JP2002048989A - レーザビームの副走査位置検出装置及びレーザ走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチビームを構成する複数のレーザビーム
の個々の副走査方向の位置を高精度に検出することが可
能で、かつ回路規模を増大することがないレーザビーム
の副走査位置検出装置と、これを備えるレーザ走査装置
を提供する。 【解決手段】 主走査される少なくとも一つのレーザビ
ームを受光し、その検出出力が前記レーザビームの副走
査方向の位置によって変化するように、前面に副走査方
向に透過率が変化する濃度勾配フィルタＦを備えた第１
の光センサＳ１と、前記レーザビームを受光し、その検
出出力が前記レーザビームの副走査方向において等しい
第２の光センサＳ２と、前記第１及び第２の各光センサ
Ｓ１，Ｓ２の検出出力を演算し、両検出出力の相対比か
ら前記レーザビームの副走査位置データを出力する演算
回路５５とを備えて副走査位置検出装置を構成する。回
路規模を増大することなく複数のレーザビームの副走査
方向の位置を高精度に検出することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザビームをポリ
ゴンミラー等の走査機構により走査して所要パターンを
描画するレーザビーム走査装置に関し、特に複数のレー
ザビームを副走査方向に配列してこれらレーザビームを
同時に主走査するマルチビーム走査装置における個々の
レーザビームの副走査方向の位置を検出するのに用いて
好適なレーザビームの副走査位置検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタ等のように、レー
ザビームを走査して所要のパターンを描画するレーザビ
ーム走査装置では、レーザビームの副走査方向の位置を
制御することが必要である。特に、１回の主走査で複数
ラインを描画することができるように、副走査方向に複
数のレーザビームを配置し、これら複数のレーザビーム
を同時に主走査する、いわゆるマルチビーム走査装置で
は、高精度のパターン描画を行うためには、複数のレー
ザビームが副走査方向に所要の間隔で配列されることが
必要であり、そのために複数のレーザビームの個々の副
走査方向の位置を検出し、かつこの検出した位置情報に
基づいて個々のレーザビームの副走査方向の位置を制御
することが要求される。例えば、前記したレーザビーム
プリンタでは、レーザビームを感光ドラムに走査して感
光させるが、複数のレーザビームが予め設定された副走
査方向の位置で感光されないと、印字品質に問題が発生
することになる。特に、カラー印刷の場合にはその必要
性は高いものになる。

【０００３】このようなレーザビームの副走査方向の位
置を制御する技術として、例えば、特開平７−７２３９
９号公報には、副走査方向に配列された２つのレーザビ
ームの副走査方向の間隔のずれを検出する技術が開示さ
れている。この技術は、２つのレーザビームの光路上
に、レーザビーム光を９０度側方に反射させるミラーを
光路上に所要の間隔で２つ配置し、これら２つのミラー
で反射された前記２つのレーザビームのそれぞれの時間
差を検出し、これらの時間差の偏差から前記２つのレー
ザビームの副走査方向の間隔ずれを検出するというもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
報に記載の技術は、２つのレーザビームの副走査方向の
相対的な間隔ずれを検出するものであり、個々のレーザ
ビームの副走査方向の位置をそれぞれ独立した状態で検
出することは困難である。また、公報の技術は、時間差
を検出するためにクロック信号や、ゲート回路、カウン
タ回路等が必要であり、回路が複雑になることは避けら
れない。特に、このような検出装置をレーザビーム走査
ユニット等に組み込もうとしたときには、レーザビーム
走査ユニットが大規模なものになり、かつ低コストに製
造することは困難になる。

【０００５】本発明の目的は、回路規模を増大すること
なく、しかも個々のレーザビームの副走査方向の位置を
高精度に検出することが可能なレーザビームの副走査位
置検出装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザビームの
副走査位置検出装置は、主走査される少なくとも一つの
レーザビームを受光し、その検出出力が前記レーザビー
ムの副走査方向の位置によって変化される第１の光セン
サと、前記レーザビームを受光し、その検出出力が前記
レーザビームの副走査方向において等しい第２の光セン
サと、前記レーザビームを受光した前記第１及び第２の
各光センサの検出出力を演算し、両検出出力の相対比か
ら前記レーザビームの副走査方向の位置を出力する演算
回路とを備える構成とする。前記第１の光センサとして
は、副走査方向の検出出力がほぼ均等な光センサの受光
面上に、光透過率が副走査方向に変化されるフィルタを
配置した構成が用いられる。

【０００７】本発明のかかる構成のレーザビームの副走
査位置検出装置によれば、あらかじめ、レーザビームの
副走査方向の位置を変化させながら演算を行って、副走
査位置をパラメータとする第１及び第２の光センサの出
力比を基準出力比として取得しておき、検出対象として
の個々のレーザビームを走査しかつ演算して得られる出
力比を前記基準出力比と比較することにより、第１の光
センサにおいて前記レーザビームが副走査方向のいずれ
の位置を通過されたのかを検出することができ、これか
らレーザビームの副走査方向の位置を検出することが可
能になる。特に、第２の光センサに対する出力比を求め
ることで、個々のレーザビームの光強度やレーザビーム
径等のばらつきにより、各レーザビームに対する光セン
サでの検出出力の絶対値が一定しない場合においても、
これらのばらつき要素は相殺されることになり、高精度
の位置検出が可能になる。第１及び第２の光センサと演
算回路で副走査位置検出装置が実現でき、回路規模を縮
小することが可能になる。

