JPH1195152A - 広域光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査領域間の境界で隣り合う走査線を正確に
接続することができる広域光走査装置を得る。 【解決手段】 感光体１２表面の全走査領域を主走査方
向に分割する境界線Ｋの近傍に一対の光検知センサ２０
ａ，２０ｂを配置し、光検知センサ２０ａ，２０ｂが受
光することにより発せられる同期検知信号に基づいて境
界線Ｋから書き込みを開始し互いに離反する方向へ走査
する一対の走査光学系１１ａ，１１ｂを設けることによ
り、境界線Ｋでの主走査方向のズレをなくすとともに、
経時に倍率に誤差が生じたとしても境界線Ｋにおける画
像の接続状態を維持し、画像の劣化を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体表面の全走
査領域を分割して走査する広域光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、ｆθレンズ等の結像素子を用いて
画像形成を行う光走査装置では、被走査面上のビームス
ポット径のバラツキをある程度の値に抑えるため、走査
半画角は４５度以下に設定される。従って、幅が広い画
像すなわち主走査方向の長さが長い画像の形成を可能に
するためには、得ようとする幅に比例して光路長が長く
なり光走査装置が大型化してしまうという不都合があ
る。

【０００３】この不都合を解決する光走査装置として、
特開昭６０−３５７１２公報記載の発明の従来技術のよ
うな広域光走査装置がある。この広域光走査装置は、全
走査領域を主走査方向に分割し、各走査領域の幅に対応
する複数の走査光学系を主走査方向に平行に並列配置し
たものである。

【０００４】従来の広域光走査装置の一例について、図
５に基づいて説明する。この広域光走査装置１は、感光
体２の全走査幅を二等分し、その境界線上にポリゴンミ
ラー３を配置している。ポリゴンミラー３の両脇には、
光源４ａ，４ｂと、結像光学系５ａ，５ｂと、平面鏡６
ａ，６ｂとが設けられている。感光体２上に画像形成す
る場合には、回転するポリゴンミラー３に光源４ａ，４
ｂからビームが照射され、ポリゴンミラー３で反射され
たビームは、結像光学系５ａ，５ｂを通り、平面鏡６
ａ，６ｂで反射されて、感光体２に静電潜像を書き込
む。

【０００５】このような広域光走査装置によれば、各走
査光学系に割り当てられる走査幅を走査光学系の個数に
よって任意に設定することができるので、光路長を長く
する必要がなく、光走査装置を大型化させることなく幅
が広い画像を形成することが可能となる。例えば、Ａ４
幅に対応する走査光学系を二つ並列配置すれば、Ａ２幅
の画像形成が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】全走査領域を分割した
広域光走査装置では、各走査領域間の境界で、隣り合う
走査線が正確に接続されているかどうかが画像品質を左
右する。接続が不正確である場合には、隣り合う走査線
の端部が離れていて空白の領域が存在したり、又は、境
界付近が隣り合う走査光学系によって重複して走査され
たりすることによって、形成された画像の境界付近に段
差が生じてしまう。

【０００７】特開昭６０−３５７１２公報記載の発明の
広域光走査装置では、走査線の接続不良の原因として、
ポリゴンミラーの角度分割誤差による各走査領域間の走
査開始・終了タイミングのズレに着目し、このタイミン
グが合うように制御することによって走査線の接続不良
を改善することが提案されている。

【０００８】しかし、走査線の接続不良の原因として
は、走査倍率の誤差がある。走査光学系には走査倍率の
誤差が約０．５％あるため、走査線の長さが走査領域の
幅に合わなくなることがある。この場合にはやはり、形
成された画像の境界付近に段差が生じてしまう。

【０００９】本発明は、走査領域間の境界で隣り合う走
査線を正確に接続することができる広域光走査装置を得
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の広
域光走査装置は、画像データが書き込まれる感光体と、
前記感光体表面の走査領域を主走査方向に分割する境界
の近傍に配置された一対の光検知センサと、光源と偏向
器と結像手段と前記光検知センサに対向する反射部とを
有し前記光検知センサが受光することにより発せられる
同期検知信号に基づいて前記境界から書き込みを開始し
互いに離反する方向へ走査する一対の走査光学系とを備
える。

