JP2883786B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ、レー
ザファクス、デジタル複写機等に使用する光走査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばレーザプリンタに使用する光走査
装置はレーザ光を偏向走査して感光面に照射するように
なっているが、このような光走査装置では主走査・副走
査像面湾曲、走査線湾曲、ｆθ補正、面倒れ等の各光学
収差の補正を純光学的に行うことが一般的で、複数枚の
ｆθレンズと面倒れ補正シリンダー状レンズを組合わせ
る構造が知られている。また光学系を簡単にするため、
ｆθレンズを使用せずに楕円筒ポリゴンミラーと両面非
球面補正レンズの組合わせで光学収差補正を行うものも
知られている。

【０００３】また光学収差のうち、ｆθ誤差（レーザ光
を一定角速度で走査した場合に走査面上でのレーザ光の
走査速度が走査位置によって変化するため、画素の間隔
が一定にならないという誤差）については電気的補正に
より行い、その他の収差を光学的に補正するものも知ら
れている。

【０００４】例えば特開平２−１３１２１２号公報のも
のは、図１１に示すように、半導体レーザ１からの発散
レーザ光をコリメータレンズ２で収束又は平行光束に修
正し、その修正したレーザ光をシリンドリカルレンズ３
を介してポリゴンミラー４に照射して偏向走査し、その
偏向光をトロイダルレンズ５を介して折り返しミラー
６，７で反射させて感光体ドラム８上に結像させ、主走
査ライン９上を走査させる場合に、主走査ライン９にお
いて、中心部から端部にわたって走査速度に差が生じる
ため、すなわち中央部に比べて端部の走査速度が大きく
なるため、等時的なタイミングで露光したのではドット
ピッチにばらつきが生じる。

【０００５】そこで主走査ライン９の全領域を中央で二
分し、それぞれの半分の領域を図１２に示すようにａ〜
ｇの７ブロックに分割し、各ブロックａ〜ｇにおいて印
字クロックの１０倍の基準クロックの１０パルス分で１
ドットを構成する部分と９パルス分で１ドットを構成す
る部分との比率を変化させて、端部になるに従ってドッ
ト印字タイミングを早め、それにより巨視的に中央部か
ら端部にわたって印字間隔が均一になるようにし電気的
にｆθ誤差の補正を行うようにしている。

【０００６】そしてこのようなドット印字タイミングを
決めるｆθ誤差補正用パルス幅データをＲＯＭに記憶
し、１走査毎にＲＯＭからｆθ誤差補正用パルス幅デー
タを読出してレーザ光をオン、オフ制御するようになっ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの公報のもの
は、解像度に対する対策が何等講じられていないので、
複数の解像度を選択して使用できる装置には適用できな
かった。

【０００８】そこで本発明は、電気的にｆθ誤差の補正
を行うものにおいて、選択する解像度に応じて使用する
ｆθ誤差補正用パルス幅データの切換えができ、汎用性
を向上できる光走査装置を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、記録情報に基
づいてオン、オフするレーザ光を偏向走査し、感光面に
レーザ光を結像してドット単位で情報を記録する光走査
装置において、レーザ光の１走査中における走査速度の
変化により発生するｆθ誤差を補正するために、１走査
における各ドットに対応する駆動パルス幅を決めるｆθ
誤差補正用パルス幅データを各種解像度に対応して複数
パータン記憶した記憶手段と、解像度選択に応じて１走
査毎に記憶手段から選択した解像度に対応するｆθ誤差
補正用パルス幅データを読出してレーザ光をオン、オフ
制御する制御手段を設けたものである。

