(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光部を副走査方向に被走査面上において所望の間隔になるように配列した光源部、この光源部からの発散光束をカップリングするレンズ、副走査方向に屈折力を有し上記レンズを透過した光束を偏向器の偏向面近傍に線状結像を行う第一結像系、上記偏向器により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして結像する第二結像系を有し、
複数の発光部のうちのいくつかの発光部が破損もしくは破壊された場合に、残っている正常に発光する発光部の数およびその配置関係に応じて、任意の正常に発光する発光部を選択して光書き込みを行う光走査装置であって、
上記正常に発光する発光部の選択に応じて上記第一結像系の配置位置を変更する機構を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
複数の発光部を副走査方向に被走査面上において所望の間隔になるように配列した光源部、この光源部からの発散光束をカップリングするレンズ、副走査方向に屈折力を有し上記レンズを透過した光束を偏向器の偏向面近傍に線状結像を行う第一結像系、上記偏向器により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして結像する第二結像系を有し、
複数の発光部のうちのいくつかの発光部が破損もしくは破壊された場合に、残っている正常に発光する発光部の数およびその配置関係に応じて、任意の正常に発光する発光部を選択して光書き込みを行う光走査装置であって、
複数の発光部のうちいくつかが破損もしくは破壊されることをあらかじめ想定して、被走査媒体上を走査するビームのサイズが、被走査媒体上におけるビームの走査間隔より大きく設定されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
複数の発光部を副走査方向に被走査面上において所望の間隔になるように配列した光源部、この光源部からの発散光束をカップリングするレンズ、副走査方向に屈折力を有し上記レンズを透過した光束を偏向器の偏向面近傍に線状結像を行う第一結像系、上記偏向器により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして結像する第二結像系を有し、
複数の発光部のうちのいくつかの発光部が破損もしくは破壊された場合に、残っている正常に発光する発光部の数およびその配置関係に応じて、任意の正常に発光する発光部を選択して光書き込みを行う光走査装置であって、
複数の焦点距離が異なる第一結像系と、この第一結像系の任意のものを選択して光学系の一部として構成する機構を有し、
複数の発光部のうちのいくつかの発光部が破損もしくは破壊された場合に、残っている正常に発光する発光部の数およびその配置関係に応じて、任意の第一結像系が選択されることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光走査装置において、光学系を構成する第一結像系に応じて偏向器の偏向速度を切り換えることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項３に記載の光走査装置において、光学系を構成する第一結像系に応じて被走査媒体の移動速度を切り換えることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光走査装置において、複数の発光部のうちのいくつかの発光部が破損もしくは破壊された場合に、残っている正常に発光する発光部の数およびその配置関係に応じて、偏向器の偏向速度を上げ、発光部の変調速度も上げることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の光走査装置を有することを特徴とする画像出力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザプリンタ、レーザ複写機等の画像出力装置及び、これに用いられる光書込み光学系あるいは光書込みユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、特開平９−２１１９４４号公報、及び、特開平１０−１５１７９８号公報がある。以下にその概要を記す。
【０００３】
特開平９−２１１９４４号公報の光走査装置では、発光素子ＬＤを２個以上有し、そのうちいくつかが破損した際に、一つでも正常に動作するＬＤがある場合には、正常なＬＤの数に応じて感光体の回転速度を減じて、正常なＬＤで書込むことを特徴としている。
【０００４】