【００１１】したがって、境界から書き込みが開始され
るため、境界における主走査方向のズレがない。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の広
域光走査装置であって、結像手段は副走査方向に曲率を
有するシリンダ面が形成された結像素子を備え、且つ、
前記結像素子は一対の走査光学系により走査される全走
査領域に渡って一体である。

【００１３】したがって、シリンダ面の焦線位置に光が
集束されるため、二つの走査光学系により書き込まれる
画像データの副走査方向の位置合わせが不要になる。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の広域光走査装置であって、一対の偏向器はそれぞ
れ、マグネットが固定されたロータと、前記ロータに取
り付けられたポリゴンミラーと、前記ロータを立設し前
記マグネットの磁極を検出する速度検出素子が固定され
たモータ基板と、前記速度検出素子からの速度検出信号
に基づいて前記ロータの回転速度を制御する速度制御手
段とを備え、少なくとも一方の前記偏向器には同期検知
信号の位相と前記速度検出信号の位相とを相対的に変位
させる調節手段が設けられている。

【００１５】したがって、二つの走査光学系の同期検知
信号が略同時に発せられるように調節手段で同期検知信
号の位相と速度検出信号の位相とを相対的に変位させる
ことによって、副走査方向のズレが防止される。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項３記載の広
域光走査装置であって、マグネットの磁極数はポリゴン
ミラーの面数の整数倍であって、調節手段は各モータ基
板間の回転方向の位置関係を相対的に変更する。

【００１７】したがって、マグネットの磁極とポリゴン
ミラーの面との回転方向の位相差は、ポリゴンミラーの
面によらず一定となり、また、偏向器を取り付ける際、
各光検知センサが略同時に受光するように調節手段によ
って各モータ基板間の回転方向の位置関係を相対的に変
更することにより、同期検知信号が略同時に発せられる
ため、副走査方向のズレが防止される。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項３又は４記
載の広域光走査装置であって、マグネットの磁極数はポ
リゴンミラーの面数の整数倍であって、調節手段は少な
くとも一方の偏向器では前記マグネットに対する前記ポ
リゴンミラーの回転方向の位置を変更する。

【００１９】したがって、マグネットの磁極とポリゴン
ミラーの面との回転方向の位相差は、ポリゴンミラーの
面によらず一定となり、また、偏向器を取り付ける際、
各光検知センサが略同時に受光するように調節手段によ
って少なくとも一方の偏向器におけるマグネットに対す
るポリゴンミラーの回転方向の位置を変更することによ
り、同期検知信号が略同時に発せられるため、副走査方
向のズレが防止される。

【００２０】請求項６記載の発明は、請求項１，２，
３，４又は５記載の広域光走査装置であって、原稿一枚
分の画像データを主走査方向に分割し、境界から書き込
みを開始する。

【００２１】したがって、幅広の画像を形成することが
できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の広域光走査装置の実施の
一形態について、図１〜図４に基づいて説明する。本実
施の形態の広域光走査装置１０では、一対の走査光学系
１１ａ，１１ｂは、広域光走査装置１０に備えられた光
学ハウジング（図示せず）に収納されている。図１に示
すように、感光体１２の全走査領域は中央で二等分さ
れ、その境界線Ｋに対して線対称である位置に一対の偏
向器１３ａ，１３ｂが設けられている。また、偏向器１
３ａ，１３ｂ対して感光体１２の反対側には、それぞ
れ、ｆθミラー１４ａ，１４ｂが設けられている。

