JP2001264658A - ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザプリンタなどの走査ビームによる印刷
データの高速かつ高印刷ドット密度での書き込みには、
アレイ光源を用いた複数ビームを同時に走査する方式が
有効で、この場合、常時、各走査ビームを所定の均等間
隔に保持することが高画像品質実現には不可欠である。 【解決手段】 複数ビーム走査光学系で、特定ビームが
走査開始端付近に配置した光検出器を通過する時間間隔
を検出し、この時間間隔の所定値からのずれをなくすよ
う、アレイ光源の傾きを常時制御して、すべての走査ビ
ームピッチを均等に保持できるようにして、画像信号の
高精度書き込みを可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、それぞれが独立変
調可能な多数本のレーザビームを同時に並行走査する際
に、走査面上での各ビーム間隔を所定の値に維持するた
めのビーム走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザビーム走査による印刷データの書
き込み方式を基本とするレーザプリンタにおいては、高
速化と高印刷ドット密度（ｄｐｉ）化を両立させるため
の手段として、複数ビームの同時並行走査方式が有効で
ある事は広く知られている。

【０００３】この場合の光源としては、個別の半導体レ
ーザの出力ビームを光の導波体で結合し、この光導波体
の出射端を直線上に等間隔に配置した１次元アレイ光源
を構成する方式（特開昭５４―７３２８号）、単一の半
導体レーザ光源の中に独立駆動可能なレーザ素子を複数
組み込んだアレイ形半導体レーザを使用する方式（特願
昭５３―６６７７０号）などがある。

【０００４】これらの方式の光源を用いて記録媒体上
で、複数ビームの並行走査による画像情報の書き込みを
行うとき、所定の印刷ドット密度に対応する各走査ビー
ム間の間隔が規定の値にない場合には、印刷濃度の濃淡
むらが発生し印刷品質低下の原因となる。ビーム間隔変
動の発生原因は、アレイ光源部が周囲温度や機械的衝撃
などによって所定の固定位置からずれて、これに起因す
るビーム主走査方向に対する光源発光部の配列角度の変
動がある。

【０００５】このビーム間隔変動対策としては、走査記
録媒体の走査端付近に、走査直交方向にＣＣＤラインセ
ンサを配置し、各走査ビームの位置を検出し、現在選択
されているビーム間隔設定値と異なる場合に、アレイ光
源を回転調整してビームピッチを設定値に一致する方式
が提案されている（特開平９−１９３４６５号）。この
方式では、一走査で１本の走査ビーム位置を検出し、各
ビームの測定を終えてからビームピッチを検出し、光源
位置を補正する。またこのビームピッチの検出、補正
は、印刷ジョブの開始前、あるいはジョブの合間に行わ
れる。この方式では、走査ビームピッチ間隔を各ビーム
同時に検出出来ないので、間隔検出精度が低下する上、
稼動中での検出、補正ができないので長時間を要するジ
ョブ用には適さない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決し、走査ビームピッチ間隔を各ビーム同時に検出す
るとともに、稼動中でも常時走査ピッチを検出し補正を
可能とするもので、長時間連続運転を行う高速レーザプ
リンタなどのための、走査ピッチ間隔を設定値に保持す
ることが可能な複数ビーム走査光学系を実現することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】レーザプリンタに適用さ
れるレーザ走査光学系では、通常、感光ドラムなどの記
録媒体の走査開始端付近に、走査ビームが一定位置を通
過するタイミングを決定するための光検出器が配置され
ている。一方、アレイ光源を形成する各出射部は等間隔
に配列されており、記録媒体である走査面上での走査ピ
ッチ間隔を印刷ドット密度に対応した値に設定するた
め、該アレイ光源を走査方向に対し傾斜させて配置す
る。この時に該光検出器を各ビームが通過する時間間隔
はすべて等しく、この値は該アレイ光源の傾斜角度によ
って変わる。仮にアレイ光源の配列角度方向が変動した
とすると、走査面上での各走査線の間隔が変動し、それ
とともに該光検出器を各ビームが通過する時間間隔も変
化する。この時間間隔の変動を検出し、この信号によっ
てアレイ光源の配列方向を調整して適正値に補正制御す
ることにより、高印刷品質の実現には不可欠である走査
ビームの間隔を一定に保つことが可能となる。