【００１０】

【作用】本発明においては、解像度選択に応じて１走査
毎に記憶手段から選択した解像度に対応するｆθ誤差補
正用パルス幅データを読出してレーザ光をオン、オフ制
御する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１２】図１及び図２に示すように、半導体レーザ
発振器１１からのレーザ光を収束レンズ１２で発散気味
の光束に変換させた後スリット１３で円形のビームに成
形し、そのビームを反射ミラー１４に反射させ直角に光
路を変更させた後、スキャナモータ１５のロータ１５ａ
の回転軸１５ｂ上に配置されている直角プリズム１６の
２つの４５°反射面に照射させている。すなわち前記直
角プリズム１６は、互いに直交する２つの面を反射面と
している。そしてこの２つの反射面に挟まれた長方形の
面の中心をスキャナモータ１５の回転軸１５ｂに合わせ
て配置し、反射ミラー１４からの反射光をスキャナモー
タ１５の回転軸１５ｂから数mm程度離れた位置にその回
転軸１５ｂに平行に入射している。

【００１３】前記スキャナモータ１５はロータ１５ａに
マグネット１５ｃを一体に取付けている。前記回転軸１
５ｂはステータ部材１５ｄにボールベアリング１５ｅを
介して回転自在に取付けている。前記ステータ部材１５
ｄにはスペーサ１５ｆを介して回路基板１５ｇを固定
し、この回路基板１５ｇの前記マグネット１５ｃと対向
した部位の裏面側にはコイル１５ｈを取付けている。

【００１４】前記反射ミラー１４からの反射光は前記ス
キャナモータ１５で回転駆動する直角プリズム１６の反
射面で反射してスキャナモータ１５の回転軸１５ｂに垂
直な平面方向に偏向走査する偏向光に変換した後、入射
面よりも出射面の曲率半径が小さく、外側に向かって凸
のメニスカスレンズ１７に入射し、図３に示すように偏
向点、すなわち直角プリズム１６の反射点から距離Ｌ隔
てた位置にある感光体ドラムの感光面４０に結像するよ
うになっている。この偏向光の中心からの最大振れ角は
θとなっている。

【００１５】前記半導体レーザ発振器１１、収束レンズ
１２及びスリット１３は光出射ユニット１８として一体
化している。前記メニスカスレンズ１７はケース１９内
に組み込まれている。そして前記光出射ユニット１８を
例えば合成樹脂等からなる装置全体を包囲するハウジン
グ２０の上部後方に嵌め込み、前記反射ミラー１４を前
記ハウジング２０の上部前方の傾斜部に埋設し、前記ケ
ース１９を前記ハウジング２０の前部開口部に嵌め込ん
でいる。

【００１６】前記スキャナモータ１５のステータ部材１
５ｄの周縁部に前記ハウジング２０のフランジ部をネジ
止めしている。

【００１７】前記直角プリズム１６の反射面からの偏向
光は、感光体ドラムの感光面４０に結像するが、その感
光面での走査スピードは図４に示すように中央部から端
部へ行くに従って速くなる。

【００１８】そこで中央から１１０mm離れた位置で最大
画角となるようにクロックを決めると、走査位置６５mm
付近での速度が平均（基準）走査速度なり、これを基準
に印字クロックを決めると中央部では正規ドット位置よ
り中央部に縮まり、端部では徐々に正規位置に近付き１
１０mmの位置で正規位置と重なるようになる。すなわち
走査位置と最大位置誤差の関係は図４のグラフ（イ）に
示すようになる。

【００１９】そこでこのようなｆθ誤差をデジタル的に
補正するため、中央から端部までの走査距離１１０mmを
図５に示すようにｂ1 〜ｂ5 の５ブロックの領域に分割
する。そしてｂ1 ブロックを４０mm、ｂ2 ブロックを１
８mm、ｂ3 ブロックを１６mm、ｂ4 ブロックを１８mm、
ｂ5 ブロックを１８mmに設定する。

【００２０】例えば１走査幅を２２０mmとすると、解像
度が３００dpi では２５９８ドット、４００dpi では３
４６４ドットとなる。そして３００dpi では、ｂ1 ブロ
ックは４７３ドット、ｂ2 ブロックは２１２ドット、ｂ
3 ブロックは１８９ドット、ｂ4 ブロックは２１３ドッ
ト、ｂ5 ブロックは２１２ドットとなる。また、４００
dpi では、ｂ1 ブロックは６３０ドット、ｂ2 ブロック
は２８３ドット、ｂ3ブロックは２５２ドット、ｂ4 ブ
ロックは２８４ドット、ｂ5 ブロックは２８３ドットと
なる。

