JP3548319B2 - 走査光学装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザープリンター等に利用される走査光学装置に関し、特に、偏向器として複数の反射面を有するポリゴンミラーを利用した装置に関する。
【0001】
【従来の技術】
走査光学装置は、半導体レーザー等の光源から発した光束をポリゴンミラーで反射、偏向させ、fθレンズにより収束させて感光体ドラム等の走査対象面上に主走査方向に走査するスポットを形成する。
【0002】
ポリゴンミラーは、一般に金属を加工して製造されており、複数の反射面はそれぞれ個別に研磨される。このため、本来は回転軸に対して平行となるべき反射面が回転軸に対して傾く誤差、いわゆる面倒れ誤差が発生し、かつ、その誤差量は各反射面毎に異なる値となる。
【0003】
従来の走査光学装置は、面倒れ誤差によるスポット位置の副走査方向のズレを補正するため、光源とポリゴンミラーとの間にシリンドリカルレンズを配置し、アナモフィックなfθレンズを利用してポリゴンミラーの反射面と感光体ドラム面とを副走査方向において光学的に共役となるよう設定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レンズの加工誤差等を原因として共役関係が崩れた場合、あるいは、ポリゴンミラーの反射面のゴミやキズによる影響を避けるために感光体ドラム面の共役位置を意図的に反射面の前後にずらした場合等には、面倒れ誤差によるスポットの位置ズレが補正しきれずに残存するという問題がある。
【0005】
この発明は、共役関係が保たれていない場合に発生する面倒れ誤差によるスポットの位置ズレを補正することができる走査光学装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる走査光学装置は、光源と、該光源から発した光束を反射、偏向させるポリゴンミラーと、光源とポリゴンミラーとの間の光路中に配置され、感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向の位置を回動することによりシフトさせるダイナミックプリズムと、ポリゴンミラーで反射された光束を収束させて、感光体ドラム面上にビームスポットを形成する走査レンズと、ポリゴンミラーの複数の反射面のうち特定の反射面が特定の回転位置を通過する毎にインデックス信号を出力する検出手段と、複数の反射面毎の面倒れ誤差に基づく感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向へのズレである面倒れシフト量を記憶するメモリと、インデックス信号と所定の同期信号とに基づいて、現在の走査に対応する反射面を特定し、特定した反射面に対応するシフト量をメモリから読み出す面倒れシフト量決定手段と、感光体ドラムの回転ムラを検出する回転ムラ検出手段と、回転ムラ検出手段によって検出された回転ムラと所定の基準書き込み位置情報とに基づいて、所定の演算を行い、回転ムラによるビームスポットの副走査方向へのズレである回転ムラシフト量を算出する回転ムラシフト量演算手段と、面倒れシフト量決定手段によって決定された面倒れシフト量と、回転ムラシフト量演算手段によって算出された回転ムラシフト量とを加算して総合シフト量を算出する加算手段と、加算手段によって算出された総合シフト量を相殺するようにダイナミックプリズムを回動制御する制御手段と、ダイナミックプリズムの回転角度を検出する角度検出手段を備え、制御手段は、角度検出手段によって検出された回転角度および総合シフト量に基づいて、ダイナミックプリズムをクローズドループにより回動制御することを特徴とする。これにより、ポリゴンミラーの面倒れによる感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向の位置ズレ、および感光体ドラム自体の回転ムラによる該感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向の位置ズレの両方を補正して、描画性能の劣化を防ぐことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる走査光学装置の実施形態を説明する。実施形態として示される走査光学装置は、8本のレーザ光を同時に走査させることにより、一回の走査で8本の走査線を同時に形成するマルチビーム走査光学装置である。まず、走査光学装置全体の斜視図である図1、その光学系の配置を示す図2、断面図である図3、そして平面図である図4に基づき、この装置の概略構成を説明する。なお、この明細書において「主走査方向」は、光軸に垂直な面内で光束の走査方向に相当する方向、「副走査方向」は、光軸に垂直な面内で主走査方向に直交する方向をいうものとする。
【0008】
走査光学装置は、図1に示されるように、ほぼ直方体状の偏平なケーシング1内に走査光学系を配して構成されている。ケーシング1の上部開口は、使用時には上部蓋体2により閉成される。
