JP2624757B2

JP2624757B2 - レーザ走査光学系における同期クロック発生装置

Info

Publication number: JP2624757B2
Application number: JP63071013A
Authority: JP
Inventors: 進今河
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JPH01244418A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、ラスタ型のレーザ走査光学系における同期
クロツク発生装置に関する。

従来技術従来、この種のレーザ走査光学系は、レーザプリン
タ、レーザ製版機、レーザフアクシミリ、デジタル複写
機、フライングスポツトスキヤナ等の機器において、光
信号の書込みや原稿情報の読取りに関連して、良く知ら
れている。このような走査光学系において、走査のため
のレーザビームは、一般に、回転多面鏡等の偏向器で偏
向走査させている。このよう光走査を適正に行なうため
には、光走査のタイミングをとるための同期信号が必要
である。そこで、一般には、レーザビームの走査光路上
の走査開始側であつて画像範囲外となる位置に配置させ
た１つの受光素子によりレーザビームを受光し、この受
光素子により同期信号を得、この同期信号に同期してレ
ーザビームを画像情報により変調するようにしている。
しかし、このような方法では走査開始時のみの同期であ
るため、画像終端部側では、レーザビーム走査用の偏向
器の回転ムラ、加工情報のムラ等により、光走査の速度
ないしはタイミングが必ずしも各走査毎に一定とはなら
ない。これにより、ドツト配列精度、即ち印字品質等が
劣化してしてしまう。

この点、グレーテイング（スリトツ、グリツド又はス
ケールとも称される）を用いて画素クロツクを発生させ
る方法が特開昭60−72473号公報により開示されてい
る。これは、光走査用のビームの他に、クロツク発生用
ビームを用いてグレーテイングを走査し、このグレーテ
イングを透過することによりグレーテイングの明暗配列
に従つて強度変調されたビームを凹面鏡アレイにより複
数の受光素子に順次集光させて同期クロツクを発生させ
るというものである。

しかし、この方法の場合、凹面鏡アレイの製作に蒸着
工程が必要で、その製作コストが高くなる。また、凹面
鏡アレイにおける凹面鏡の境界部で反射光の散乱が生
じ、受光部への入射光量が減少する。この結果、受光素
子の出力も変動し、正確な同期検知ができず、正確な同
期クロツク発生のためには補償回路を必要とし、装置が
複雑化してしまう。

このような凹面鏡の境界部では散乱による同期検知の
困難性を解決する方法として、例えば特開昭60−75168
号公報に示されるように、第１集光部とは別に集光位置
のずれた第２集光部を設けて各々の信号を加算して同期
信号を得る方法がある。即ち、凹面鏡アレイを２列、互
いに位相をずらして配列し、各凹面鏡アレイ毎に受光部
を配備し、各受光部からの信号を加算して同期クロツク
を得るというものである。しかし、この方式によると、
複雑な光学系を必要とし、かつ、受光部も複雑化すると
いう問題がある。

しかして、低コストで精度のよい同期クロツクを得る
ため、集光光学系として第５図に示すようにレンズアレ
イ１を用い、そのレンズピツチをグレーテイング２のピ
ツチｄの整数ｎ倍とし、レンズ接合部とグレーテイング
２の暗部2aとを対応させ、信号光の欠落を防止するよう
にしたものが、特願昭62−112034号として本出願人によ
り提案されている。なお、受光系は、レンズアレイのレ
ンズ数と同数の受光素子を有し、各受光素子は各レンズ
により集光されたビームを受光する位置に配列されてい
る。

しかし、第５図（ａ）に示すようにグレーテイング面
と平凸シリンダレンズのレンズ平面側とを密着させて用
いており、レンズ平面側は集光に殆ど寄与せず、第６図
（ａ）に示す如く出射側のレンズ面のみで集光を行なう
ため、球面収差が大きい。よつて、集光点Ｆのサイズが
増大し、受光面積の大きな受光素子が必要となり、高速
化には不向きである。

この点、第５図（ｂ）に示すようにグレーテイング面
とレンズ曲面側とを密着させて用いれば、レンズ平面側
も集光に寄与し、第６図（ｂ）に示す如く集光点Ｆを絞
ることができる。しかし、第５図（ｂ）に示すように遮
光されずにレンズアレイ１のレンズ接合部に入射するビ
ームも存在することになり、接合部でほ散乱−光量低下
の原因となる。

目的本発明は、このような点に鑑みなされたもので、画素
配列精度の向上のためにグレーテイング・レンズアレイ
対を用いる方式において、小径の受光素子の使用を可能
とし高速向きであり、安定した画素信号変調用の同期ク
ロツクを得ることができるレーザ走査光学系における同
期クロツク発生装置を得ることを目的とする。