【０００８】また、本発明の副走査位置検出装置では、
前記第１の光センサの検出出力と、前記第２の光センサ
の検出出力を比較し、その比較結果を水平同期信号とし
て出力する比較手段を備えることが好ましい。あるい
は、前記比較手段は、前記第１の光センサの検出出力を
基準値と比較し、その比較結果を水平同期信号として出
力する比較手段として構成する。さらには、第３の光セ
ンサを備え、前記第２の光センサの検出出力と、前記第
３の光センサの検出出力を比較し、その比較結果を水平
同期信号として出力する比較手段を備える構成とする。

【０００９】さらに、本発明にかかるレーザ走査装置
は、前記本発明のレーザビームの副走査位置検出装置を
備えており、前記演算回路で演算された相対比の値を、
あらかじめ設定された基準値と比較し、これらの値が等
しくなるように前記レーザビームの副走査位置を調整す
る手段を備えている。前記レーザビームの副走査位置を
調整する手段は、前記レーザビームを出射するレーザ光
源の光軸の傾斜角度を調整する調整機構と、前記相対値
の値と基準値とが等しくなるように前記調整機構をフィ
ードバック制御する制御回路とで構成される。

【００１０】本発明のレーザ走査装置によれば、本発明
のレーザビーム副走査位置検出装置で検出した副走査位
置に基づいて、レーザ走査装置において走査されるレー
ザビームの副走査位置を高精度に調整することが可能に
なり、特に、マルチビーム走査装置の複数のレーザビー
ムの副走査方向の間隔を所定の間隔に制御することが可
能になる。この場合においても、レーザ走査装置の回路
規模が増大することはなく、小型なレーザ走査装置が実
現できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明を４つのレーザビーム
を副走査方向に配列したマルチビーム走査装置のレーザ
走査ユニット１の構成図である。ユニット基板１０上に
第１ないし第４のレーザ光源ＬＳ１〜ＬＳ４が配設され
ており、各レーザ光源ＬＳ１〜ＬＳ４から出射される第
１ないし第４のレーザビームＬＢ１〜ＬＢ４は、ビーム
スプリッタ１１，１２，１３において透過、あるいは反
射されることで、最終的に同一光路方向に向けられて集
合されたマルチビームＭＢとなり、ビーム整形用のシリ
ンドリカルレンズ１４を透過した後、高速回転駆動され
るポリゴンミラー１５に投射される。そして、前記マル
チビームＭＢを前記ポリゴンミラー１５の反射面で反射
することによって主走査方向に偏向し、ｆθレンズ１６
を通して感光ドラム１７の感光面に主走査する。前記感
光ドラム１７は主走査方向に延長された回転軸１７ａの
回りに回転駆動することで前記マルチビームＭＢを副走
査し、前記主走査と協動して所定のパターンを描画す
る。前記第１ないし第４のレーザ光源ＬＳ１〜ＬＳ４の
うち、第１のレーザ光源ＬＳ１は前記ユニット基板１０
上に固定的に配置されているが、第２ないし第４のレー
ザ光源ＬＳ２〜ＬＳ４は、前記ユニット基板１０に対し
て光軸が調整可能な構成とされている。

【００１２】すなわち、図２に前記第２のレーザ光源Ｌ
Ｓ２の構成を代表して示すように、前記ユニット基板１
０上に一端が固定ネジ２１により固定された調整基板２
０を有しており、前記調整基板２０上に搭載されたケー
ス２２に半導体レーザ２３とコリメータレンズ２４が一
体的に内装されている。前記調整基板２０は、若干可撓
性のある材料で形成されており、前記固定ネジ２１にお
いて固定された箇所を支点として、他端側がユニット基
板１０の表面上で上下に傾動可能とされている。また、
前記調整基板２０の他端にはステップモータ２５が搭載
されており、前記ステップモータ２５のスラスト移動可
能な回転軸２５ａにはネジ２６が一体的に設けられ、こ
のネジ２６が前記調整基板２０に対して厚さ方向に貫
通、かつ螺合されている。このような機構を備えるステ
ップモータ２５は、ステッピングアクチュエータと称さ
れるものであり、前記ステップモータ２５に所要のパル
ス信号を印加することで前記回転軸２５ａ及びネジ２６
をパルス数に対応してステップ回動する。また、前記ネ
ジ２６の先端はボール体２６ａを介して前記ユニット基
板１０の表面に当接されているため、前記ネジ２６が調
整基板２０の裏面から突出される長さ寸法の変化によっ
て前記調整基板２０を前記ユニット基板１０の表面に対
してなす角度を調整可能としている。

【００１３】このように各レーザ光源ＬＳ２〜ＬＳ４で
は、前記ユニット基板１０に対する調整基板２０の角度
を調整することで、各レーザビームＬＢ２〜ＬＢ４の光
軸方向を個別に調整することができ、結果として図３に
示すように、前記マルチビームＭＢを構成する第１ない
し第４の４つのレーザビームＬＢ１〜ＬＢ４のうち、第
２ないし第４のレーザビームＬＢ２〜ＬＢ４の副走査方
向の光軸位置、すなわち各レーザビームにおける副走査
方向の間隔Ｇ１〜Ｇ３を調整することが可能になる。前
記各レーザ光源ＬＳ２〜ＬＳ４の各調整基板２０の各ス
テップモータ２５は、前記レーザ走査ユニット１に設け
られたステップモータ駆動回路４２により駆動される。
また、前記第１ないし第４の各レーザ光源ＬＳ１〜ＬＳ
４の各半導体レーザ２３は、レーザ駆動回路４１によっ
て発光強度や発光タイミングが制御されるように構成さ
れているが、このレーザ駆動回路４１の動作自体は本発
明との関連が少ないのでここでは説明は省略する。

