JP2956195B2 - 光ビームの変調・走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光ビーム発生手段と光ビームの強度または
発光時間等を変調する変調手段と回転多面鏡走査器とを
組み合わせた光ビームの変調・走査装置に関する。

［従来の技術］ 従来の光ビームの変調・走査装置では、画像信号によ
り変調されたレーザビームを回転多面鏡により走査する
場合、走査ビームは回転多面鏡の各鏡面の反射率のバラ
ツキによる光ビームの強度の変動が発生するといった弊
害が見られ、特公昭62−8766号公報に示されるように、
光ビームの変調・走査装置では走査ビームの光強度を検
出して鏡面の反射率のバラツキを補正し、光ビームの強
度の変動を防ぐようにしたものがある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のような光ビームの変調・走査装置で
は、走査ビームを検出するために光学部品が多数必要
で、それに伴い光学的な調整も必要となり、さらに、回
転多面鏡の各鏡面の反射率のバラツキによる光強度の変
動は補正できても、回転多面鏡の偏心による走査速度の
バラツキは補正されず、感光面では露光量が変動し、露
光ムラが発生してしまうという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するものであり、補正の
ための複雑な光学系を不用にし、なおかつ走査速度のバ
ラツキをも補正することができる光ビームの変調・走査
装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、光
ビーム発生手段と、画像信号に応じて光ビームを変調す
る変調手段と、発生した光ビームを走査し、感光体へ露
光する回転多面鏡手段とを備えた光ビームの変調・走査
装置において、走査方向に所定の長さを有し各走査ごと
に感光体への露光に先立って光ビームを受光し光ビーム
の強度を検出する光ビーム検出手段と、前記光ビーム検
出手段にづき画像信号を補正する補正回路を備え、前記
補正回路は、各走査ごとに前記光ビーム検出手段の信号
を積分する積分回路と、前記積分回路による積分結果か
ら逆数を演算する逆数演算回路と、得られた逆数を画像
信号に乗算する乗算回路からなるものである。

また、請求項２記載の発明は、上記において、光ビー
ム検出手段の信号は、画像信号のタイミング信号を兼ね
たものである。

［作用］ 上記請求項１記載の構成において、各走査光ビームは
感光体への露光に先立ちビームディテクタ（光ビーム検
出手段）に入射する。光ビームが入射している間はその
強度信号が出力され、該強度信号は積分回路によって光
ビーム検出手段に光ビームが入射している間だけ積分さ
れ、逆数回路で該積分値の逆数値を算出し、乗算回路に
出力されて補正係数として供される。この補正係数によ
り、回転多面鏡の反射率のバラツキや偏心による走査速
度のバラツキは、画像信号の走査時には補正され、それ
らの影響をなくすことが可能となる。

上記のように補正できる理由を以下に述べる。

いま、ビームディテクタの受光幅をＬ、光ビームの走
査速度をＶ、光ビーム発生手段の光ビームの強度をPd、
回転多面鏡での反射率をＨとすれば、ビームディテクタ
が受光するエネルギーEdは、光ビームの強度と受光時間
の積なので、 と表される。このエネルギ値は、光ビームの強度と走査
速度の逆数の積に比例した信号であって、この値は、積
分回路において該強度信号をビームディテクタに光ビー
ムが入射している間だけ積分することにより得られる。
得られたエネルギ値の逆数は、逆数回路で演算され、 となり、この値を各走査の補正係数Adとして用いること
ができる。走査期間中は補正係数Adは保持され、各走査
ごとに更新される。この補正係数Adは入力される画像デ
ータＤに乗算回路により乗算される。

また、変調の際には、発生する光ビームの強度P₀は入
力される画像データＤに比例しており、補正回路を省略
すれば、 P₀＝Ｋ×Ｄ と書けるが、感光体に照射される際の光ビームの強度Ｐ
は、 Ｐ＝Ｄ×Ad×Ｋ×Ｈ と表される。なお、Ｋはレーザ装置１のデータ−レーザ
ビーム変換効率を表す。