【００２１】そこで基準クロックとして印字クロックの
１６倍のクロックを使用するとすると、３００dpi で
は、ｂ1 ブロックは基準クロック１６個で１ドットを構
成するものを１／１８の割合とし、基準クロック１５個
で１ドットを構成するものを１７／１８の割合とする。
またｂ2 ブロックは基準クロック１５個で１ドットを構
成するものを１／２の割合とし、基準クロック１４個で
１ドットを構成するものを１／２の割合とする。またｂ
3 ブロックは基準クロック１４個で１ドットを構成す
る。またｂ4 ブロックは基準クロック１４個で１ドット
を構成するものを１／３の割合とし、基準クロック１３
個で１ドットを構成するものを２／３の割合とする。さ
らにｂ5 ブロックは基準クロック１３個で１ドットを構
成するものを１／３の割合とし、基準クロック１２個で
１ドットを構成するものを２／３の割合とする。

【００２２】また４００dpi では、ｂ1 ブロックは基準
クロック１２個で１ドットを構成するものを４／１９の
割合とし、基準クロック１１個で１ドットを構成するも
のを１５／１９の割合とする。またｂ2 ブロックは基準
クロック１１個で１ドットを構成するものを１７／２０
の割合とし、基準クロック１０個で１ドットを構成する
ものを３／２０の割合とする。またｂ3 ブロックは基準
クロック１１個で１ドットを構成するものと、基準クロ
ック１０個で１ドットを構成するものを１／２ずつの割
合とする。またｂ4 ブロックは基準クロック１０個で１
ドットを構成するものを３９／４０の割合とし、基準ク
ロック９個で１ドットを構成するものを１／４０の割合
とする。さらにｂ5 ブロックは基準クロック１０個で１
ドットを構成するものを２／９の割合とし、基準クロッ
ク９個で１ドットを構成するものを７／９の割合とす
る。

【００２３】以上のような規則に従って印字パルス幅を
規定することにより解像度３００dpi 及び４００dpi の
場合のｆθ誤差をデジタル的に補正することが可能とな
る。

【００２４】図７は回路構成を示すブロック図で、３１
は書出し位置検出信号によりカウントを開始するライン
カウンタである。このラインカウンタ３１のカウント出
力をアドレスカウンタ３２に入力している。

【００２５】３３はメモリで、このメモリ３３には前述
したｆθ誤差をデジタル的に補正するｆθ誤差補正用パ
ルス幅データを格納している。すなわち図８に示すよう
にアドレス「0000」〜「0FFF」に解像度３００dpi のｆ
θ誤差補正用パルス幅データを格納し、アドレス「100
0」〜「1FFF」に解像度４００dpi のｆθ誤差補正用パ
ルス幅データを格納している。解像度３００dpi のｆθ
誤差補正用パルス幅データは２５９８画素＋ｎ画素のデ
ータからなり、また解像度４００dpi のｆθ誤差補正用
パルス幅データは３４６４画素＋ｍ画素のデータからな
る。（ｎ，ｍ≧１の整数）。なお、この実施例ではｎ＝
ｍ＝１としている。

【００２６】画素データを１ライン分よりも多くするの
は、隣接する主走査間で使用する画素のｆθ誤差補正用
パルス幅データをずらせることにより各ラインにおいて
ドットの周期が一定になるのを防止し、これにより縦線
のモアレ発生を防止している。

【００２７】３００dpi と４００dpi のｆθ誤差補正用
パルス幅データの切換えは、解像度切換信号により行
い、解像度切換信号が「０」のときは３００dpi のｆθ
誤差補正用パルス幅データを選択し、解像度切換信号が
「１」のときは４００dpi のｆθ誤差補正用パルス幅デ
ータを選択する。