特開平１０−１５１７９８号公報の光走査装置では、複数の発光手段が発生するビームにより感光体を光走査させる光走査装置において、発光状態を検出する検出手段により、発光手段のいずれかが発光能力が喪失して、感光能力が低下していることが検出された場合に、代替手段として、他の正常な発光手段を用いて出力動作を行わせることを特徴とする出力装置であり、発光能力の喪失した発光手段の数に応じて感光体と走査ビームの相対移動速度を調整（発光能力を喪失した発光手段の数に応じて感光体の移動速度を低下させる）ことを特徴とするものである。
【０００５】
公知の技術としては、上記の特開平９−２１１９４４号公報、及び、特開平１０−１５１７９８号公報があるが、いずれも、発光部が破損した場合に、被走査媒体の移動速度を低下させる方法を採用している。これらの被走査媒体の移動速度を低下させる方法では、画像の出力能力が、被走査媒体の移動速度を遅くさせた分低下するため、画像出力装置のパフォーマンスの低下を招くことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光走査装置では、所定の数の発光部で書込みを行うように構成、および、制御されているため、発光部の破損もしくは破壊により発光部が正常に機能しなくなった場合には出力能力の低下などを招き、正常な出力動作が不可能になっていた。
【０００７】
本発明では、複数の発光部を有する光走査装置において、一部の発光部が破損もしくは破壊した場合でも、残った正常な発光により、破損した発光部の分を補うとともに、偏向速度、および、被走査媒体移動速度の制御により、画像出力装置本来の出力能力を損なうことなく、破損前と同等の白抜け等の無い画像の出力を実現した。
【０００８】
また、複数の発光部の内、いくつかの発光部が破損もしくは破壊した場合、その状態のままで画像を出力しようとすると、破損した発光部に対応する部分の画像が形成できず、一部が白く抜けた画像になってしまう。そのようにならないよう、ビームスポット径、あるいは、ドット径を変えて、画像出力装置本来の出力能力を損なうことなく、破損前と若干画質は低下するが、白抜け等の無い画像の出力を実現した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記、従来技術の課題を解決するためには、以下の光走査装置を構成すればよい。
【００１０】
請求項１記載の発明は、複数の発光部を副走査方向に被走査面上において所望の間隔になるように配列した光源部、この光源部からの発散光束をカップリングするレンズ、副走査方向に屈折力を有し上記レンズを透過した光束を偏向器の偏向面近傍に線状結像を行う第一結像系、上記偏向器により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして結像する第二結像系を有し、複数の発光部のうちのいくつかの発光部が破損もしくは破壊された場合に、残っている正常に発光する発光部の数およびその配置関係に応じて、任意の正常に発光する発光部を選択して光書き込みを行う光走査装置であって、上記正常に発光する発光部の選択に応じて上記第一結像系の配置位置を変更する機構を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、複数の発光部を副走査方向に被走査面上において所望の間隔になるように配列した光源部、この光源部からの発散光束をカップリングするレンズ、副走査方向に屈折力を有し上記レンズを透過した光束を偏向器の偏向面近傍に線状結像を行う第一結像系、上記偏向器により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして結像する第二結像系を有し、複数の発光部のうちのいくつかの発光部が破損もしくは破壊された場合に、残っている正常に発光する発光部の数およびその配置関係に応じて、任意の正常に発光する発光部を選択して光書き込みを行う光走査装置であって、複数の発光部のうちいくつかが破損もしくは破壊されることをあらかじめ想定して、被走査媒体上を走査するビームのサイズが、被走査媒体上におけるビームの走査間隔より大きく設定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、複数の発光部を副走査方向に被走査面上において所望の間隔になるように配列した光源部、この光源部からの発散光束をカップリングするレンズ、副走査方向に屈折力を有し上記レンズを透過した光束を偏向器の偏向面近傍に線状結像を行う第一結像系、上記偏向器により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして結像する第二結像系を有し、複数の発光部のうちのいくつかの発光部が破損もしくは破壊された場合に、残っている正常に発光する発光部の数およびその配置