【００２３】光源である半導体レーザ１５ａ，１５ｂと
偏向器１３ａ，１３ｂとの間には、コリメートレンズ１
６ａ，１６ｂ及びシリンダレンズ１７ａ，１７ｂが介在
している。そして、ｆθミラー１４ａ，１４ｂにより反
射された光の進行方向には、この光を感光体１２の表面
へ導く結像素子であるシリンダミラー１８が設けられて
いる。ここで、シリンダミラー１８は副走査方向にのみ
曲率を有しており、シリンダレンズ１７ａ，１７ｂとに
より面倒れ補正光学系を構成している。また、シリンダ
ミラー１８は、全走査領域に渡る一体であって、各走査
光学系１１ａ，１１ｂに共用される。これらのコリメー
トレンズ１６ａとシリンダレンズ１７ａとｆθミラー１
４ａとシリンダミラー１８とにより結像手段１９ａが構
成されており、同様に、コリメートレンズ１６ｂとシリ
ンダレンズ１７ｂとｆθミラー１４ｂとシリンダミラー
１８とにより結像手段１９ｂが構成されている。

【００２４】感光体１２の境界線Ｋの近傍には、境界線
Ｋに対して線対称に光検知センサ２０ａ，２０ｂが設け
られており、また、ｆθミラー１４ａ，１４ｂの境界線
Ｋ側の端部にはそれぞれ、光検知センサ２０ａ，２０ｂ
に対向する反射部２１ａ，２１ｂが設けられている。

【００２５】反射部２１ａ，２１ｂとｆθミラー１４
ａ，１４ｂとは、副走査方向の面法線方向が異なってい
る。ここで、半導体レーザ１５ａ，１５ｂからは、同期
検知ビームと画像形成ビームとが射出される。同期検知
ビームは反射部２１ａ，２１ｂに反射されて光検知セン
サ２０ａ，２０ｂに照射され、また、画像形成ビームは
ｆθミラー１４ａ，１４ｂで反射されてシリンダミラー
１８に照射され、シリンダミラー１８から感光体１２の
表面に導かれて静電潜像を形成する。

【００２６】同期検知ビームが光検知センサ２０ａ，２
０ｂで検知されることによって、同期検知信号が発せら
れる。本実施の形態では、この同期検知信号により書き
込み開始のタイミングが決定され、境界線Ｋ側から書き
込みが開始され、走査光学系１１ａ，１１ｂはそれぞれ
感光体１２の各端部へ向かって走査する。したがって、
仮に、図２に示すように、走査光学系１１ａの同期検知
信号ａと走査光学系１１ｂの同期検知信号ｂとに位相差
があると、走査光学系１１ａの書込信号ａと走査光学系
１１ｂの書込信号ｂとに位相差が生じる。この場合に
は、各走査光学系１１ａの書き込み開始と走査光学系１
１ｂの書き込み開始とに時間差が生じ、この時間差の分
だけ感光体１２が回転することによって感光体１２上の
書き込み開始位置が副走査方向にずれるため、感光体１
２に書き込まれた画像データは境界線Ｋで副走査方向に
段差を有するものになってしまう。これを防ぐため、本
実施の形態では後述する調節手段を設け、同期検知信号
ａ及び同期検知信号ｂのタイミングを略一致させるよう
にしている。

【００２７】図３に偏向器１３ａ，１３ｂの分解斜視図
を示す。まず、モータ基板２２に、ロータ２３が立設さ
れている。ロータ２３の外周には、Ｎ極とＳ極とが交互
に着磁されたマグネット２４が取り付けられ、複数のコ
イル２５は等間隔をあけてモータ基板２２に固定され、
マグネット２４に対向している。これらのロータ２３と
マグネット２４とコイル２５とにより、コイル２５が回
転磁界を作り出すことによって駆動力を発生するモータ
２６が構成されている。