構成本発明は、上記目的を達成するため、グレーテイング
とレンズアレイと受光部とを用いてレーザ走査用の同期
クロツクを発生させるレーザ走査光学系における同期ク
ロツク発生装置において、レンズアレイをグレーテイン
グ対向面側に曲率を持つ平凸シリンダレンズによる集光
レンズにより形成し、レンズアレイのレンズ間ピツチが
グレーテイングのピツチの整数倍よりわずかに大きい条
件を満たし、かつ、レンズアレイの各集光レンズ接合部
をグレーテイングの不透過部に対応させたことを特徴と
する。

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づ
いて説明する。第２図に本発明を適用した半導体レーザ
を光源とするレーザ走査光学系による記録装置の一例を
示す。まず、２つの半導体レーザ（LD）11,12が設けら
れている。半導体レーザ11は画素信号により変調される
レーザビームを射出する記録用である。半導体レーザ12
は同期クロツク発生用のレーザビームを射出する。これ
らの半導体レーザ11,12から射出されたビームは各々コ
リメートレンズ13,14により平行光束化され、偏向ビー
ムスプリツタ15により合成される。これらのビームはシ
リンダレンズ16により副走査方向のビーム径が整形され
た後、偏向器である回転多面鏡17の１つの反射面に入射
し、その回転に伴い偏向される。この回転多面鏡17によ
り偏向された両ビームはｆθレンズ18に入射する。この
ｆθレンズ18は回転多面鏡17の各反斜面の倒れを補正す
る機能を持つアナモフイツクな構成、即ち主走査方向と
副走査方向とで焦点距離が異なる構成とされている。記
録用ビームはｆθレンズ18により光導電性感光体等の感
光性記録媒体19上に微小スポツトに絞り込まれ、この記
録媒体19上を主走査方向に露光走査する。

一方、ｆθレンズ18を透過した同期クロツク発生用ビ
ームは分離ミラー20で反射され、記録用ビームと分離さ
れる。このため、まず、半導体レーザ12から射出される
同期クロツク発生用ビームの光軸は第２図に破線で示す
ように記録用ビーム（実線で示す）の光軸に対し副走査
方向にわずかに角度を持たせてあり、回転多面鏡17によ
る偏向後、この分離ミラー20により記録用ビームとの分
離が可能とされている。即ち、両ビームは回転多面鏡17
の反斜面上の略同一の位置に、互いにわずかに異なつた
角度で入射し、わずかに異なつた方向へ反射される。も
つとも、回転多面鏡17の回転軸に直交する平面への射影
では両ビームの反射光は互いに重なり合う（即ち、主走
査方向には同一位置となる）。

分離ミラー20で分離反射された同期クロツク発生用ビ
ームは、グレーテイング21に入射し、回転多面鏡17の回
転に従いこのグレーテイング21を走査する。このグレー
テイング21は第１図に示すように透過部（明部）21aと
不透過部（暗部）21bとを一定のピツチ、具体的には記
録画素密度のＮ倍（Ｎは整数）のピツチで交互に多数連
続形成してなる。同期クロツク発生用ビームがグレーテ
イング21を走査しつつ透過すると、その光強度は透過部
21a、不透過部21bの配列に従い変調される。

このグレーテイング21を透過したビームは、レンズア
レイ22に入射する。このレンズアレイ22は複数個（ｎ
個）の集光レンズ23a〜23nを走査線長の全長に綿つて密
接させてアレイ配列したものであり、例えばプラスチツ
クス射出成形により形成されている。また、レンズアレ
イ２に関してグレーテイング21と反対側にはレンズアレ
イ22の集光レンズ23の数ｎと同数の受光素子24a〜24n
（具体的には、ピンフオトダイオード）をアレイ配列し
た受光系25が配備されている。各受光素子24の受光面が
受光系の受光部となつており、これらの受光部はレンズ
アレイ22における各集光レンズ23と１対１の関係で設け
られ、かつ、各集光レンズ23の集光する光を当該レンズ
に対応する受光部が受光するように設定されている。従
つて、グレーテイング21を透過した同期クロツク発生用
ビームが集光レンズ23の１つに入射すると、この光は、
この集光レンズ23に対応する受光素子24に集光する。即
ち、グレーテイング21を透過したビームはレンズアレイ
22により受光系25に分割受光される。

これらの受光素子24a〜24nにより受光され光電変換さ
れた受光信号は各々増幅器26a〜26nにより増幅された
後、加算回路27により加算される。これにより、グレー
テイング21の明暗配列に従う走査長全域に渡るパルス列
（基準パルス）となり、必要に応じて波形整形回路28に
より波形整形を受けた後、PLL（フエーズ・ロツクド・
ループ）回路29により処理されて同期クロツク（画素ク
ロツク）が生成される。