関係に応じて、任意の正常に発光する発光部を選択して光書き込みを行う光走査装置であって、複数の焦点距離が異なる第一結像系と、この第一結像系の任意のものを選択して光学系の一部として構成する機構を有し、複数の発光部のうちのいくつかの発光部が破損もしくは破壊された場合に、残っている正常に発光する発光部の数およびその配置関係に応じて、任意の第一結像系が選択されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、光学系を構成する第一結像系に応じて偏向器の偏向速度を切り換えることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、光学系を構成する第一結像系に応じて被走査媒体の移動速度を切り換えることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、複数の発光部のうちのいくつかの発光部が破損もしくは破壊された場合に、残っている正常に発光する発光部の数およびその配置関係に応じて、偏向器の偏向速度を上げ、発光部の変調速度も上げることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の光走査装置を有することを特徴とする画像出力装置に係る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は光走査装置の走査光学系の一例の全体構成を示す図である。複数の発光点を有する光源１は発散性の光束を放射し、光源１からの光束は集光レンズ２を透過した後、光束を規制する開口部９（絞り）により光束径を規制された後、線像結像光学系３により、偏向器４の偏向反射面４ａ近傍に線状に結像され、偏向器４は入射光束を等角速度的に偏向する。偏向器４と被走査媒体７との間にｆθレンズ５と長尺レンズ６を配置し、それらの合成系により、ミラー８を介した後、被走査媒体７上に結像スポットを形成し、結像スポットは偏向器４の回動によって、被走査媒体７上を走査する。また、同期検知系１００は書込み開始の同期タイミングをとるためのものであり、同期検知センサ２３、同期検知センサ２３に光束を導く結像素子２２、および、ミラー２１により構成されている。
光源部に関しては、本例では複数の発光点を有する光源としたが、いくつかの光源をプリズム等を用いることにより合成し、複数の発光点を有する光源の代わりとしても良い。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
本発明の一実施例を、図２の（１）から（１１）、および、図３の（ａ）から（ｅ）を用いて説明する。図２は光源が副走査方向に並んだ発光部の例を模式的に示したものであり、光源の数は２個でも１０個でも良く特に制限はないが、本例では発光部が四つの光源が一列に並んでいる場合で説明する。図２では、正常な光源を○、機能を喪失した光源を×で表示している。
図２の（１）は四つの光源がすべて正常な場合、図２の（２）から（５）は四つの光源の一つが破損した場合、図２の（６）から（１１）は四つの光源の内二つが破損した場合を示す。
【００２２】
今、光源のうち一つが、破損もしくは破壊して、正常に発光しなくなった場合、つまり図２の（２）から（５）の状態になったとする。このまま動作すると、４本の書込み走査の内一本が抜けた画像が形成されてしまう。図３にてその状態を説明する。四つの光源が正常に発光している場合には、図３の（ａ）のように走査線の抜けがなく画像が形成されるが、図２の（２）の状態になったときは、図３の（ｂ）のように４番目の光源で書込むべき走査線が抜けた画像になってしまう。本発明では、このような時、偏向器の偏向速度を４／３倍にして、発光部の変調速度も同時に４／３倍にして走査を行うようにすれば、図３の（ｃ）のように、正常な画像が出力されることになる。この時、被走査媒体の移動速度は不変なので画像の出力速度に変化はなく、画像出力装置としてのパフォーマンス低下も起こさない。
【００２３】
次に、四つの光源の内一つが破損して発光しなくなったときで、図２の（３）又は（４）の状態になったとき、（３）の場合では四番目の光源を、（４）の場合には一番目の光源を発光させないようにして、偏向器４の偏向速度を二倍にして、同時に光源の変調速度も二倍にして走査を行うようすれば、やはり正常な画像を形成することができる。
【００２４】
（実施例２）
偏向器の速度が上げられない場合の一実施例を以下に説明する。この場合、図２の（２）では２番目の光源を、（３）では一番目の光源を、（４）では４番目の光源を、そして、（５）では３番目の光源を発光しないようにして、光源を一つおきに飛び飛びに発光させる。このままでは、図３の（ｄ）に示すように、被走査媒体上で一本おきに走査線の抜けた画像になってしまう。本発明では、このような状態になってしまったとき、副走査方向のビームスポット径が太くなるようにして、図３の（ｅ）に示すように、抜けた部分を埋めてしまうことにより、抜けの無い画像を形成することができる。副走査方向のビームスポット径を太くする方法として、以下の三つの方法がある。