また、感光体上の画素の主走査方向の長さをＷとすれ
ば各画素が受ける露光エネルギＥは次式のように表され
る。

すなわち、各画素が受ける露光エネルギＥは回転多面
鏡の鏡面の反射率Ｈのバラツキや走査速度Ｖの項を含ん
でおらず、反射率のバラツキや走査速度の影響を受け
ず、入力された画像データに比例したエネルギで露光す
ることができる。

したがって、回転多面鏡の反射率のバラツキや偏心に
よる走査速度のバラツキは、画像信号の走査時には補正
され、それらの影響をなくすことが可能となる。

また、請求項２記載の構成により、光ビーム検出手段
の検出信号は画像信号のタイミング信号として送出さ
れ、このタイミング信号に同期して画像信号が出力され
る。

［実施例］ 以下、本発明の光ビームの変調・走査装置の実施例に
ついて図面を用いて説明する。

第１図は本実施例による光ビームの変調・走査装置全
体の構成を示す。

同図において、レーザ装置１は、半導体レーザ素子と
コリメータ素子からなり、電気信号により駆動され後述
する画像データに比例した強度のレーザビームを発生す
る。駆動回路２はレーザ装置１を電気的に駆動するもの
で、入力される画像データに比例した強度のレーザビー
ムをレーザ装置１が発生するように駆動する。回転多面
鏡３はモータ４により高速に回転駆動され、レーザ装置
１の発したレーザビームを各鏡面で反射偏向し、走査を
行う。ｆ−θレンズ５は偏向されたレーザビームを等速
走査のビームに変換し、回転ドラム６に照射する。

回転ドラム６は図示されていない駆動装置により回転
駆動され、その表面には感光体７が塗工されている。ビ
ームディテクタ10（光ビーム検出手段）は、回転ドラム
６の側方に配設されており、レーザビームの各走査ごと
にレーザビームが感光体７を走査露光するのに先だって
該レーザビームを受光する。積分回路11はビームディテ
クタ10で検出された信号（信号電圧）を積分する。逆数
回路12は上記の積分値を逆数値演算する。乗算回路13は
上記により得られた逆数値を画像データの信号に乗算
し、この乗算によって、詳細を後述するように、画像デ
ータ信号を補正することができ、補正された信号出力が
駆動回路２に与えられるようになっている。

第２図は、ビームディテクタ10及び画像データの入力
から感光体７への露光までの信号処理の系統を示したブ
ロック図で、補正回路21は、上記の積分回路11と、逆数
回路12と、乗算回路13とからなり、光ビーム発生手段22
は、レーザ装置１と駆動回路２とからなる。

次に、上記の各構成要素の具体例を説明する。

ビームディテクタ10は、第３図（ａ）、（ｂ）に示す
ように、レーザビームが走査する方向の長さがＬのフォ
トダイオード10aと増幅器10bからなり、レーザビームが
フォトダイオード10aで受光されると、その強度に比例
した電圧信号が出力されるようになっている。

積分回路11は、第４図に示すような回路構成を有し、
ビームディテクタ10より出力された前記電圧信号が入力
され、ビームディテクタ10が露光されている間だけ積分
する。同積分回路11におけるスイッチSWが開の期間、入
力された電圧を積分し、スイッチSWが閉ならば回路はリ
セットされ初期化される。

逆数回路12は、第５図に示すように、A/D変換回路12a
とROMテーブル12bとラッチ回路12cからなる。ROMテーブ
ル12bには逆数が書き込まれており、必要に応じてラッ
チ回路12cにより逆数情報を保持できる構成となってい
る。また「０（ゼロ）」が入力された場合は「１」を出
力する構成となっている。

乗算回路13は、逆数回路12より出力された演算結果を
補正係数として、この係数と不図示の画像データ源から
入力される画像データを乗算して出力するもので、図示
していないが、シフト回路と加算回路とからなる。