【００２８】ロータ２３の回転速度をフィードバックす
るため、速度検出素子（図示せず）がモータ基板２２上
のマグネット２４に対向する位置に取り付けられてい
る。ロータ２３とともに回転するマグネット２４の磁極
が速度検出素子の上を通過する毎に、速度検出信号が発
せられる。この速度検出信号と、モータ２６の外部から
供給される基準クロックとを同期させることによって、
回転速度制御が行われる。ここで、本実施の形態では、
各偏向器１３ａ，１３ｂが備えるモータ２６に同位相の
基準クロックを供給することによって、各モータ２６を
繰り返し立ち上げ直したとしても走査光学系１１ａの同
期検知信号と走査光学系１１ｂの同期検知信号との位相
差が変動しないようにしている。

【００２９】ロータ２３に嵌合されたポリゴンミラー２
７は、係止部材２８が有する板バネ部２９で押圧され、
係止部材２８の上から止め輪３０が嵌め込まれて固定さ
れる。本実施の形態では、図４に示すように、ポリゴン
ミラー２７の面数を６面とし、マグネット２４の磁極数
をポリゴンミラー２７の整数倍の１２極とすることによ
って、ポリゴンミラー２７の面によらず面と磁極との位
相差αが等しくなるようにしている。

【００３０】モータ基板２２には、中心角が３０°の円
弧型の長孔３１が回転軸心に対して点対称に二箇所設け
られており、この長孔３１を貫通するネジ３２が走査光
学系１１ａ，１１ｂを収納する光学ハウジングに形成さ
れたネジ孔３３に螺合することによって、偏向器１３
ａ，１３ｂは光学ハウジング内に固定される。これらの
長孔３１とネジ３２とネジ孔３３とにより、第一の調節
手段３４が構成されている。長孔３１に沿ってモータ基
板２２を回転させることによって偏向器１３ａと偏向器
１３ｂとの回転方向の位置を相対的に変更し、走査光学
系１１ａの同期検知信号と走査光学系１１ｂの同期検知
信号との位相差が最も低減する位置に調節して固定す
る。

【００３１】ロータ２３の外周面には１５°毎に四箇
所、溝３５が設けられており、ポリゴンミラー２７の上
面には孔３６が設けられている。そして、係止部材２８
には、溝３５のいずれかに係合する突出部３７と、孔３
６に係合する屈曲部３８とが形成されている。これらの
溝３５と孔３６と係止部材２８の突出部３７と屈曲部３
８とにより、第二の調節手段３９が構成されている。

【００３２】突出部３７を係合させる溝３５を選択する
ことによって、マグネット２４とポリゴンミラー２７と
の回転方向の位相を相対的に変位させることができる。
溝３５は、走査光学系１１ａの同期検知信号と走査光学
系１１ｂの同期検知信号との位相差が最も低減されるも
のを選択する。

【００３３】このような構成において、各走査光学系１
１ａ，１１ｂは、境界線Ｋの方から書き込みを開始す
る。まず、半導体レーザ１５ａ，１５ｂから同期検知ビ
ームが射出され、この同期検知ビームがコリメートレン
ズ１６ａ，１６ｂとシリンダレンズ１７ａ，１７ｂとを
介して偏向器１３ａ，１３ｂのポリゴンミラー２７で偏
向され、反射部２１ａ，２１ｂで反射されて光検知セン
サ２０ａ，２０ｂに受光されることによって、同期検知
信号が発せられる。

【００３４】ここで、偏向されてからの光の経路が光検
知センサ２０ａ，２０ｂを終点とする角度から境界線Ｋ
上を終点とする角度に変わるまで偏向器１３ａ，１３ｂ
が回転するのに要する時間が予め設定されている。この
時間により画像書き込み開始のタイミングが決定され
る。同期検知信号が発せられてからこの時間が経過した
後に、半導体レーザ１５ａ，１５ｂから画像形成ビーム
が射出される。

【００３５】半導体レーザ１５ａ，１５ｂから射出され
た画像形成ビームは、コリメートレンズ１６ａ，１６ｂ
により平行光束とされ、シリンダレンズ１７ａ，１７ｂ
を介して偏向器１３ａ，１３ｂのポリゴンミラー２７で
偏向され、ｆθミラー１４ａ，１４ｂによりシリンダミ
ラー１８へと導かれ、シリンダミラー１８の焦線方向に
集束され、感光体１２に照射され、静電潜像が形成され
る。ここで、感光体１２の全走査領域のドット数がＮで
あったとすると、走査光学系１１ａによってＮ／２ドッ
ト目を始点に１ドット目までの画像データが書き込ま
れ、走査光学系１１ｂによってＮ／２＋１ドット目を始
点にＮドット目までの画像データが書き込まれる。