【００２８】前記アドレスカウンタ３２からのカウント
データにより前記メモリ３３から読み出されたｆθ誤差
補正用パルス幅データはラッチ回路３４でラッチし、こ
のラッチ回路３４の出力をプログラマブルカウンタ３５
に入力している。

【００２９】３６は印字クロックの１６倍の基準クロッ
クを発生する基準クロック発振器で、この発振器３６か
らの基準クロックを前記プログラマブルカウンタ３５で
カウントしている。

【００３０】前記プログラマブルカウンタ３５はラッチ
回路３４からのデータと基準クロックのカウント値を比
較し、カウント値がデータに達するタイミングで入力し
た画像データをレーザダイオードドライバ３７に出力し
ている。

【００３１】前記レーザダイオードドライバ３７は、入
力する画像データに基づいて前述した半導体レーザ発振
器１１を駆動するようになっている。

【００３２】このような構成の実施例においては、半導
体レーザ発振器１１からのレーザ光は収束レンズ１２で
発散気味の光束に変換した後スリット１３で円形のビー
ムとなる。円形のビームとなったレーザ光は反射ミラー
１４で反射し直角に光路を変更してスキャナモータ１５
の回転軸１５ｂ上に配置している直角プリズム１６の反
射面に照射する。そしてレーザ光は回転する直角プリズ
ム１６により回転軸に垂直な平面方向を走査する偏向走
査光となる。この走査光はメニスカスレンズ１７を介し
て感光面４０に結像する。

【００３３】ラインカウンタ３１は図６の(a) に示す書
出し位置検出信号Ｓによりカウント動作を開始する。そ
してラインカウンタ３１が所定値になるとアドレスカウ
ンタ３２はメモリ３３のアドレス指定を行う。

【００３４】例えば、アドレスカウンタ３２に入力する
解像度切換信号が解像度３００dpiを指定する「０」の
信号であれば、メモリ３３からは解像度３００dpi のｆ
θ誤差補正用パルス幅データが出力してラッチ回路３４
に入力する。そしてプログラマブルカウンタ３５により
ラッチ回路３４からのデータと基準クロック発振器３６
からの基準クロックをカウントした結果に応じた長さで
画像データをレーザダイオードドライバー３７に供給
し、半導体レーザ発振器１１の発振を制御する。

【００３５】こうして図６の(b) に示すように１走査に
おいてｂ5 、ｂ4 、ｂ3 、ｂ2 、ｂ1 、ｂ1 、ｂ2 、ｂ
3 、ｂ4 、ｂ5 という各ブロックの出力制御を行い、全
体で２５９８ドットのドット印字を行う。

【００３６】そして解像度３００dpi のときは、偶数ラ
インの走査では図９の(a) に示すように１〜２５９８番
目のデータをメモリ３３から読出してラッチ回路３４に
ラッチし、奇数ラインの走査では図９の(b) に示すよう
に２〜２５９９番目のデータをメモリ３３から読出して
ラッチ回路３４にラッチする。

【００３７】すなわち偶数ラインの走査ではｂ5 ブロッ
クにおいては先ず基準クロック１３個で１ドットを構成
する出力を１回行い、次に基準クロック１２個で１ドッ
トを構成する出力を２回行い、以降この出力制御を繰り
返す。

【００３８】またｂ4 ブロックにおいては基準クロック
１４個で１ドットを構成する出力を１回行い、次に基準
クロック１３個で１ドットを構成する出力を２回行い、
以降この出力制御を繰り返す。

【００３９】またｂ3 ブロックにおいては基準クロック
１４個で１ドットを構成する出力制御のみを行う。

【００４０】またｂ2 ブロックにおいては基準クロック
１５個で１ドットを構成する出力と基準クロック１４個
で１ドットを構成する出力を交互に繰り返す出力制御を
行う。

【００４１】さらにｂ1 ブロックにおいては基準クロッ
ク１６個で１ドットを構成する出力を１回行い、次に基
準クロック１５個で１ドットを構成する出力を１７回行
い、以降この出力制御を繰り返す。