▲１▼  開口部９の開口径を変化させる。
▲２▼  線像結像光学系３の焦点距離を変える。
▲３▼  線像結像光学系３の配置を変える。
【００２５】
図４を用いて、上記の三つのビームスポット径を太くする方法を説明する。図４（ａ）に光源が正常に発光している場合のビームスポット径の深度方向の変化を示す。以下、被走査面に対して、ピント手前側（偏向器４側）を−側、奥側を＋側として示している。▲１▼の開口部９の開口径を変化させる方法において、開口径（絞り径）を狭めると、図４の（ｂ）に示すようにビームウェスト位置はほとんど変わらずに、全体にビームスポット径が太くなる。図４の（ｂ）において、点線は変化前の状態を示す。これは、一般に［数１］に示す公式により知られており、開口径Ｗ２を変えることにより、任意のビームスポット径Ｗ１を得ることができるものである。
【００２６】
【数１】
Ｗ１＝−ｋ＊β＊λ＊ｆ１／（π＊Ｗ２）
【００２７】
［数１］において、Ｗ１はビームスポット径の半径、Ｗ２は開口部の絞り半径、βは走査系の副走査方向の横倍率、ｋは定数、λは波長、ｆ１は線像結像光学系の焦点距離を表す。
【００２８】
▲２▼の線像結像光学系３の焦点距離を変える方法において、線像結像光学系３の焦点距離のみを変えて開口径や線像結像光学系の位置を変えないと、図４の（ｃ）のように、ビームウェスト位置が矢印方向にシフトする。この関係は、一般に図５に示すような関係で知られている。図５は走査光学系の副走査方向を模式的に示した図であり、本例では、ｆθレンズ５と長尺レンズ６の合成系である走査系全体を光学系１０として図中に示す。線像結像系３の焦点距離が変わると、その線像の位置は、ΔＸずれ、それに伴いビームウェスト位置は、ΔＸ’ずれる。この関係は［数２］に表わされる。
【００２９】
【数２】
ΔＸ’＝−β＊ΔＸ2
【００３０】
［数２］において、ΔＸ’はビームウェスト位置のずれ、ΔＸは線像の位置のずれ、βは走査系の副走査方向の横倍率を表わす。
【００３１】
▲３▼の線像結像光学系３の配置を変える方法においても、▲２▼の方法と同様な関係式により、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
上記の▲１▼から▲３▼と同様の効果を与えるものとして、被走査媒体上での光発光出力を変えて、画像のドット径を変える方法がある。図６を用いて、この方法を説明する。図６中で光量がＩ0 以上のときに被走査媒体は感光可能とする。光源が正常に発光（動作）しているときの、発光出力がＩ1 であるときに、被走査媒体上でのドット径はＤ1 である。今、発光出力をＩ2 に上げると被走査媒体上のドット径はＤ2 となり、画像のドット径を大きくすることができる。すなわち、走査媒体上のドットは図３の（ｅ）のように形成され、抜けた画像にはならない。以上の方法により形成された画像は、副走査方向の画素密度は減ってしまうが、被走査媒体の移動速度を保ことができるため、画像の出力速度を低減させずに済み、画像出力装置のパフォーマンの低下を招くことがない。
【００３３】
（実施例３）
線状結像光学系の焦点距離と偏向器４の回転速度を変えることによって元の画像品質を維持する方法を以下に説明する。図２の（２）から（５）の状態に対して、（２）では二番目、（３）では一番目、（４）では四番目、（５）では三番目の光源を発光させないようにして、四つの光源を一本おきの飛び飛びに発光させるようにする。同様に光源が二つ同時に破損してしまった（９）あるいは、（１０）の状態のときのように、光源が飛び飛びに発光する状態のときも同様に対応できる。図７を用いて、副走査方向のピッチの関係を説明する。図７において×で示した光源（単体）１ａのピッチ間隔をＰ１、被走査媒体上の走査ピッチ間隔をＰ２とすると、その関係は［数３］のように表わされる。
【００３４】
【数３】
Ｐ２＝−β＊ｆ２／ｆ１＊Ｐ１
【００３５】
［数３］において、βは走査系の副走査方向の横倍率、ｆ１は集光レンズ２の焦点距離、ｆ２は線状結像系３の焦点距離を表わす。
【００３６】
発光部の間隔が一つおきに飛び飛びになってしまったときは、線状結像系３の焦点距離ｆ２を半分（ｆ２／２）にすることで、被走査媒体上のビームの間隔は半分になるので、実質上元の走査ピッチに戻ることになる。しかしながら、被走査媒体の移動速度が元のままでは、図２の（６）から（８）の状態になってしまうため、被走査媒体の移動速度を二倍に上げるか、偏向器４の偏向速度を二倍に上げることにより、元の画像状態にすることができる。偏向器の偏向速度を二倍にした場合には、発光部の変調の速度も二倍に上げるのは言うまでもない。なお、実施例の説明においては、発光部の発光点が四つの場合を例にして説明してきたが、発光点の数が増えていっても上記と同様に対応することができる。