【００３６】それぞれの走査光学系１１ａ，１１ｂが感
光体１２に書き込む画像データは、一枚の原稿を主走査
方向の中央で分割したものだけでなく、二枚の原稿を合
わせたものでもよい。後者の場合には、原稿二枚分の画
像データを感光体１２に並列に書き込むことによって、
二枚同時に出力することができる。

【００３７】本実施の形態によれば、境界線Ｋ側から書
き込みが開始されるので、主走査方向については、倍率
に誤差があってもその影響は少ない。副走査方向につい
ては、同期検知信号の位相差が最も低減されるように位
置調節されることによって略同時に書き込みが開始され
るので、副走査方向の段差も殆ど無いと言える。

【００３８】また、本実施の形態では、シリンダミラー
１８を一対の走査光学系１１ａ，１１ｂに共用としてお
り、シリンダミラー１８では光が焦線方向に集束される
ので、副走査方向の走査位置を各走査光学系１１ａ，１
１ｂ毎に調節して合わせる必要がなく、さらに、シリン
ダミラー１８は主走査方向には光を屈折させないので、
主走査方向の書き込み位置がずれることがない。

【００３９】なお、本実施の形態では、偏向器１３ａ，
１３ｂの両方に第一・第二の調節手段３４，３９を設け
ているが、実施にあたっては、偏向器１３ａ，１３ｂの
いずれか一方に設けられているのであってもよい。

【００４０】また、本実施の形態ではｆθミラー１４
ａ，１４ｂを用いた走査光学系１１ａ，１１ｂについて
説明したが、実施にあたっては、ｆθレンズを用いた走
査光学系であってもよい。

【００４１】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、境界から書き
込みが開始され互いに離反する方向へ走査するので、境
界で主走査方向にずれることがないため、経時に走査倍
率に誤差が生じたとしても、境界における画像の接続状
態を維持することができ、画像の劣化を防止することが
できる。

【００４２】請求項２記載の発明では、結像手段は副走
査方向に曲率を有するシリンダ面が形成された結像素子
を備え、且つ、結像素子は一対の走査光学系により走査
される全走査領域に渡って一体であるので、シリンダ面
の焦線位置に光が集束されるため、二つの走査光学系に
より書き込まれる画像データの副走査方向の位置を各走
査光学系ごとに調節して合わせる手間を省くことがで
き、また、結像素子を各走査光学系に別々に設ける場合
と異なり経時にも光を主走査方向に屈折させることがな
いため、画像の劣化を防止することができる。

【００４３】請求項３記載の発明では、少なくとも一方
の偏向器には同期検知信号の位相と速度検出信号の位相
とを相対的に変位させる調節手段が設けられているの
で、二つの走査光学系の同期検知信号が略同時に発せら
れるように調節手段で同期検知信号の位相と速度検出信
号の位相とを相対的に変位させることができるため、同
期検知信号のズレを低減させることができ、したがっ
て、各走査光学系による書き込みを略同時に開始するこ
とができるため、副走査方向のズレを目立たないように
することができる。

【００４４】請求項４記載の発明では、マグネットの磁
極数はポリゴンミラーの面数の整数倍であって、調節手
段は各モータ基板間の回転方向の位置関係を相対的に変
更するので、マグネットの磁極とポリゴンミラーの面と
の回転方向の位相差は、ポリゴンミラーの面によらず一
定となり、また、偏向器を取り付ける際、各光検知セン
サが略同時に受光するように調節手段によって各モータ
基板間の回転方向の位置関係を相対的に変更することが
できるため、同期検知信号のズレを低減させることがで
き、したがって、各走査光学系による書き込みを略同時
に開始することができるため、副走査方向のズレを目立
たないようにすることができる。