【0009】
走査光学系の光源部100は、図1および図2に示されるように、それぞれ支持基板300に取り付けられた8つのレーザーブロック310a〜310hと、これらのレーザーブロックに1つづつ取り付けられた半導体レーザー101〜108と、半導体レーザーから発する光束を伝達する8本の石英ガラス製の光ファイバー121〜128と、これらの光ファイバーの射出側の端部を直線上に並べて保持することにより直線上に配列する8つの点光源を形成するファイバーアライメントブロック130とから構成されている。なお、光ファイバー121〜128の入射側の端部は、レーザーブロック310a〜310hに固定されたファイバー支持体319a〜319hにより保持されている。
【0010】
光源部100のファイバーアライメントブロック130から射出される発散光束は、円筒状のコリメートレンズホルダー340により保持されたコリメートレンズ140により平行光束とされ、絞り142を透過してハーフミラー144に入射する。このハーフミラー144の透過率は、5〜10%である。
【0011】
ハーフミラー144を透過したモニター光束は、APC(オートパワーコントロール)信号検出部150に入射する。APC信号検出部150は、透過光束を収束させるコンデンサレンズ151と、この光束を直交する2つの偏光成分に分離する偏光分離素子としての偏光ビームスプリッター153と、それぞれの偏光成分を受光するAPC用第1受光素子155、APC用第2受光素子157とから構成されており、その出力信号は同一の駆動信号に対する各半導体レーザーの出力がほぼ同一となるようフィードバック制御するために利用される。
【0012】
一方、ハーフミラー144で反射された主光束は、副走査方向の角度を逐次制御するダイナミックプリズム160により角度制御された後、副走査方向にのみ正のパワーを持つシリンドリカルレンズ170によりポリゴンミラー180のミラー面の近傍で線状に結像される。ダイナミックプリズム160は、ケーシング1の底面と平行な軸回りに回動可能に設けられており、回動により偏角作用が変化して感光体ドラム210上でのビームスポットの位置を副走査方向にシフトさせる。ダイナミックプリズム160は、後述のポリゴンミラーの面倒れ誤差や、感光体ドラムの回転ムラ等に起因する走査対象面上でのスポットの副走査方向の位置ズレを補正するために利用される。シリンドリカルレンズ170は、円筒状のシリンドリカルレンズホルダー361により保持されており、図2に示されるように、副走査方向においてそれぞれ正・負のパワーを持つ2枚のレンズ171、173から構成される。
【0013】
ポリゴンミラー180は、図3に示されるようにケーシング1に固定されたポリゴンモータ371により駆動され、図4中の矢印で示したように時計回り方向に回転する。また、ポリゴンミラー180は、回転による風切り音の発生や、空気中の塵埃との衝突によるミラー面の損傷を避けるため、図1に示されるようにカップ状のポリゴンミラーカバー373により外気から遮断されて配置されている。
【0014】
ポリゴンミラーカバー373には、その側壁に光路孔373eが形成されており、この光路孔373eにはカバーガラス375がはめ込まれている。シリンドリカルレンズ170を透過した光束は、カバーガラス375を通してカバー内に入射し、ポリゴンミラー180により反射、偏向されて再びカバーガラス375を通して外部に射出される。なお、ポリゴンミラーカバー373の上面には、ポリゴンミラー180の上面に付されたマークMを検出してインデックス信号を出力するためのポリゴンセンサ(図示せず)を含むセンサブロック376が設けられている。
【0015】
ポリゴンミラー180の反射面は、高精度で加工した場合にも面倒れ誤差を有し、その誤差量は一般に各反射面毎に異なる。そこで、各面の誤差量を予め測定して記憶させておき、使用時にポリゴンセンサから出力されるインデックス信号に応じていずれの反射面が使用されているかを識別することにより、反射面毎の固有の面倒れ誤差量に応じてダイナミックプリズム160の回動角度を調整し、ビーム位置を補正する。
【0016】
ポリゴンミラー180で反射された光束は、結像光学系であるfθレンズ190を透過した後、図3に示されるように折り返しミラー200により反射されて感光体ドラム210上に達し、8つのビームスポットを形成する。これらのビームスポットは、ポリゴンミラー180の回転に伴って同時に走査され、感光体ドラム210上には一回の走査で8本の走査線が形成される。
【0017】
感光体ドラム210は、ビームスポットの走査に同期して図3に示される矢印R方向に回転駆動され、これにより感光体ドラム210上に静電潜像が形成される。この潜像は、公知の電子写真プロセスにより、図示せぬ用紙に転写される。
【0018】
