(57)【特許請求の範囲】
【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同期検知信号を発生する一対の光検知センサと、
光源と、偏向器と、副走査方向に光を集束する共用の光学素子を含む結像手段と、前記光検知センサに対向し主走査領域を分割した境界近傍で受光するように設けられた反射部とを有し、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前記同期検知信号と前記速度検出信号との位相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広域光走査装置。
【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。
【請求項３】
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１または２記載の広域光走査装置。
【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１、２または３記載の広域光走査装置。
【請求項５】
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または４記載の広域光走査装置。
【請求項６】
前記一対の偏向器はそれぞれ、ミラー面数と磁極数を揃え、かつ、モータ基板を回転方向に位置決め可能として設けられることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載記載の広域光走査装置。
【請求項７】
前記調節手段は前記ポリゴンミラーの回転位相を調節する機能を備えていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載記載の広域光走査装置。
【請求項８】
前記調節手段は、モータ基板と偏向器との回転方向の位置を相対的に変更することを特徴とする請求項７記載の広域光走査装置。
【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６ａ，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，４ｂ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６ａ，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】
本発明の光走査装置は、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同期検知信号を発生する一対の光検知センサと、光源と、偏向器と、副走査方向に光を集束する共用の光学素子を含む結像手段と、前記光検知センサに対向し主走査領域を分割した境界近傍で受光するように設けられた反射部とを有し、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前記同期検知信号と前記速度検出信号との位相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。
【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。また、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。
【００１２】
また、本発明の広域光走査装置は、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、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】
また、本発明の広域光走査装置は、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。
【００１４】
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。
【００１５】
また、本発明の広域光走査装置は、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。
【００１６】
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。
【００１７】
また、本発明の広域光走査装置は、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。
【００１８】
したがって、幅広の画像を形成することができる。
さらに、本発明の広域光走査装置は、前記一対の偏向器はそれぞれ、ミラー面数と磁極数を揃え、かつ、モータ基板を回転方向に位置決め可能として設けられる。また、前記調節手段は前記ポリゴンミラーの回転位相を調節する機能を備えている。また、モータ基板と偏向器との回転方向の位置を相対的に変更する調節手段を備えている。
【００１９】
【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１３ａ，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。
【００２０】
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１６ａ，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１４ａ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。
【００２１】
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。
【００２２】
反射部２１ａ，２１ｂとｆθミラー１４ａ，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。
【００２３】
同期検知ビームが光検知センサ２０ａ，２０ｂ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１１ｂ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１２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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
ロータ２３に嵌合されたポリゴンミラー２７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。
【００２７】
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１３ａ，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。
【００２８】
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３６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３８とにより、第二の調節手段３９が構成されている。
【００２９】
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。
【００３０】
このような構成において、各走査光学系１１ａ，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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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，１１ｂ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。
【００３６】
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。
【００３７】
また、本実施の形態ではｆθミラー１４ａ，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。
【００３８】
【発明の効果】
本発明では、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。
【００３９】
また、本発明では、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。
【００４０】
また、本発明では、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。
【００４１】
また、本発明では、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。
【００４２】
また、本発明では、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。
【００４３】
また、本発明では、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
【図１】
0003672420.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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