【００１４】また、図１に示したように、前記レーザ走
査ユニット１には、前記感光ドラム１７の主走査の感光
領域外において前記マルチビームＭＢを反射するミラー
１８と、前記ミラー１８で反射されたマルチビームＭＢ
を受光するビーム検出器１９が配置されている。前記ビ
ーム検出器１９は、複数のフォトダイオード等の光セン
サで構成されており、前記マルチビームＭＢ、あるいは
前記第１ないし第４の各レーザ光源ＬＳ１〜ＬＳ４から
の各レーザビームＬＢ１〜ＬＢ４を検出し、検出したビ
ーム検出信号を前記レーザ走査ユニット１に設けられた
ビーム検出信号処理回路４３において信号処理すること
により、走査タイミング信号としての水平同期信号を生
成し、かつ各レーザビームＬＢ１〜ＬＢ４の副走査方向
の位置検出信号を生成するように構成されている。

【００１５】そして、前記レーザ走査ユニット１を、例
えば、プリンタやコピー機のレーザ走査装置２に適用し
たときには、図４に示すように、前記レーザ駆動回路４
１、前記ステップモータ駆動回路４２、及び前記ビーム
検出信号処理回路４３は、それぞれ当該レーザ走査装置
２に設けられている本体側回路３に電気的に接続され、
この本体側回路３との間で、テスト信号、画像データ、
水平同期信号、副走査位置信号、副走査位置制御信号を
送受するように構成されている。なお、前記本体側回路
３には、前記レーザ駆動回路４１を制御するためのレー
ザ駆動制御部３１と、前記第２ないし第４の３つのレー
ザ光源ＬＳ２〜ＬＳ４の各レーザビームＬＢ２〜ＬＢ４
の副走査位置を調整するための副走査位置制御部３２と
が設けられている。前記レーザ駆動制御部３２は、描画
する画像データを記憶するメモリ３４、当該画像データ
に基づいて前記４つのレーザ光源ＬＳ１〜ＬＳ４に供給
する電流を変調する変調回路３５、及びこれらを制御す
る描画制御回路３６で構成される。また、前記副走査位
置制御部３２は、前記第２ないし第４の３つのレーザ光
源ＬＳ２〜ＬＳ４の各レーザビームＬＢ２〜ＬＢ４の基
準となる副走査位置の値を記憶している基準値メモリ３
７と、この基準値メモリ３７から読み出した基準となる
副走査位置の値と前記副走査位置信号の値とを比較した
上で前記ステップモータ駆動回路４２に副走査位置制御
信号としてのパルス信号を出力する出力制御回路３８と
を備えた構成とされている。また、前記出力制御回路３
８には、ビームの副走査位置の自動調整動作を行う際に
手操作する調整モードスイッチ３８ａが設けられてお
り、スイッチ３８ａをオンすることにより、出力制御回
路３８のポートＰをＨレベルからＬレベルに落とすよう
になっている。

【００１６】ここで、前記レーザ走査ユニット１に設け
られている前記ビーム検出器１９及び前記ビーム検出信
号処理回路４３を、図５のブロック回路図に基づいて説
明する。前記ビーム検出器１９は、レーザビームの主走
査方向（図５の矢印Ａ方向）には、レーザビームを受光
したときに信号として取り込むことが可能な幅寸法を有
し、かつ、前記４つのレーザ光源の各レーザビームが副
走査方向（図５の上下方向）に配列された領域よりも副
走査方向に長い寸法の受光面を有するフォトダイオード
等からなる第１の光センサＳ１及び第２の光センサＳ２
を備えている。これら２つの光センサＳ１，Ｓ２は、そ
れぞれ副走査方向における受光感度がほぼ均等な特性と
なるように形成されるとともに、主走査方向に並んで配
置されており、そのうち一つの光センサ、ここでは図示
右側の第１の光センサＳ１の受光面上には濃度勾配フィ
ルタＦが配置されている。前記濃度勾配フィルタＦは、
図６に模式的に示すように、当該濃度勾配フィルタＦの
光透過率が副走査方向に沿って勾配状に変化するフィル
タとして構成され、これに伴って前記濃度勾配フィルタ
Ｆを透過するレーザビームの光強度が副走査方向に沿っ
て所要の特性、例えば線形に変化されるように構成され
ている。この実施形態では、前記濃度勾配フィルタＦ
は、同図の上側領域の光透過率が１００％の透過率とさ
れ、この領域から下側に向けてほぼ２０〜３０％程度の
透過率となるように透過率が徐々に小さくなるように、
すなわちフィルタ濃度が濃くなるように構成されてい
る。なお、前記第２の光センサＳ２にはこのような濃度
勾配フィルタは設けられていない。

