載のカスケード走査光学系を備え
た記録装置。
【請求項４】上記ビームディテクタの検出出力時に基
づいて上記走査レーザビームによる描画を開始する描画
手段を備えている請求項１または２記載のカスケード走
査光学系を備えた記録装置。