【０００８】また、印刷ジョブを妨げることなく各走査
ごとの検出、補正が可能であり、プリンタ装置の稼働
中、常時連続的なチェックと補正が可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の実施例を示す。
レーザアレイ光源１は、それぞれ独立に光変調可能な半
導体レーザ素子を複数、等間隔に配列、内臓したもの
（本実施例は４個のレーザ素子）で、発光素子部が所定
方向２の直線上に等間隔に配列している。この光源から
の複数の出力ビーム１１、１２、１３、１４は、第一光
学系４、回転多面鏡５および走査レンズ６を介して、走
査面１７で所定の均一スポット径の収束ビーム１１１、
１１２、１１３、１１４となり、等間隔の同時並行走査
に適用される。走査面１７の端部付近に各ビームの走査
開始時刻を決めるための光検出器１６が配置してある。
光検出器１６からの検出信号６０に同期して、制御系３
０からの画像情報をあらわす信号によって、レーザ駆動
回路系３１を介して、複数ビーム１１１、１１２、１１
３、１１４の光強度変調が行われる。制御系３０は、図
示しないコンピュータなどから画像情報を受け取ってい
る。ここで、走査面１７の隣接走査ビーム間隔を印刷ド
ット密度に対応した値とするため、レーザ光源１は発光
部の配列方向２をビーム走査方向２０に対し適正な角度
Θの傾きを持たせて配置する。この関係を図２に示して
ある。この角度Θは、光源２１の発光部の配列間隔を
ｄ、走査面上で均一なスポット径２１１、２１２、２１
３、２１４の中心部の間隔を走査ビーム間隔とし、これ
をｐ、光学系倍率をｍとすると、Θは式１の関係で与え
られる。

【００１０】

【式１】Θ＝Ｓｉｎ^-1［ｐ／ｍｄ］ この時の光検出器１６からの走査ビーム検出信号６０
は、図３の信号波形になり、それぞれのビームに対応し
て、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａの信号が得られ
る。

【００１１】ここで、レーザ光源１の傾き角Θが変動し
たとすると、走査面上の走査線間隔ｐが変化し、書き込
まれた画像情報の劣化をもたらす。一方、例えば、第１
ビーム１１１と第２ビーム１１２が光検出器１６を通過
する時間間隔ｔは、ｖをビーム走査速度とすると、

【００１２】

【式２】 ｔ＝ｐ［ＣｏｔΘ］／ｖ＝ｍｄＣｏｓ［Θ］／ｖ で与えられ、注目する２つのビームが光検出器１６を通
過する時間間隔はこの２ビームの走査線間隔、すなわ
ち、アレイ光源の傾き角に対応する。また、第１ビーム
と第４ビームに注目すれば、通過時間間隔は

【００１３】

【式３】ｔ＝３ｍｄＣｏｓ［Θ］／ｖ となる。これらの時間間隔と印刷ドット密度に対応した
設定値とのずれ量を検出し、このずれをなくすようにレ
ーザ光源１を回転制御して、ビーム走査線間隔を一定に
保つようにする。このための制御系の回路構成及びタイ
ムチャートを、図４および図５に示す。この実施例で
は、複数ビームの内、最初と最後に光検出器１６を通過
するビーム間の通過時間間隔の設定値からの変動を検出
し適正な値に制御する。

【００１４】光検出器１６からの検出信号６０をレーザ
光源回転機構部８の駆動制御部３８に入力する。このと
きの信号波形７１から注目ビーム間の通過時間に対応す
るパルス幅７２をパルス幅設定器により定め、サンプリ
ング回路７４により、この時間７２内にコンデンサーに
充電される電圧Ｖ ７５を求める。この値が注目ビーム
の通過時間７２に対応する。これと正規の通過時間に対
応する基準電圧Ｖ0７６との差分出力信号７７の増幅信
号９０でレーザ光源回転機構部8を駆動し、該差分出力
信号７７がゼロ７８となるようにし、ホールド期間７３
の間中この状態を維持する。リセット信号７９で、各走
査毎、あるいは適当な走査回数間隔で上記のサンプリン
グ／ホールド動作を繰り返すことが可能である。なお基
準電圧Ｖ0 ７６は、電気回路によって基準電圧を作っ
てもよいし、ディジタル的に設定した値でもよい。