【００１７】また、前記ビーム検出信号処理回路４３
は、前記第１及び第２の各光センサＳ１，Ｓ２でレーザ
ビームを受光したときに出力される検出電流を検出出力
としての電圧に変換する第１のＩ−Ｖ変換器５１及び第
２のＩ−Ｖ変換器５２を備えている。そして、第１及び
第２のＩ−Ｖ変換器５１，５２には前記検出出力のピー
ク電圧を保持する第１及び第２ピークホールド回路５
３，５４が接続され、これらのピークホールド回路５
３，５４でホールドされた検出電圧を演算回路５５の基
準入力端ＩＲ、信号入力端ＩＳにそれぞれ検出出力とし
て入力する。前記演算回路５５は、前記信号入力端ＩＳ
に入力された前記第１のピークホールド回路５３の検出
出力を、基準入力端ＩＲに入力された前記第２ピークホ
ールド回路５４の検出出力で除する演算、すなわち両検
出出力の出力比（電圧比）を求める演算を行い、得られ
た出力比を副走査位置データとして出力するものであ
る。この演算回路５５としては、Ａ／Ｄコンバータを利
用することが可能であり、例えば、ナショナル・セミコ
ンダクタ社のＡＤＣ０８０４を使用することができる。
また、前記第２のＩ−Ｖ変換器５２の出力は、前記各ピ
ークホールド回路５３，５４のリセット信号として入力
されるとともに、コンパレータ５６の負入力端に入力さ
れる。前記コンパレータ５６の正入力端には前記第１の
Ｉ−Ｖ変換器５１の出力が入力される。前記コンパレー
タ５６は、後述するように前記第１及び第２のＩ−Ｖ変
換器５１，５２の出力を比較し、コンパレータ５６の出
力の極性が反転したときのタイミング信号を水平同期信
号として出力するものである。

【００１８】以上の構成の副走査位置検出装置を備えた
レーザ走査装置の動作について説明する。第１ないし第
４のレーザ光源ＬＳ１〜ＬＳ４からそれぞれ出射された
レーザビームＬＢ１〜ＬＢ４は、ビームスプリッタ１
１，１２，１３を通してマルチビームＭＢとされ、シリ
ンドリカルレンズ１４でビーム整形された上でポリゴン
ミラー１５に投射され、ここで反射され、ｆθレンズ１
６を通して感光ドラム１７に主走査される。このとき、
第１のレーザ光源ＬＳ１のレーザビームＬＢ１は予め所
定位置に調整される。また、第２ないし第４の各レーザ
光源ＬＳ２〜ＬＳ４では、各調整基板２０の角度をステ
ップモータ２５を回転動作して前記したように調整する
ことで、各レーザ光源ＬＳ２〜ＬＳ４の各レーザビーム
ＬＢ２〜ＬＢ４の副走査方向の位置が調整され、結果と
して図３に示したように、第１ないし第４の各レーザビ
ームＬＢ１〜ＬＢ４は副走査方向に所要の間隔で配列さ
れたマルチビームＭＢとなる。したがって、このマルチ
ビームＭＢにより感光ドラム１７に対して主走査を行う
ことにより、副走査方向に配列された４つのレーザビー
ムＬＢ１〜ＬＢ４が同時に主走査され、マルチビーム走
査が実現されることになる。

【００１９】ここで、前記マルチビームＭＢを構成する
各レーザビームＬＢ１〜ＬＢ４の副走査位置を検出する
原理を説明する。先ず、レーザ駆動回路４１により単一
のレーザ光源のみを発光し、当該レーザビームのみを主
走査する。この主走査において、前記単一のレーザビー
ムはミラー１８で反射されたのち、ビーム検出器１９に
おいて主走査方向に移動されながら受光される。すなわ
ち、図６に示すように、レーザビームＬＢは、先ず第２
の光センサＳ２で受光され、次に第１の光センサＳ１で
受光される。このとき、第２の光センサＳ２において
は、濃度勾配フィルタが存在していないため、図６
（ａ）のように、前記レーザビームＬＢの光強度に対応
した検出電流Ｉａが得られることになる。一方、第１の
光センサＳ１においては、前記レーザビームＬＢは濃度
勾配フィルタＦを透過した状態で受光されるため、副走
査方向の位置に応じて透過率が変化されることになり、
図６（ｂ１），（ｂ２），（ｂ３）に示すように、レー
ザビームの副走査方向の位置に応じて第１の光センサＳ
１の検出電流Ｉｂ１，Ｉｂ２，Ｉｂ３はそれぞれの値が
変化される。そして、第１及び第２の各光センサの検出
電流ＩａとＩｂ１，Ｉｂ２，Ｉｂ３はそれぞれ図５に示
したビーム検出信号処理回路４３において、先ず、第２
及び第１の各Ｉ−Ｖ変換器５２，５１で電圧に変換さ
れ、さらに第２及び第１のピークホールド回路５４，５
３で各ピーク値がホールドされた検出出力とされる。図
６（ａ），（ｂ１）〜（ｂ３）の各右側領域に記載の波
形は、各レーザビームのピークホールドされた検出出力
Ｐ０〜Ｐ４を示す図である。そして、これらホールドし
た検出出力を演算回路５５において演算処理する。ここ
では、前記したように、第２の光センサＳ２の検出出力
Ｐ０を基準値とし、この基準値Ｐ０に対する第１の光セ
ンサＳ１の検出出力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれの比を
演算し、出力比Ｒｘとする。このため、この出力比Ｒｘ
は、前記レーザビームＬＢが濃度勾配フィルタＦによっ
てどの程度光強度が低下したかを表す値、換言すれば濃
度勾配フィルタＦにおける前記レーザビームＬＢに対す
る透過率を表す値となる。