【００４５】請求項５記載の発明では、マグネットの磁
極数はポリゴンミラーの面数の整数倍であって、調節手
段は少なくとも一方の偏向器ではマグネットに対するポ
リゴンミラーの回転方向の位置を変更するので、マグネ
ットの磁極とポリゴンミラーの面との回転方向の位相差
は、ポリゴンミラーの面によらず一定となり、また、偏
向器を取り付ける際、各光検知センサが略同時に受光す
るように調節手段によって少なくとも一方の偏向器にお
けるマグネットに対するポリゴンミラーの回転方向の位
置を変更することができるため、同期検知信号のズレを
低減させることができ、したがって、各走査光学系によ
る書き込みを略同時に開始することができるため、副走
査方向のズレを目立たないようにすることができる。

【００４６】請求項６記載の発明では、原稿一枚分の画
像データを主走査方向に分割し、境界から書き込みを開
始するので、幅広の画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の広域光走査装置の実施の一形態を示す
斜視図である。

【図２】同期検知手段に位相差がある場合のタイムチャ
ートである。

【図３】偏向器の分解斜視図である。

【図４】マグネットの磁極とポリゴンミラーの面との位
相差を示す偏向器の平面図である。

【図５】従来の広域光走査装置の一例を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１０ 広域光走査装置 １１ａ，１１ｂ 走査光学系 １２ 感光体 １３ａ，１３ｂ 偏向器 １５ａ，１５ｂ 光源 １８ 結像素子 １９ａ，１９ｂ 結像手段 ２０ａ，２０ｂ 光検知センサ ２１ａ，２１ｂ 反射部 ２２ モータ基板 ２３ ロータ ２４ マグネット ２７ ポリゴンミラー ３４，３９ 調節手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データが書き込まれる感光体と、 前記感光体表面の走査領域を主走査方向に分割する境界
   の近傍に配置された一対の光検知センサと、 光源と偏向器と結像手段と前記光検知センサに対向する
   反射部とを有し、前記光検知センサが受光することによ
   り発せられる同期検知信号に基づいて前記境界から書き
   込みを開始し互いに離反する方向へ走査する一対の走査
   光学系と、を備えることを特徴とする広域光走査装置。
2. 【請求項２】 結像手段は副走査方向に曲率を有するシ
   リンダ面が形成された結像素子を備え、且つ、前記結像
   素子は一対の走査光学系により走査される全走査領域に
   渡って一体であることを特徴とする請求項１記載の広域
   光走査装置。
3. 【請求項３】 一対の偏向器はそれぞれ、マグネットが
   固定されたロータと、前記ロータに取り付けられたポリ
   ゴンミラーと、前記ロータを立設し前記マグネットの磁
   極を検出する速度検出素子が固定されたモータ基板と、
   前記速度検出素子からの速度検出信号に基づいて前記ロ
   ータの回転速度を制御する速度制御手段とを備え、少な
   くとも一方の前記偏向器には同期検知信号の位相と前記
   速度検出信号の位相とを相対的に変位させる調節手段が
   設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の
   広域光走査装置。
4. 【請求項４】 マグネットの磁極数はポリゴンミラーの
   面数の整数倍であって、調節手段は各モータ基板間の回
   転方向の位置関係を相対的に変更することを特徴とする
   請求項３記載の広域光走査装置。
5. 【請求項５】 マグネットの磁極数はポリゴンミラーの
   面数の整数倍であって、調節手段は少なくとも一方の偏
   向器では前記マグネットに対する前記ポリゴンミラーの
   回転方向の位置を変更することを特徴とする請求項３又
   は４記載の広域光走査装置。
6. 【請求項６】 原稿一枚分の画像データを主走査方向に
   分割し、境界から書き込みを開始することを特徴とする
   請求項１，２，３，４，又は５記載の広域光走査装置。