fθレンズ190は、ポリゴンミラー180側から折り返しミラー200側に向けて順に、主走査方向、副走査方向の両方向に関してそれぞれ負、正、正、負のパワーを有する第1、第2、第3、第4レンズ191,193,195,197が配列して構成され、副走査方向においてポリゴンミラー180のミラー面近傍で線状に結像された光束を感光体ドラム210上に楕円形状に再結像させるパワーを有する。
【0019】
fθレンズ190の4枚のレンズは、図3および図4に示されるように単一のレンズ台380上に固定されている。なお、fθレンズ190は、単一波長での使用を前提としているため、色収差は補正されていない。
【0020】
図1〜図4中のx軸は、fθレンズ190の光軸と平行な軸、y軸およびz軸は、x軸に垂直な面内で互いに直交する軸である。y軸は主走査方向に一致し、z軸はポリゴンミラー180と折り返しミラー200との間の光路中では副走査方向に一致する。
【0021】
なお、fθレンズ190を透過した光束は、各走査毎に、すなわちポリゴンミラーの1つの反射面による走査毎に、描画範囲に入る前に同期信号検出用光学系220により検出される。同期信号検出用光学系220は、fθレンズ190の第4レンズ197と折り返しミラー200との間の光路中に配置されて描画範囲の手前で光束を反射させる第1ミラー221と、この第1ミラー221で反射された光束を順に反射させる第2、第3ミラー223,225と、これらのミラーにより導かれた光束を受光する受光素子230とから構成されている。受光素子230は、感光体ドラム210と光学的に等価な位置に配置されている。8本のビームは、走査に伴って1本づつ順番に受光素子230に入射し、受光素子230からは1走査毎に8つのパルスが出力される。パルスが検出されると、そのパルスに対応する半導体レーザーを駆動するレーザー駆動部に1ライン分の画像データが転送され、パルスの検出から一定時間経過後に書き込みが開始される。
【0022】
また、ケーシング1には、折り返しミラー200で反射された光束を透過させる描画用開口11が形成されると共に、折り返しミラー200の背後に光学調整用開口12が形成されている。描画用開口11には、カバーガラス201が装着されている。光学調整用開口12は、折り返しミラー200を除く光学素子を組み付けた後に、これらの光学素子を調整する際に使用され、描画のための使用時には図3に示されるように蓋板13により閉成される。
【0023】
次に、上記の走査光学装置のダイナミックプリズム160を制御するための系の構成およびその作用を説明する。
図5は、実施形態の走査光学装置の制御系のうちダイナミックプリズム160の制御に関連する部分を抜き出して示したブロック図である。この制御回路は、ポリゴンミラー180の面倒れ誤差と感光体ドラム210の回転ムラとにより発生する感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向のズレを合わせて補正するようダイナミックプリズム160を制御する。
【0024】
面倒れシフト量演算装置461は、ポリゴンセンサ374から出力されるインデックス信号と、同期信号検出用受光素子230から出力される同期信号とに基づいて現在の走査がポリゴンミラーの何れの反射面によるものかを判断し、該当する反射面の面倒れ誤差によるビームスポットのシフト量をメモリ401から読み出して出力する。
【0025】
ポリゴンセンサ374は、例えばポリゴンミラー180側に投光する発光ダイオードと、この発光ダイオードから発してポリゴンミラー180で反射された光を受光する受光素子とから構成される。マークMは、この例では黒色の油性インクで付されており、金属製の他の部分より反射率が低くなるため、ポリゴンセンサ374の下をマークMが通過する毎に受光素子の出力が一時的に低下する。ポリゴンセンサ374は、この出力の変化をインデックス信号として出力する。
【0026】
実施形態の装置のようにポリゴンミラー180に単一のマークMが付されている場合、ポリゴンミラー180が一回転する毎にインデックス信号が出力される。インデックス信号が出力されると、その際に光束を走査させている反射面を特定することができ、また、面の切り替わりは同期信号から判断することができるため、常に現在いずれの反射面で光束が偏向されているかを識別することができる。
【0027】
メモリ401には、ポリゴンミラー180の各面の面倒れによる感光体ドラム210上でのスポットのシフト量が予め入力されている。このシフト量に関するデータは、各反射面の面倒れ角度を測定することにより計算で求めてもよいし、1つの半導体レーザーを発光させた際の所定の像高でのビームスポットの反射面毎の差を感光体ドラム210上、またはこれと光学的に等価な面上で実測することにより求めてもよい。求められたシフト量のデータは、面倒れシフト量演算回路461に接続されたシフト量入力装置460から入力される。シフト量入力装置460は、少なくとも調整段階において接続されていれば足り、調整後には取り外してもよい。