【００４２】以上により１走査の半分の出力制御が終了
し、残りの半分は逆にｂ1 、ｂ2 、ｂ3 、ｂ4 、ｂ5 ブ
ロックの順に出力制御を行う。

【００４３】こうして偶数ラインの走査が終了すると次
に奇数ラインの走査を行うがこのときにはｂ5 ブロック
の最初は２番目のデータから始まる。すなわち奇数ライ
ンのｂ5 ブロックにおいては先ず基準クロック１２個で
１ドットを構成する出力を２回行い、次に基準クロック
１３個で１ドットを構成する出力を１回行い、次に基準
クロック１２個で１ドットを構成する出力を２回行い、
以降１回の基準クロック１３個で１ドットを構成する出
力と２回の基準クロック１２個で１ドットを構成する出
力を繰り返す。

【００４４】こうして偶数ラインと奇数ラインとでｆθ
誤差補正用パルス幅データのパターンをずらせているの
で、各ライン間で主走査方向の同じ位置で同じパルス幅
となるようにことがなく、縦線のモアレ発生を極力防止
することができる。

【００４５】また、アドレスカウンタ３２に入力する解
像度切換信号が解像度４００dpi を指定する「１」の信
号であれば、メモリ３３からは解像度４００dpi のｆθ
誤差補正用パルス幅データが出力してラッチ回路３４に
入力する。そしてプログラマブルカウンタ３５によりラ
ッチ回路３４からのデータと基準クロック発振器３６か
らの基準クロックをカウントした結果に応じた長さで画
像データをレーザダイオードドライバー３７に供給し、
半導体レーザ発振器１１の発振を制御する。

【００４６】こうして１走査においてｂ5 、ｂ4 、ｂ3
、ｂ2 、ｂ1 、ｂ1 、ｂ2 、ｂ3 、ｂ4 、ｂ5 という
各ブロックの出力制御を行い、全体で３４６４ドットの
ドット印字を行う。

【００４７】そして解像度４００dpi のときは、偶数ラ
インの走査では図１０の(a) に示すように４０９６〜７
５６０番目のデータをメモリ３３から読出してラッチ回
路３４にラッチし、奇数ラインの走査では図１０の(b)
に示すように４０９７〜７５６１番目のデータをメモリ
３３から読出してラッチ回路３４にラッチする。

【００４８】すなわち偶数ラインの走査ではｂ5 ブロッ
クにおいては先ず基準クロック１０個で１ドットを構成
する出力を１回行い、次に基準クロック９個で１ドット
を構成する出力を３回行い、次に基準クロック１０個で
１ドットを構成する出力を１回行い、次に基準クロック
１０個で１ドットを構成する出力を４回行い、以降この
出力制御を繰り返す。

【００４９】またｂ4 ブロックにおいては基準クロック
１０個で１ドットを構成する出力を３９回行い、次に基
準クロック９個で１ドットを構成する出力を１回行い、
以降この出力制御を繰り返す。

【００５０】またｂ3 ブロックにおいては基準クロック
１１個で１ドットを構成する出力と基準クロック１０個
で１ドットを構成する出力を交互に行う。

【００５１】またｂ2 ブロックにおいては基準クロック
１１個で１ドットを構成する出力を１７回行い、次に基
準クロック１０個で１ドットを構成する出力を３回行
い、以降この出力制御を繰り返す。

【００５２】さらにｂ1 ブロックにおいては基準クロッ
ク１２個で１ドットを構成する出力を４回行い、次に基
準クロック１１個で１ドットを構成する出力を１５回行
い、以降この出力制御を繰り返す。

【００５３】以上により１走査の半分の出力制御が終了
し、残りの半分は逆にｂ1 、ｂ2 、ｂ3 、ｂ4 、ｂ5 ブ
ロックの順に出力制御を行う。

【００５４】こうして偶数ラインの走査が終了すると次
に奇数ラインの走査を行うがこのときにはｂ5 ブロック
の最初は４０９７番目のデータから始まる。すなわち奇
数ラインのｂ5 ブロックにおいては最初が基準クロック
９個で１ドットを構成する出力から始まり、この出力を
３回行い、次に基準クロック１０個で１ドットを構成す
る出力を１回行い、次に基準クロック９個で１ドットを
構成する出力を４回行い、次に基準クロック１０個で１
ドットを構成する出力を１回行い、以降この出力制御を
繰り返す。