【００１５】図６は、他の実施例で、個別の半導体レー
ザ２１、２２、２３、２４の出力口部のそれぞれに光フ
ァイバー２６、２７、２８、２９を接続し、これらの出
射端面を隣接させ直線状に配列した出射端アレイ光源１
０を用いる場合である。この場合にも出射端面の傾き角
が変動すると、上記のように走査線間隔が変動する。そ
こで、基板面４０に対し、出射端アレイ光源部１０の一
端を可撓的に固定し、他の端部付近に、調整用アクチュ
エータ２５を配置する。このアクチュエータとしては、
例えば圧電素子の様な電気信号により伸縮可能な素子が
適用できる。すでに前述の実施例で説明したように、２
つの注目ビームの光検出器通過時間を検出し、この通過
時間と設定値との差分信号出力９０で調整用アクチュエ
ータ２５を駆動し、差分出力がゼロとなるようにする。
調整用アクチュエータ２５に圧電素子を使用した場合
には、この素子の伸縮により出射端アレイ光源部１０の
傾き角度が調整できる。このようにして、ビーム走査方
向２０に対する出射端アレイ光源部１０の傾き角度の調
整および安定化制御が可能となり、複数ビームの走査線
間隔を等しく保つことができる。

【００１６】これまでの説明では、出射光部が４個の場
合について扱ってきたが、出射光部は２個以上であれ
ば、直線状アレイあるいは平面状の２次元アレイのどち
らでも本発明が適用可能である。

【００１７】また、上記説明では、走査方向に対して走
査スポット配列を傾けた場合について説明したが、走査
方向に対して直角に走査スポットを配列する場合にも、
設定値をゼロとして、適用できることは、言う迄もな
い。

【００１８】以上の光学系構成により、ある特定な間隔
で配列されたアレイ光源からの複数の出力ビームを同時
に並行走査する際に、走査面上でのビーム走査間隔を安
定に保持するようにアレイ光源の傾き角度の補正がで
き、高速かつ高精度のレーザビーム書き込みが可能とな
る。さらには、本発明ではビーム走査毎の走査ビーム間
隔のチェックと補正を常時、同時に実施することが可能
となる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によって、複数のビーム出射が可
能なアレイ光源を使用した複数ビーム走査光学系の、ア
レイ光源部位置ずれに起因した走査面上の走査線隣接間
隔の乱れを、常時、連続的に補正、制御することが可能
となる。これにより、高速、かつ高精度のレーザ走査書
き込みが達成され、大容量、高速プリンタでの高画像品
質の実現に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるビーム走査装置の構成を示す模式
図である。

【図２】アレイ光源間隔と走査ビーム間隔の関係を示す
模式図である。

【図３】光検出器からの複数ビーム走査信号波形を示す
模式図である。

【図４】アレイ光源の傾き補正回路構成の一例を示す回
路図である。

【図５】本発明による傾き補正回路の信号タイムチャー
トである。

【図６】本発明の他の実施例を示す模式図である。

【符号の説明】

１…レーザアレイ光源、２…アレイ光源発光部配列方
向、４…第一光学系、５…回転多面鏡、６…走査レン
ズ、８…レーザ光源回転機構部、１０…出射端アレイ光
源、１１，１２，１３，１４…出射ビーム、１６…光検
出器、２１，２２，２３，２４…個別半導体レーザ、
１１１，１１２，１１３，１１４…走査ビーム、３０…
制御系、３１…レーザ駆動回路、３３…回転多面鏡駆動
系、３８…回転機構部制御系。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C362 AA13 AA42 AA48 BA57 BA60 BA61 BA69 BA71 BB32 BB34 2H045 AA01 BA02 BA23 BA33 CA23 CA88 CA98 DA21 5C051 AA02 CA07 DB18 DB30 DC02 DE09 DE24 5C072 AA03 BA13 HA02 HA06 HA13 HB08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線状あるいは平面状に所定の間隔に配
   列した複数の光源と、該光源からの複数の各光ビームを
   記録媒体上で並行走査するためのビーム走査手段と、ビ
   ーム走査開始端近くに配置した光検出器を有する複数ビ
   ーム走査装置において、 該複数ビームのうちの少なくとも２つが該光検出器を通
   過する時間間隔を検出して基準時間間隔からのずれ量を
   求める手段と、該ずれ量から、該記録媒体上での複数走
   査ビームの走査位置間隔を常時所定の値となるように該
   光源の位置を制御する制御手段を設けたことを特徴とす
   るビーム走査装置。
2. 【請求項２】 走査面でのビーム走査方向に対して、複
   数の光源の配列方向が回転する制御手段であることを特
   徴とする請求項１記載のビーム走査装置。