面倒れによるスポットのシフトは反射面毎に一定の値となるため、面倒れシフト量演算回路461の出力は、当該反射面におけるダイナミックプリズム160の基準角度を決定づける。
【0028】
一方、感光体ドラム210の回転ムラは、面倒れのように既知の誤差ではなくランダムに発生する誤差である。回転ムラシフト量演算手段463は、プリンタコントローラ465から入力される本来の書込位置と、ドラムセンサ213から出力される感光体ドラム210の回転ムラとに基づき、検出された回転ムラによるスポットの副走査方向のシフト量を演算する。
【0029】
面倒れシフト量演算手段461から出力される面倒れ誤差によるビームスポットの副走査方向のシフト量と、回転ムラシフト量演算手段463から出力される回転ムラによるスポットのシフト量とは、加算回路467において加算され、ダイナミックプリズム位置制御装置469に入力される。ダイナミックプリズム位置制御装置469は、加算回路から出力される総合的なシフト量を相殺するためのダイナミックプリズム160の調整角度を求めてダイナミックプリズム161を回動制御する。ダイナミックプリズム160の設定角度は、プリズムセンサ163により検出され、ダイナミックプリズム位置制御装置469は、このセンサ出力に基づいてダイナミックプリズムをクローズドループで制御する。プリズムセンサ163は、例えばダイナミックミラー160の一面に形成されたミラー部分に向けて光束を入射させる発光素子と、この発光素子から発してミラー部分で反射された光束の位置を検出する受光素子とから構成される。
【0030】
上記の制御により、シリンドリカルレンズとfθレンズとの組み合わせによっては補正しきれないポリゴンミラー180の面倒れ、および感光体ドラム210の回転ムラによるスポットの副走査方向へのシフトを補正し、走査線の副走査方向の位置を正確に制御することができる。
【0031】
なお、面倒れ誤差によるビームスポットのシフトを補正するためのダイナミックプリズム160の位置制御は、前の走査が終了してから描画が開始される前までのタイミングで行われる。この位置制御の時間を確保するため、走査効率、すなわち反射面の切り替わり間隔に対する描画時間の割合を比較的小さく設定している。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、たとえ描画対象面の共役位置がポリゴンミラーの反射面からずれた場合にも、面倒れ誤差に起因する反射面毎に異なる走査対象面上でのビームスポットの副走査方向のズレを補正することができる。したがって、ポリゴンミラー面のゴミやキズの影響を避けるために走査対象面の副走査方向の共役点をポリゴンミラーの反射面から離した場合にも、光学系の静的な特性で補正しきれない副走査方向のスポットの位置ズレを補正して描画性能の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる走査光学装置の実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1の装置の副走査方向の断面図である。
【図3】図1の装置の主走査方向の平面図である。
【図4】図1の装置の光学系のみを取り出して示す主走査方向の説明図である。
【図5】実施形態の走査光学装置の制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
100 光源部
101〜108 半導体レーザー
121〜128 光ファイバー
130 ファイバーアライメントブロック
160 ダイナミックプリズム
180 ポリゴンミラー
190 fθレンズ
210 感光体ドラム
213 ドラムセンサ
230 同期信号検出用受光素子
374 ポリゴンセンサ
M マーク
401 メモリ
461 面倒れシフト量演算装置
463 回転ムラシフト量演算装置
469 ダイナミックプリズム位置制御装置
この発明は、レーザープリンター等に利用される走査光学装置に関し、特に、偏向器として複数の反射面を有するポリゴンミラーを利用した装置に関する。
【0001】
【従来の技術】
走査光学装置は、半導体レーザー等の光源から発した光束をポリゴンミラーで反射、偏向させ、fθレンズにより収束させて感光体ドラム等の走査対象面上に主走査方向に走査するスポットを形成する。
【0002】
ポリゴンミラーは、一般に金属を加工して製造されており、複数の反射面はそれぞれ個別に研磨される。このため、本来は回転軸に対して平行となるべき反射面が回転軸に対して傾く誤差、いわゆる面倒れ誤差が発生し、かつ、その誤差量は各反射面毎に異なる値となる。
【0003】