【００５５】こうして解像度４００dpi のときも偶数ラ
インと奇数ラインとでｆθ誤差補正用パルス幅データの
パターンをずらせているので、縦線のモアレ発生を極力
防止することができる。

【００５６】以上のようにメモリ３３に３００dpi のｆ
θ誤差補正用パルス幅データと４００dpi のｆθ誤差補
正用パルス幅データを記憶し、解像度切換信号によりそ
の各データを選択的に読出して画像データの出力タイミ
ングを制御しているので、３００dpi と４００dpi の解
像度切換えに容易に対処することができ、汎用性を向上
できる。

【００５７】なお、前記実施例ではメモリ３３に３００
dpi と４００dpi の２種類の解像度のｆθ誤差補正用パ
ルス幅データを記憶し、解像度切換えにより対応するデ
ータを選択的に読出すようにしたが必ずしもこれに限定
するものではなく、例えば３００dpi 、４００dpi 、６
００dpi の解像度のデータを記憶し、解像度切換えによ
り対応するデータを選択的に読出すなど３種類以上の解
像度のデータを選択するものであってもよい。

【００５８】また、前記実施例では各解像度においてｆ
θ誤差補正用パルス幅データの長さを２５９９ドット、
３４６５ドットとして１走査のデータの読出し範囲を３
００dpi では０〜２５９８と１〜２５９９の２種類と
し、また４００dpi では４０９６〜７５６０と４０９７
〜７５６１の２種類としてモアレ発生を防止したが必ず
しもこれに限定するものではなく、データの長さをさら
に長くして同一解像度における読出しパターンを３種類
以上設定し、それにより３種類以上のパターンを選択的
に読出すことによりモアレ発生を防止するものであって
もよい。

【００５９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、電気的にｆθ誤
差の補正を行うものにおいて、選択する解像度に応じて
使用するｆθ誤差補正用パルス幅データの切換えがで
き、汎用性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す筐体を省いた状態の平
面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図３】同実施例における感光面での走査範囲を示す
図。

【図４】同実施例における走査スピードの変化と最大位
置誤差との関係を示す図。

【図５】同実施例における走査位置と分割ブロック及び
最大位置誤差の関係を示す図。

【図６】同実施例における書出し位置検出信号と印字走
査範囲を示す図。

【図７】同実施例の制御回路構成を示すブロック図。

【図８】同実施例におけるメモリ部のアドレス関係を示
す図。

【図９】同実施例における解像度３００dpi のｆθ誤差
補正用パルス幅データパターンを示す図。

【図１０】同実施例における解像度４００dpi のｆθ誤
差補正用パルス幅データパターンを示す図。

【図１１】従来例を示す斜視図。

【図１２】同従来例における走査位置に対するレーザ制
御信号の周期を示す図。

【符号の説明】

１１…半導体レーザ発振器 １５…スキャナモータ １６…直角プリズム ３１…ラインカウンタ ３２…アドレスカウンタ ３３…メモリ ３５…プログラマブルカウンタ ３７…レーザダイオードドライバ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録情報に基づいてオン、オフするレー
   ザ光を偏向走査し、感光面にレーザ光を結像してドット
   単位で情報を記録する光走査装置において、レーザ光の
   １走査中における走査速度の変化により発生するｆθ誤
   差を補正するために、１走査における各ドットに対応す
   る駆動パルス幅を決めるｆθ誤差補正用パルス幅データ
   を各種解像度に対応して複数記憶した記憶手段と、解像
   度選択に応じて１走査毎に前記記憶手段から選択した解
   像度に対応するｆθ誤差補正用パルス幅データを読出し
   てレーザ光をオン、オフ制御する制御手段を設けたこと
   を特徴とする光走査装置。