ここに、このPLL回路29の構成・作用を第４図により
説明する。まず、加算回路27による基準パルスは、電圧
制御発振器（VCO）30から出力される画素クロックを分
周器31により1/N分周してなる比較パルスとの間の位相
差が、位相比較器32において比較される。そして、この
位相比較器32からの出力は雑音や高周波成分を除去する
ローパスフイルタ（LPF）33を介して電圧制御発振器30
に出力され、基準パルスと比較パルスとの位相が一致す
るように電圧制御発振器30がフイードバツク制御され
る。これにより、電圧制御発振器30からは基準パルスに
位相同期し、かつ、Ｎ逓倍された画素クロツクが発生す
る。このようなPLL回路29により走査速度の変化（基準
パルスの周波数変化）に追従した画素クロツクが得られ
る。そこで、プリンタコントローラ又はホストマシン34
から記録用の半導体レーザ11用の駆動変調回路35に出力
する画素対応の記録情報を、このPLL回路29からの画素
クロツクに同期させて変調させながら記録を行なわせる
ことにより、ドツト配列精度の高い露光記録が可能とな
る。即ち、記録中に回転多面鏡17の回転ムラ等によつて
走査速度が変動しても、それに応じて半導体レーザ11の
変調タイミングも画素クロツクにより制御されるので、
適正な光書込みが可能となる。

なお、同期クロツク発生ビーム用の半導体レーザ12は
駆動回路36により発光駆動される。

しかして、本実施例では、このような画素クロツクを
より高精度に発生させるため、レンズアレイ22とグレー
テイング21との関係を第１図に示す如く構成してなる。
まず、個々の集光レンズ23は平凸シリンダレンズ構造に
形成され、これらの集光レンズ23a〜23nからなるレンズ
アレイ22をその曲率面側がグレーテイング21対向面側に
位置するように配設してなる。また、このレンズアレイ
22のレンズ間ピツチP_Lは、グレーテイング21のピツチｄ
に対し、丁度整数倍となる関係ではなく、整数倍＋α、
即ち整数倍より若干大きくなるように設定されている。
第１図に示す例では、P_L＝3d＋αとされている。さら
に、この条件を満たしつつ、各集光レンズ23の接合部が
グレーテイング21の不透過部21bに対応する位置に位置
するように設定されている。

このような構成によれば、まず、レンズアレイ22の各
集光レンズ23はグレーテイング21対向面側に曲率を持つ
ので、第６図（ｂ）で示した原理により、集光点サイズ
が小さなものとなり、小径の受光素子24を用いることが
でき、高速化が可能となる。また、レンズアレイ22のレ
ンズ接合部とグレーテイング21との所定のピツチ関係と
したので、第１図中に一点鎖線で示す如くレンズ接合部
に向けて入射しようとするクロツク発生用ビームは、そ
の走査像高（走査位置）が増加しても、グレーテイング
21の不透過部21bにより遮られることになる。よつて、
レンズ接合部を使用することがなく、この接合部での散
乱による光両低下を防ぐことができ、安定して連続する
基準パルス、即ち画素クロツクを得ることができる。

効果本発明は、上述したようにグレーテイングとレンズア
レイと受光部とを用いてレーザ走査用の同期クロツクを
発生させる方式において、レンズアレイをグレーテイン
グ対向面側に曲率を持つ平凸シリンダレンズからなる集
光レンズにより形成したので、集光点サイズを小さく絞
ることができ、小径の受光素子の使用が可能で高速向き
とすることができ、また、レンズアレイのレンズ間ピツ
チがグレーテイングのピツチの整数倍よりわずかに大き
い条件を満たし、かつ、レンズアレイの各集光レンズ接
合部をグレーテイングの不透過部に対応させたので、集
光レンズ接合部でのビーム散乱がなくこの部分での光量
低下を防ぐことができ、安定して連続する高精度の画素
信号変調用の同期クロツクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側面図、第２図は走査
光学系の概略斜視図、第３図はブロツク図、第４図はPL
L回路のブロツク図、第５図は本出願人による既提案内
容を示す側面図、第６図はそのレンズ集光作用を示す側
面図である。 17……偏向器、21……グレーテイング、21a……透過
部、21b……不透過部、22……レンズアレイ、23a〜23n
……集光レンズ、24a〜24n……受光部、ｄ……グレーテ
イングピツチ、P_L……レンズ間ピツチ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】偏向器のレーザビーム入射位置近傍にクロ
ツク発生用ビームを入射させ、このクロツク発生用ビー
ムの走査線上に透過部と不透過部とを画素のＮ倍のピツ
チで形成したグレーテイングを配置し、このグレーテイ
ングからの透過ビームを走査線長に対応する長さに複数
個の集光レンズを配列したレンズアレイで分割集光し、
このレンズアレイの各集光レンズにより集光されるビー
ムを前記集光レンズ数と同数で各々のレンズ集光位置に
配列された受光部により受光し、これらの受光部の信号
を光電変換してレーザ変調走査用の同期クロツクを発生
させるレーザ走査光学系における同期クロツク発生装置
において、前記レンズアレイを前記グレーテイング対向
面側に曲率を持つ平凸シリンダレンズによる集光レンズ
により形成し、レンズアレイのレンズ間ピツチが前記グ
レーテイングのピツチの整数倍よりわずかに大きい条件
を満たし、かつ、前記レンズアレイの各集光レンズ接合
部を前記グレーテイングの不透過部に対応させたことを
特徴とするレーザ走査光学系における同期クロツク発生
装置。