従来の走査光学装置は、面倒れ誤差によるスポット位置の副走査方向のズレを補正するため、光源とポリゴンミラーとの間にシリンドリカルレンズを配置し、アナモフィックなfθレンズを利用してポリゴンミラーの反射面と感光体ドラム面とを副走査方向において光学的に共役となるよう設定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レンズの加工誤差等を原因として共役関係が崩れた場合、あるいは、ポリゴンミラーの反射面のゴミやキズによる影響を避けるために感光体ドラム面の共役位置を意図的に反射面の前後にずらした場合等には、面倒れ誤差によるスポットの位置ズレが補正しきれずに残存するという問題がある。
【0005】
この発明は、共役関係が保たれていない場合に発生する面倒れ誤差によるスポットの位置ズレを補正することができる走査光学装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる走査光学装置は、光源と、該光源から発した光束を反射、偏向させるポリゴンミラーと、光源とポリゴンミラーとの間の光路中に配置され、感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向の位置を回動することによりシフトさせるダイナミックプリズムと、ポリゴンミラーで反射された光束を収束させて、感光体ドラム面上にビームスポットを形成する走査レンズと、ポリゴンミラーの複数の反射面のうち特定の反射面が特定の回転位置を通過する毎にインデックス信号を出力する検出手段と、複数の反射面毎の面倒れ誤差に基づく感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向へのズレである面倒れシフト量を記憶するメモリと、インデックス信号と所定の同期信号とに基づいて、現在の走査に対応する反射面を特定し、特定した反射面に対応するシフト量をメモリから読み出す面倒れシフト量決定手段と、感光体ドラムの回転ムラを検出する回転ムラ検出手段と、回転ムラ検出手段によって検出された回転ムラと所定の基準書き込み位置情報とに基づいて、所定の演算を行い、回転ムラによるビームスポットの副走査方向へのズレである回転ムラシフト量を算出する回転ムラシフト量演算手段と、面倒れシフト量決定手段によって決定された面倒れシフト量と、回転ムラシフト量演算手段によって算出された回転ムラシフト量とを加算して総合シフト量を算出する加算手段と、加算手段によって算出された総合シフト量を相殺するようにダイナミックプリズムを回動制御する制御手段と、ダイナミックプリズムの回転角度を検出する角度検出手段を備え、制御手段は、角度検出手段によって検出された回転角度および総合シフト量に基づいて、ダイナミックプリズムをクローズドループにより回動制御することを特徴とする。これにより、ポリゴンミラーの面倒れによる感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向の位置ズレ、および感光体ドラム自体の回転ムラによる該感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向の位置ズレの両方を補正して、描画性能の劣化を防ぐことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる走査光学装置の実施形態を説明する。実施形態として示される走査光学装置は、8本のレーザ光を同時に走査させることにより、一回の走査で8本の走査線を同時に形成するマルチビーム走査光学装置である。まず、走査光学装置全体の斜視図である図1、その光学系の配置を示す図2、断面図である図3、そして平面図である図4に基づき、この装置の概略構成を説明する。なお、この明細書において「主走査方向」は、光軸に垂直な面内で光束の走査方向に相当する方向、「副走査方向」は、光軸に垂直な面内で主走査方向に直交する方向をいうものとする。
【0008】
走査光学装置は、図1に示されるように、ほぼ直方体状の偏平なケーシング1内に走査光学系を配して構成されている。ケーシング1の上部開口は、使用時には上部蓋体2により閉成される。
【0009】
走査光学系の光源部100は、図1および図2に示されるように、それぞれ支持基板300に取り付けられた8つのレーザーブロック310a〜310hと、これらのレーザーブロックに1つづつ取り付けられた半導体レーザー101〜108と、半導体レーザーから発する光束を伝達する8本の石英ガラス製の光ファイバー121〜128と、これらの光ファイバーの射出側の端部を直線上に並べて保持することにより直線上に配列する8つの点光源を形成するファイバーアライメントブロック130とから構成されている。なお、光ファイバー121〜128の入射側の端部は、レーザーブロック310a〜310hに固定されたファイバー支持体319a〜319hにより保持されている。
【0010】
光源部100のファイバーアライメントブロック130から射出される発散光束は、円筒状のコリメートレンズホルダー340により保持されたコリメートレンズ140により平行光束とされ、絞り142を透過してハーフミラー144に入射する。このハーフミラー144の透過率は、5〜10%である。