【００３７】
【発明の効果】
（１）複数の発光部を有する光走査装置において、一部の発光部が破損もしくは破壊しても、残りの正常な発光部で破損した発光部の走査分を補うことにより、画像出力能力を低下させることがなく、正常な出力動作を保障することができる。
【００３８】
（２）複数の発光部の内いくつかの発光部が破損もしくは、破壊した場合に、発光部の破損の影響で画像の一部が白く抜けた画像になることを防止できる。
【００３９】
（３）複数の発光部の内いくつかの発光部が破損もしくは破壊した場合でも、破損前の状態を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】走査光学系の一例の全体構成を説明する図である。
【図２】複数の光源が副走査方向に四つ並んだ例を模式的に示した図である。（１）は、すべての光源が正常に動作している状態を示す図である。（２）は、四つの光源のうち四番目の光源が正常に動作していないときの状態を示す図である。（３）は、四つの光源のうち三番目の光源が正常に動作していないときの状態を示す図である。（４）は、四つの光源のうち二番目の光源が正常に動作していないときの状態を示す図である。（５）は、四つの光源のうち一番目の光源が正常に動作していないときの状態を示す図である。（６）は、四つの光源のうち三番目と四番目の光源が正常に動作していないときの状態を示す図である。（７）は、四つの光源のうち一番目と四番目の光源が正常に動作していないときの状態を示す図である。（８）は、四つの光源のうち一番目と二番目の光源が正常に動作していないときの状態を示す図である。（９）は、四つの光源のうち二番目と四番目の光源が正常に動作していないときの状態を示す図である。（１０）は、四つの光源のうち一番目と三番目の光源が正常に動作していないときの状態を示す図である。（１１）は、四つの光源のうち二番目と三番目の光源が正常に動作していないときの状態を示す図である。
【図３】複数の発光部のうちいずれかが破損もしくは破壊した場合における被走査媒体面上の光走査を模式的に表わした図である。（ａ）は、すべての光源が正常に動作しているときの光走査の状態を示す図である。（ｂ）は、四つの光源のうち四番目の光源が正常に動作していないときの、通常の光走査の状態を示す図である。（ｃ）は、四つの光源のうち四番目の光源が正常に動作していないとき、偏向器の偏向速度を４／３倍にして走査したときの光走査の状態を示す図である。（ｄ）は、四つの光源のうち二番目と四番目の光源が正常に動作していないときの、通常の光走査の状態を示す図である。（ｅ）は、四つの光源のうち二番目と四番目の光源が正常に動作していないとき、ビームスポット径を副走査方向に拡大して走査したときの光走査の状態を示す図である。
【図４】ビームスポット径の深度方向の変化の様子をグラフに示した図である。（ａ）は、ビームスポット径の深度方向の変化を表わすグラフである。（ｂ）は、絞り径を狭めたときのビームスポット径の変化を表わすグラフである。（ｃ）は、線像結像光学系の焦点距離のみを変えて、絞り径や線像光学系の位置を変えないときのビームウェスト位置がシフトする様子をグラフに示した図である。
【図５】走査光学系を模式的に示した図であり、線像結像系の焦点距離により、ビームの結像位置が変わる様子を表わす図である。（ａ）は、通常の状態を示す図である。（ｂ）は、線像結像系の焦点距離により、ビームの結像位置がズレる様子を示す図である。
【図６】被走査媒体上の光発光出力を変えて、画像のドット形を変更する方法を説明する図である。
【図７】副走査方向のピッチ間隔を説明する図である。
【符号の説明】
１  光源
１ａ  光源（単体）
２  集光レンズ
３  線像結像光学系
４  偏向器
４ａ  偏向反射面
５  ｆθレンズ
６  長尺レンズ
７  被走査媒体
８  ミラー
９  開口部（絞り）
２１  ミラー
２２  結像素子
２３  同期検知センサ
１００  同期検知系
【図１】
0004172533.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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【図６】
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【図７】
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