【００２０】したがって、あらかじめ、単一のレーザビ
ームの副走査方向の位置を変化させながら、前記演算を
行って副走査位置をパラメータとする第１及び第２の光
センサＳ１，Ｓ２の各検出出力の出力比を基準出力比Ｒ
ｆとして得ておけば、検出対象としての個々のレーザビ
ームを走査しかつ演算して得られる出力比Ｒｘを前記基
準出力比Ｒｆと比較することにより、第１の光センサＳ
１上の副走査方向のいずれの位置を前記レーザビームＬ
Ｂが通過されたのかを検出することが可能になり、レー
ザビームＬＢの副走査方向の位置を検出することができ
る。なお、個々のレーザビームの光強度やレーザビーム
径等のばらつきにより、各レーザビームに対する光セン
サでの検出出力の絶対値は必ずしも一定しないが、前記
した副走査位置の検出技術では第１の光センサＳ１と第
２の光センサＳ２の検出出力の出力比をとっているた
め、例えば、レーザビームの光強度が低下したときに
は、基準となる第２の光センサＳ２の検出出力もこれに
伴って低下するため、結果として前記した光強度等のば
らつきは相殺されることになり、高精度の副走査位置の
検出が可能になる。

【００２１】以上の検出原理に基づいて図１に示したレ
ーザ走査ユニット１における、第１ないし第４のレーザ
光源ＬＳ１〜ＬＳ４の各レーザビームＬＢ１〜ＬＢ４の
副走査位置を調整する方法を説明する。図７はそのフロ
ーチャートである。先ず、第１のレーザ光源ＬＳ１の第
１のレーザビームＬＢ１の光軸は、例えば、あらかじめ
設定している基準光軸に一致するように、第１のレーザ
光源ＬＳ１を調整する。この調整は固定ネジ等を適宜に
締結しながら行うものとする。しかる上で、本体側回路
３の副走査位置制御部３２に設けられている調整モード
スイッチ３８ａをオンすると、出力制御回路３８のポー
トＰはＨレベルからＬレベルになる。したがって、この
ボートＰがＨ（Ｈｉｇｈ）レベルからＬ（Ｌｏｗ）レベ
ルに変化することを検出すると（Ｓ１００）、その検出
信号はレーザ駆動制御部３１の描画制御回路３６に出力
され、この描画制御回路３６からテスト信号をレーザ駆
動回路４１に出力する。これを受けて、レーザ駆動回路
４１は、変数ＮをＮ＝２に設定した上で（Ｓ１０１）、
第Ｎのレーザ光源、すなわち、第２のレーザ光源ＬＳ２
のみを点灯し、かつ同時にポリゴンミラー１５の駆動用
モータ等をオンし、当該第２のレーザ光源ＬＳ２から出
射される第２のレーザビームＬＢ２を主走査する（Ｓ１
０２）。この主走査により、第２のレーザビームＬＢ２
は、ビーム検出器１９の第２の光センサＳ２及び第１の
光センサＳ１で順次受光され、その検出電流がビーム検
出信号処理回路４３において検出出力として信号処理さ
れ、各検出出力はそれぞれ演算回路５５に入力される
（Ｓ１０３）。そして、演算回路５５において前記した
ように第１及び第２の各光センサの検出出力を演算し、
出力比Ｒｘを求め、これを基準出力比Ｒｆと比較するこ
とで、当該第２のレーザビームＬＢ２の副走査位置デー
タが得られる。この副走査位置データは、本体側回路３
の副走査位置制御部３２の出力制御回路３８にストアさ
れる（Ｓ１０４）。そして、副走査位置制御部３２で
は、ストアされた副走査位置データを、基準メモリ３７
に記憶されている第Ｎのレーザビーム、ここでは第２の
レーザビームの基準となる副走査位置データと比較する
（Ｓ１０５）。そして、両者が一致したときには、第２
のレーザビームの副走査位置は所定の位置に設定されて
いると判断されるので、その調整は不要であり、後述す
る次のステップＳ１０９に進む。

【００２２】また、両者が一致しないときには、副走査
位置データの値が、基準副走査位置データの値よりも大
きいか否かを判定し（Ｓ１０６）、大きいときには出力
制御回路３８からステップモータ駆動回路４２に対して
所要の信号を出力し、当該ステップモータ駆動回路４２
は第２のレーザ光源ＬＳ２のステップモータ２５に副走
査位置データの値が減少する方向のパルス信号を出力す
る。このパルス信号を受けて、ステップモータ２５は一
方向に回転され、第２のレーザ光源ＬＳ２の調整基板２
０はその傾斜角度が低減する方向に調整され、副走査位
置データが減少される（Ｓ１０７）。また、前記ステッ
プＳ１０６において、逆に副走査位置データの値が基準
副走査位置データの値よりも小さいときには、副走査位
置データの値が増加する方向のパルス信号を出力する。
このパルス信号を受けて、ステップモータ２５は反対方
向に回転されるため、第２のレーザ光源ＬＳ２の調整基
板２０はその傾斜角度が増大する方向に調整され、副走
査位置データが増大される（Ｓ１０８）。このように、
ステップＳ１０６からのフローを繰り返して行うフィー
ドバック制御の結果として副走査位置データの値と、基
準副走査位置データとが等しくなり、第２のレーザビー
ムＬＢ２を第１のレーザビームＬＢ１に対して所要の間
隔の基準となる副走査位置に調整することができる。ま
た、前記したステップＳ１０５において、ストアされた
副走査位置データが基準の副走査位置と一致したときに
は、ステップＳ１０９においてＮをＮ＋１にした上で、
Ｎ＝５を判定し（Ｓ１１０）、Ｎが５でないときには前
記ステップＳ１０２に戻り、今度はＮ＝３、すなわち第
３のレーザ光源ＬＳ３の第３のレーザビームＬＢ３の副
走査位置を同様に調整する。さらに、同様にして第４の
レーザ光源ＬＳ４の第４のレーザビームＬＢ４の副走査
位置の調整を行い、Ｎ＝５になった時点で、副走査位置
の調整が完了される。