【0011】
ハーフミラー144を透過したモニター光束は、APC(オートパワーコントロール)信号検出部150に入射する。APC信号検出部150は、透過光束を収束させるコンデンサレンズ151と、この光束を直交する2つの偏光成分に分離する偏光分離素子としての偏光ビームスプリッター153と、それぞれの偏光成分を受光するAPC用第1受光素子155、APC用第2受光素子157とから構成されており、その出力信号は同一の駆動信号に対する各半導体レーザーの出力がほぼ同一となるようフィードバック制御するために利用される。
【0012】
一方、ハーフミラー144で反射された主光束は、副走査方向の角度を逐次制御するダイナミックプリズム160により角度制御された後、副走査方向にのみ正のパワーを持つシリンドリカルレンズ170によりポリゴンミラー180のミラー面の近傍で線状に結像される。ダイナミックプリズム160は、ケーシング1の底面と平行な軸回りに回動可能に設けられており、回動により偏角作用が変化して感光体ドラム210上でのビームスポットの位置を副走査方向にシフトさせる。ダイナミックプリズム160は、後述のポリゴンミラーの面倒れ誤差や、感光体ドラムの回転ムラ等に起因する走査対象面上でのスポットの副走査方向の位置ズレを補正するために利用される。シリンドリカルレンズ170は、円筒状のシリンドリカルレンズホルダー361により保持されており、図2に示されるように、副走査方向においてそれぞれ正・負のパワーを持つ2枚のレンズ171、173から構成される。
【0013】
ポリゴンミラー180は、図3に示されるようにケーシング1に固定されたポリゴンモータ371により駆動され、図4中の矢印で示したように時計回り方向に回転する。また、ポリゴンミラー180は、回転による風切り音の発生や、空気中の塵埃との衝突によるミラー面の損傷を避けるため、図1に示されるようにカップ状のポリゴンミラーカバー373により外気から遮断されて配置されている。
【0014】
ポリゴンミラーカバー373には、その側壁に光路孔373eが形成されており、この光路孔373eにはカバーガラス375がはめ込まれている。シリンドリカルレンズ170を透過した光束は、カバーガラス375を通してカバー内に入射し、ポリゴンミラー180により反射、偏向されて再びカバーガラス375を通して外部に射出される。なお、ポリゴンミラーカバー373の上面には、ポリゴンミラー180の上面に付されたマークMを検出してインデックス信号を出力するためのポリゴンセンサ(図示せず)を含むセンサブロック376が設けられている。
【0015】
ポリゴンミラー180の反射面は、高精度で加工した場合にも面倒れ誤差を有し、その誤差量は一般に各反射面毎に異なる。そこで、各面の誤差量を予め測定して記憶させておき、使用時にポリゴンセンサから出力されるインデックス信号に応じていずれの反射面が使用されているかを識別することにより、反射面毎の固有の面倒れ誤差量に応じてダイナミックプリズム160の回動角度を調整し、ビーム位置を補正する。
【0016】
ポリゴンミラー180で反射された光束は、結像光学系であるfθレンズ190を透過した後、図3に示されるように折り返しミラー200により反射されて感光体ドラム210上に達し、8つのビームスポットを形成する。これらのビームスポットは、ポリゴンミラー180の回転に伴って同時に走査され、感光体ドラム210上には一回の走査で8本の走査線が形成される。
【0017】
感光体ドラム210は、ビームスポットの走査に同期して図3に示される矢印R方向に回転駆動され、これにより感光体ドラム210上に静電潜像が形成される。この潜像は、公知の電子写真プロセスにより、図示せぬ用紙に転写される。
【0018】
fθレンズ190は、ポリゴンミラー180側から折り返しミラー200側に向けて順に、主走査方向、副走査方向の両方向に関してそれぞれ負、正、正、負のパワーを有する第1、第2、第3、第4レンズ191,193,195,197が配列して構成され、副走査方向においてポリゴンミラー180のミラー面近傍で線状に結像された光束を感光体ドラム210上に楕円形状に再結像させるパワーを有する。
【0019】
fθレンズ190の4枚のレンズは、図3および図4に示されるように単一のレンズ台380上に固定されている。なお、fθレンズ190は、単一波長での使用を前提としているため、色収差は補正されていない。
【0020】
図1〜図4中のx軸は、fθレンズ190の光軸と平行な軸、y軸およびz軸は、x軸に垂直な面内で互いに直交する軸である。y軸は主走査方向に一致し、z軸はポリゴンミラー180と折り返しミラー200との間の光路中では副走査方向に一致する。
【0021】
なお、fθレンズ190を透過した光束は、各走査毎に、すなわちポリゴンミラーの1つの反射面による走査毎に、描画範囲に入る前に同期信号検出用光学系220により検出される。同期信号検出用光学系220は、fθレンズ190の第4レンズ197と折り返しミラー200との間の光路中に配置されて描画範囲の手前で光束を反射させる第1ミラー221と、この第1ミラー221で反射された光束を順に反射させる第2、第3ミラー223,225と、これらのミラーにより導かれた光束を受光する受光素子230とから構成されている。受光素子230は、感光体ドラム210と光学的に等価な位置に配置されている。8本のビームは、走査に伴って1本づつ順番に受光素子230に入射し、受光素子230からは1走査毎に8つのパルスが出力される。パルスが検出されると、そのパルスに対応する半導体レーザーを駆動するレーザー駆動部に1ライン分の画像データが転送され、パルスの検出から一定時間経過後に書き込みが開始される。
【0022】
また、ケーシング1には、折り返しミラー200で反射された光束を透過させる描画用開口11が形成されると共に、折り返しミラー200の背後に光学調整用開口12が形成されている。描画用開口11には、カバーガラス201が装着されている。光学調整用開口12は、折り返しミラー200を除く光学素子を組み付けた後に、これらの光学素子を調整する際に使用され、描画のための使用時には図3に示されるように蓋板13により閉成される。
【0023】
次に、上記の走査光学装置のダイナミックプリズム160を制御するための系の構成およびその作用を説明する。
図5は、実施形態の走査光学装置の制御系のうちダイナミックプリズム160の制御に関連する部分を抜き出して示したブロック図である。この制御回路は、ポリゴンミラー180の面倒れ誤差と感光体ドラム210の回転ムラとにより発生する感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向のズレを合わせて補正するようダイナミックプリズム160を制御する。
【0024】
面倒れシフト量演算装置461は、ポリゴンセンサ374から出力されるインデックス信号と、同期信号検出用受光素子230から出力される同期信号とに基づいて現在の走査がポリゴンミラーの何れの反射面によるものかを判断し、該当する反射面の面倒れ誤差によるビームスポットのシフト量をメモリ401から読み出して出力する。
【0025】
ポリゴンセンサ374は、例えばポリゴンミラー180側に投光する発光ダイオードと、この発光ダイオードから発してポリゴンミラー180で反射された光を受光する受光素子とから構成される。マークMは、この例では黒色の油性インクで付されており、金属製の他の部分より反射率が低くなるため、ポリゴンセンサ374の下をマークMが通過する毎に受光素子の出力が一時的に低下する。ポリゴンセンサ374は、この出力の変化をインデックス信号として出力する。
【0026】
実施形態の装置のようにポリゴンミラー180に単一のマークMが付されている場合、ポリゴンミラー180が一回転する毎にインデックス信号が出力される。インデックス信号が出力されると、その際に光束を走査させている反射面を特定することができ、また、面の切り替わりは同期信号から判断することができるため、常に現在いずれの反射面で光束が偏向されているかを識別することができる。
【0027】
メモリ401には、ポリゴンミラー180の各面の面倒れによる感光体ドラム210上でのスポットのシフト量が予め入力されている。このシフト量に関するデータは、各反射面の面倒れ角度を測定することにより計算で求めてもよいし、1つの半導体レーザーを発光させた際の所定の像高でのビームスポットの反射面毎の差を感光体ドラム210上、またはこれと光学的に等価な面上で実測することにより求めてもよい。求められたシフト量のデータは、面倒れシフト量演算回路461に接続されたシフト量入力装置460から入力される。シフト量入力装置460は、少なくとも調整段階において接続されていれば足り、調整後には取り外してもよい。
面倒れによるスポットのシフトは反射面毎に一定の値となるため、面倒れシフト量演算回路461の出力は、当該反射面におけるダイナミックプリズム160の基準角度を決定づける。
【0028】
一方、感光体ドラム210の回転ムラは、面倒れのように既知の誤差ではなくランダムに発生する誤差である。回転ムラシフト量演算手段463は、プリンタコントローラ465から入力される本来の書込位置と、ドラムセンサ213から出力される感光体ドラム210の回転ムラとに基づき、検出された回転ムラによるスポットの副走査方向のシフト量を演算する。
【0029】
面倒れシフト量演算手段461から出力される面倒れ誤差によるビームスポットの副走査方向のシフト量と、回転ムラシフト量演算手段463から出力される回転ムラによるスポットのシフト量とは、加算回路467において加算され、ダイナミックプリズム位置制御装置469に入力される。ダイナミックプリズム位置制御装置469は、加算回路から出力される総合的なシフト量を相殺するためのダイナミックプリズム160の調整角度を求めてダイナミックプリズム161を回動制御する。ダイナミックプリズム160の設定角度は、プリズムセンサ163により検出され、ダイナミックプリズム位置制御装置469は、このセンサ出力に基づいてダイナミックプリズムをクローズドループで制御する。プリズムセンサ163は、例えばダイナミックミラー160の一面に形成されたミラー部分に向けて光束を入射させる発光素子と、この発光素子から発してミラー部分で反射された光束の位置を検出する受光素子とから構成される。