【００２３】ここで、前記第２の光センサＳ２の検出出
力である検出電流は、第１及び第２のピークホールド回
路５３，５４にそれぞれリセット信号として入力されて
いる。したがって、先行するレーザビームの副走査位置
調整時に第１及び第２のピークホールド回路５３，５４
でホールドされている検出出力としての電圧は、次に位
置調整されるレーザビームを第２の光センサＳ２が検出
したときの検出出力によってリセットされる。これによ
り、第１及び第２のピークホールド回路５１，５２は、
初期化された状態で次に位置調整されるレーザビームの
検出出力をホールドすることが可能になり、先行する調
整時にホールドした出力の影響を受けることはない。

【００２４】また、本発明では、前記したように実際の
マルチビーム走査が行われる際には、第１及び第２の光
センサＳ１，Ｓ２の検出出力に基づいて水平同期信号を
得ることができる。図８に波形を示すように、第１ない
し第４のレーザビームで構成されるマルチビームＭＢが
第２の光センサＳ２、第１の光センサＳ１を順次通過す
ると、各検出電流はそれぞれ第１及び第２のＩ−Ｖ変換
器で電圧に変換され、図８（ａ）のように各検出出力Ｖ
２，Ｖ１が得られる。これらの検出出力Ｖ２，Ｖ１は、
それぞれコンパレータ５６の正入力、負入力に入力され
る。コンパレータ５６は、検出出力Ｖ１，Ｖ２のレベル
差、すなわちＶ１−Ｖ２を演算し、差が負又は０のとき
には出力ＯＵＴ１に“Ｌｏｗ”を出力し、差が正のとき
にはＯＵＴ１に“Ｈｉｇｈ”を出力する。そのため、図
８（ｂ）のように、第２の光センサＳ２の検出出力Ｖ２
のレベルが第１の光センサＳ１の検出出力Ｖ１のレベル
よりも低下したときに、コンパレータ５６の出力ＯＵＴ
１は“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”に反転する。したがっ
て、このコンパレータ５６の出力ＯＵＴ１が“Ｌｏｗ”
から“Ｈｉｇｈ”に反転するタイミング信号を水平同期
信号とし、この水平同期信号を本体側回路３のレーザ駆
動制御部３１に入力し、メモリ３４から読み出した描画
データを変調してレーザ駆動回路４１に出力する際の、
変調回路３５等のタイミング制御を実現する。なお、こ
こでは前記コンパレータ５６において、前記各孔センサ
Ｓ１，Ｓ２の暗電流に伴う検出出力Ｖ１，Ｖ２のレベル
差を明確なものにするために、検出出力Ｖ２側に正のオ
フセットを設けている。

【００２５】以上のように、この第１の実施形態では、
濃度勾配を有するフィルタＦを設けた第１の光センサＳ
１と、当該フィルタを設けていない第２の光センサＳ２
とでレーザビームを検出し、この検出により得られる両
センサの検出出力の比を求める演算を行うことでマルチ
ビームを構成する複数のレーザビームの副走査位置を検
出することができ、さらに各レーザビームの副走査位置
を調整することが可能になる。これにより、回路規模を
増大することなく複数のレーザビームの副走査方向の位
置を高精度に検出することが可能なレーザビームの副走
査位置検出装置が実現できることになる。また、第１の
実施形態では、副走査位置を検出するための第１及び第
２の光センサの検出出力を利用して水平同期信号を得て
いるので、レーザ走査装置における水平同期信号を得る
ための独立した回路構成は不要であり、回路規模をさら
に縮小することが可能である。

【００２６】ここで、図９にブロック回路図を示す第２
の実施形態のように、水平同期信号を得るための構成と
して、第２の光センサＳ２により検出される検出出力
（検出電圧）Ｖ２と、あらかじめ設定している基準電圧
ＶＲとをコンパレータ５６により比較し、当該コンパレ
ータ５６の反転出力ＯＵＴ２を水平同期信号としてもよ
い。なお、同図において、第１の実施形態と等価な部分
には同一符号を付してある。前記基準電圧ＶＲは、第２
の光センサＳ２から得られる通常のマルチビームＭＢの
検出出力のほぼ１／２程度の電圧に設定しておけばよ
く、これにより、図１０に波形を示すように、第２の光
センサＳ２からのマルチビームＭＢの検出出力Ｖ２が基
準電圧ＶＲよりも低下するタイミングでコンパレータ５
６からは“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”に反転する反転出
力ＯＵＴ２が得られ、この出力ＯＵＴ２の反転したタイ
ミングを水平同期信号として得ることができる。この第
２の実施形態では、濃度勾配のあるフィルタＦを設けた
第１の光センサＳ１の検出出力を用いていないため、第
１の実施形態において生じ易い、マルチビームがフィル
タＦの透過率の低い領域を通過されて第１の光センサＳ
１の検出出力のレベルが低下したときに、コンパレータ
５６における第２の光センサＳ２の検出出力とのレベル
比較による水平同期信号のタイミング精度が低下するよ
うなことが生じることはない。なお、この第２の実施形
態における、レーザビームの副走査位置の検出手法、及
びその調整手法は前記第１の実施形態と全く同様であ
る。

【００２７】図１１は本発明の第３の実施形態のブロッ
ク回路図である。なお、前記第１及び第２の実施形態と
等価な部分には同一符号を付してある。この第３の実施
形態では、前記第２の光センサＳ２の隣接位置に、新た
に濃度勾配フィルタを設けていない第３の光センサＳ３
を配置するとともに、前記第３の光センサＳ３の検出電
流を検出出力としての電圧に変換する第３のＩ−Ｖ変換
器５７を設けている。そして、前記第３のＩ−Ｖ変換器
５７から出力されるレーザビームの検出出力Ｖ３をリセ
ット信号として前記第１及び第２のピークホールド回路
５１，５２に入力している。また、前記第３のＩ−Ｖ変
換器５７の検出出力Ｖ３をコンパレータ５６の負入力に
入力し、前記第２のＩ−Ｖ変換器５２の検出出力Ｖ２を
前記コンパレータ５６の正入力に入力し、これらの検出
出力Ｖ３，Ｖ２のレベル差を前記コンパレータ５６で比
較し、“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”に反転する反転出力
ＯＵＴ３を利用して水平同期信号として得ている。この
第３の実施形態では、特に、濃度勾配フィルタが設けら
れていない第２及び第３の光センサＳ２，Ｓ３の検出出
力に基づいて水平同期信号を得ているので、図１２に波
形を示すように、同図（ａ）の第３の光センサＳ３の検
出出力Ｖ３と第２の光センサＳ２の検出出力Ｖ２とをほ
ぼ等しいレベル同士で比較することで、同図（ｂ）のよ
うに、コンパレータ５６の出力が“Ｌｏｗ”から“Ｈｉ
ｇｈ”に反転したタイミングで水平同期信号を得ること
ができる。そのため、レーザビームの光強度やレーザビ
ーム径等のばらつきにより、各レーザビームに対する光
センサでの検出出力の絶対値が必ずしも一定しない場合
においても、高精度な水平同期信号を得ることができ
る。また、第１の実施形態のような第１の光センサＳ１
の出力を用いることがないので、一方の検出出力レベル
が極端に低下するようなこともなく、この面からも高精
度な水平同期信号を得ることが可能になる。

【００２８】ここで、前記各実施形態では、第１，第
２、ないし第３の光センサはそれぞれ独立した構成のも
のを前提として説明したが、複数個の光センサが一体化
されたモノリシックな光センサを用いることも可能であ
る。また、前記第１の光センサの前面に配置している前
記濃度勾配フィルタは、均一な透過率の板材の板厚を副
走査方向に変化させたテーパ状断面のフィルタとして構
成してもよい。あるいは、濃度を微細幅の階段状に変化
させる構成としてもよい。なお、濃度勾配フィルタを設
ける代わりに、前記第１の光センサとして、レーザビー
ムが通過する副走査方向の位置の違いに応じて出力が変
化する受光素子、例えばラインセンサを利用することも
考えられるが、通常、この種のラインセンサは高速応答
性が低いため、レーザビームの走査速度が低い走査装置
の場合に限れば適用が可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のレーザビー
ムの副走査位置検出装置は、少なくとも副走査方向に検
出出力が変化する第１の光センサと、第２の光センサと
でレーザビームを検出し、この検出により得られる両セ
ンサの検出出力に基づいてレーザビームの副走査位置を
検出する構成であるので、回路規模を増大することなく
複数のレーザビームの副走査方向の位置を高精度に検出
することが可能になる。また、かかる副走査位置検出装
置備える本発明のレーザ走査装置は、第１及び第２の光
センサ、あるいは第２の光センサのみ、さらには第２及
び第３の光センサの各検出出力を利用して水平同期信号
を得ているので、レーザ走査装置における水平同期信号
を得るための独立した回路構成は不要であり、回路規模
をさらに縮小することが可能になり、小型で簡易構成の
レーザ走査装置を実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるレーザ走査ユニットの全体構成
図である。