【0030】
上記の制御により、シリンドリカルレンズとfθレンズとの組み合わせによっては補正しきれないポリゴンミラー180の面倒れ、および感光体ドラム210の回転ムラによるスポットの副走査方向へのシフトを補正し、走査線の副走査方向の位置を正確に制御することができる。
【0031】
なお、面倒れ誤差によるビームスポットのシフトを補正するためのダイナミックプリズム160の位置制御は、前の走査が終了してから描画が開始される前までのタイミングで行われる。この位置制御の時間を確保するため、走査効率、すなわち反射面の切り替わり間隔に対する描画時間の割合を比較的小さく設定している。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、たとえ描画対象面の共役位置がポリゴンミラーの反射面からずれた場合にも、面倒れ誤差に起因する反射面毎に異なる走査対象面上でのビームスポットの副走査方向のズレを補正することができる。したがって、ポリゴンミラー面のゴミやキズの影響を避けるために走査対象面の副走査方向の共役点をポリゴンミラーの反射面から離した場合にも、光学系の静的な特性で補正しきれない副走査方向のスポットの位置ズレを補正して描画性能の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる走査光学装置の実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1の装置の副走査方向の断面図である。
【図3】図1の装置の主走査方向の平面図である。
【図4】図1の装置の光学系のみを取り出して示す主走査方向の説明図である。
【図5】実施形態の走査光学装置の制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
100 光源部
101〜108 半導体レーザー
121〜128 光ファイバー
130 ファイバーアライメントブロック
160 ダイナミックプリズム
180 ポリゴンミラー
190 fθレンズ
210 感光体ドラム
213 ドラムセンサ
230 同期信号検出用受光素子
374 ポリゴンセンサ
M マーク
401 メモリ
461 面倒れシフト量演算装置
463 回転ムラシフト量演算装置
469 ダイナミックプリズム位置制御装置
Claims (1)
- 光源と、
前記光源から発した光束を反射、偏向させるポリゴンミラーと、
前記光源と前記ポリゴンミラーとの間の光路中に配置され、回動することにより、回転駆動される感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向の位置をシフトさせるダイナミックプリズムと、
前記ポリゴンミラーで反射された光束を収束させて、前記感光体ドラム面上にビームスポットを形成する走査レンズと、
前記ポリゴンミラーの複数の反射面のうち特定の反射面が特定の回転位置を通過する毎にインデックス信号を出力する検出手段と、
前記複数の反射面毎の面倒れ誤差に基づく前記感光体ドラム面上でのビームスポットの副走査方向へのズレである面倒れシフト量を記憶するメモリと、
前記インデックス信号と所定の同期信号とに基づいて、現在の走査に対応する反射面を特定し、特定した反射面に対応するシフト量を前記メモリから読み出す面倒れシフト量決定手段と、
前記感光体ドラムの回転ムラを検出する回転ムラ検出手段と、
前記回転ムラ検出手段によって検出された前記回転ムラと所定の基準書き込み位置情報とに基づいて、所定の演算を行い、前記回転ムラによる前記ビームスポットの副走査方向へのズレである回転ムラシフト量を算出する回転ムラシフト量演算手段と、
前記面倒れシフト量決定手段によって決定された前記面倒れシフト量と、前記回転ムラシフト量演算手段によって算出された前記回転ムラシフト量とを加算して総合シフト量を算出する加算手段と、
前記加算手段によって算出された総合シフト量を相殺するように前記ダイナミックプリズムを回動制御する制御手段と、
前記ダイナミックプリズムの回転角度を検出する角度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記角度検出手段によって検出された回転角度および前記総合シフト量に基づいて、前記ダイナミックプリズムをクローズドループにより回動制御することを特徴とする走査光学装置。
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