【図２】レーザ光源の調整基板の概略断面図である。

【図３】マルチビームの４つのレーザビームの配列を示
す図である。

【図４】レーザ走査ユニットを備えるレーザ走査装置の
ブロック構成図である。

【図５】第１の実施形態のビーム検出器とビーム検出信
号処理回路のブロック回路図である。

【図６】副走査位置の検出原理を説明するための波形図
である。

【図７】副走査位置の調整動作を説明するためのフロー
図である。

【図８】水平同期信号を検出する動作を説明するための
波形図である。

【図９】第２の実施形態のビーム検出器とビーム検出信
号処理回路のブロック回路図である。

【図１０】第２の実施形態における水平同期信号を検出
する動作を説明するための波形図である。

【図１１】第３の実施形態のビーム検出器とビーム検出
信号処理回路のブロック回路図である。

【図１２】第３の実施形態における水平同期信号を検出
する動作を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１ レーザ走査ユニット ２ レーザ走査装置 ３ 本体側回路 １０ ユニット基板 １１〜１３ ビームスプリッタ １４ シリンドリカルレンズ １５ ポリゴンミラー １６ ｆθレンズ １７ 感光ドラム １８ ミラー １９ ビーム検出器 ２０ 調整基板 ２３ 半導体レーザ ２４ コリメータレンズ ２５ ステップモータ ３１ レーザ駆動制御部 ３２ 副走査位置制御部 ３４ メモリ ３５ 変調回路 ３６ 描画制御回路 ３７ 基準値メモリ ３８ 出力制御回路 ３８ａ 調整モードスイッチ ４１ レーザ駆動回路 ４２ ステップモータ駆動回路 ４３ ビーム検出信号処理回路 ５１，５２，５７ Ｉ−Ｖ変換器 ５３，５４ ピークホールド回路 ５５ 演算回路 ５６ コンパレータ ＬＳ１〜ＬＳ４ レーザ光源 ＬＢ１〜ＬＢ４ レーザビーム ＭＢ マルチビーム Ｓ１〜Ｓ３ 光センサ Ｆ 濃度勾配フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ｂ Ｆターム(参考） 2C362 AA42 AA43 AA48 AA49 BA57 BA61 BA69 BA71 BA89 BB30 BB32 BB34 BB37 BB46 2H045 BA22 BA33 CA88 DA04 DA41 5C072 AA03 BA04 CA06 DA09 DA21 DA23 HA02 HA13 HB08 XA05 5C074 AA10 BB03 CC26 DD15 EE04 GG01 HH02

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主走査されるレーザビームを受光し、そ
   の検出出力が前記レーザビームの副走査方向の位置によ
   って変化される第１の光センサと、前記レーザビームを
   受光し、その検出出力が前記レーザビームの副走査方向
   において等しい第２の光センサと、前記レーザビームを
   受光した前記第１及び第２の各光センサの検出出力を演
   算し、両検出出力の相対比から前記レーザビームの副走
   査方向の位置を出力する演算回路とを備えることを特徴
   とするレーザビームの副走査位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記演算回路は前記第２の光センサの検
   出出力に対する前記第１の光センサの検出出力の相対比
   を演算することを特徴とする請求項１に記載のレーザビ
   ームの副走査位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記第１の光センサは、副走査方向の検
   出出力がほぼ均等な光センサの受光面上に、光透過率が
   副走査方向に変化されるフィルタを配置した構成である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の特徴とする
   レーザビームの副走査位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記フィルタは、光透過率が副走査方向
   に勾配状の特性で変化する構成であることを特徴とする
   請求項３に記載のレーザビームの副走査位置検出装置。
5. 【請求項５】 前記第１の光センサで前記レーザビーム
   を検出したときに出力される検出電流を検出電圧に変換
   する第１の電流−電圧変換器と、前記第１の電流−電圧
   変換器から出力される検出電圧のピーク電圧を保持する
   第１のピークホールド回路と、前記第２の光センサで前
   記レーザビームを検出したときに出力される検出電流を
   検出電圧に変換する第２の電流−電圧変換器と、前記第
   ２の電流−電圧変換器から出力される検出電圧のピーク
   電圧を保持する第２のピークホールド回路とを備え、前
   記演算回路は前記第２のピークホールド回路の出力に対
   する前記第１のピークホールド回路の出力の相対比を演
   算することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに
   記載のレーザビームの副走査位置検出装置。
6. 【請求項６】 前記第１の光センサの検出出力と、前記
   第２の光センサの検出出力を比較し、その比較結果を水
   平同期信号として出力する比較手段を備えることを特徴
   とする請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザビー
   ムの副走査位置検出装置。
7. 【請求項７】 前記第１の光センサの検出出力を基準値
   と比較し、その比較結果を水平同期信号として出力する
   比較手段を備えることを特徴とする請求項１ないし５の
   いずれかに記載のレーザビームの副走査位置検出装置。
8. 【請求項８】 第３の光センサを備え、前記第２の光セ
   ンサの検出出力と、前記第３の光センサの検出出力を比
   較し、その比較結果を水平同期信号として出力する比較
   手段を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいず
   れかに記載のレーザビームの副走査位置検出装置。
9. 【請求項９】 前記第１及び第２のピークホールド回路
   は、前記レーザビームの主走査の各周期毎にリセットす
   るリセット機能を備えていることを特徴とする請求項５
   ないし８のいずれかに記載のレーザビームの副走査位置
   検出装置。
10. 【請求項１０】 前記第１及び第２のピークホールド回
    路を、前記第２の光センサの検出出力、または前記第３
    の光センサの検出出力の出力レベルの変化によりリセッ
    トすることを特徴とする請求項９に記載のレーザビーム
    の副走査位置検出装置。
11. 【請求項１１】 前記請求項１ないし１０のいずれかの
    レーザビームの副走査位置検出装置を備え、演算回路で
    演算された相対比の値を、あらかじめ設定された基準値
    と比較し、これらの値が等しくなるように前記レーザビ
    ームの副走査位置を調整する手段を備えることを特徴と
    するレーザ走査装置。
12. 【請求項１２】 前記レーザビームの副走査位置を調整
    する手段は、前記レーザビームを出射するレーザ光源の
    光軸の傾斜角度を調整する調整機構と、前記相対値の値
    と基準値とが等しくなるように前記調整機構をフィード
    バック制御する制御回路とで構成されることを特徴とす
    る請求項１１に記載のレーザ走査装置。