次に、上述実施例の光ビームの変調・走査装置の動作
の詳細を説明する。

本装置の動作が開始されると、積分回路11はリセット
されて、その出力は「０」になり、逆数回路12は「１」
を出力する。ここに、最初に入力される画像データは、
本来の画像データではなく補正係数を得るための所要の
データとなっている。入力されたデータは乗算回路13で
逆数回路12の出力と乗算されるが、逆数回路12は「１」
を出力しているので、乗算回路13は入力されたデータを
そのまま出力する。駆動回路２は該データに比例した強
度のレーザビームをレーザ装置１が発生するよう動作す
る。回転多面鏡３は、モータ４により所定の回転数で高
速回転しており、前記レーザビームを偏向走査する。レ
ーザビームが感光体７に到着する光路には、ｆ−θレン
ズ５が配設されており、レーザビームは感光体７上を等
速度Ｖで走査する。

上記回転多面鏡３は、第１図中矢印Ａで示される方向
に回転しており、感光体７上では図中矢印Ｂの方向に走
査が行われる。レーザビームの走査範囲はビームディテ
クタ10を十分含んでおり、感光体７の走査に先立って、
レーザビームは、まずビームディテクタ10を露光する。
ビームディテクタ10は、受光した光ビームの強度に比例
した電圧信号を出力する。該電圧信号は積分回路11によ
ってビームディテクタ10が露光されている間だけ積分さ
れる。

ここで、光ビーム検出手段の受光幅をＬ、光ビームの
走査速度をＶ、光ビーム発生手段の光ビームの強度をP
d、当該鏡面の反射率をＨ、ビームディテクタ10の光−
電圧変換効率をBdとすれば、ビームディテクタ10がレー
ザービームを受光している時間はL/Vと表され、上記の
積分された電圧Vdは、 と表される。ここに、レーザビーム強度Pd、ビームディ
テクタ10の光ビーム−電圧変換効率Bdは定数であり、回
転多面鏡３の反射率Ｈは当該鏡面においては一定とみな
せるので、上式は、 と表される。逆数回路12では上式の逆数を算出するの
で、逆数回路12の出力Ad（補正係数）は、 となる。

レーザビームによるビームディテクタ10の走査が終わ
って、積分が終了すると該補正係数はラッチ回路12cに
より当該走査の期間は保持されて乗算回路13に出力され
て補正係数として供される。実際の回路では逆数回路12
の出力はデジタルコードであり、上式の値に対応したデ
ジタルコードが出力される。レーザビームはビームディ
テクタ10への露光に続いて回転ドラム６上の感光体７を
露光する。ビームディテクタ10の検出信号は説明しない
画像装置に画像信号のタイミング信号としても送出され
ており、タイミング信号に同期して画像信号が本装置に
入力される。このとき、逆数回路の出力は補正係数Adが
出力されており、入力される画像信号は乗算回路13によ
り補正係数Adが乗算される。すなわち、感光体７に照射
される光ビームの強度Ｐは入力される画像信号Ｄに対し
次のように表される。

また、感光体７上に形成される画素の主走査方向の長
さをＷとすれば、各画素が受ける露光エネルギＥは次式
のように表される。

ここで、Ｋ、Ｗ、Pd、Bd、Ｌは定数をとり、各画素は
回転多面鏡３の反射率Ｈやレーザビームの走査速度Ｖの
影響を受けず、ビームディテクタ10への露光に続いて回
転ドラム６上の感光体７は露光される。

以降の走査においても以上のように感光体７の走査に
先立ち、補正係数を測定してから画像情報により走査を
行なった後、露光するので、回転多面鏡３の鏡面の反射
率のバラツキや偏心による走査速度のバラツキの影響を
受けないで走査することが可能となる。

なお、本発明は上記実施例構成に限られるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば、上記では、光ビ
ームは強度変調されるとしたが、いわゆるパルス幅変調
においても同様にして、反射率のバラツキや回転多面鏡
の偏心の影響をなくすることができる。

〔発明の効果〕

以上のようにして本発明によれば、回転多面鏡の反射
率のバラツキや偏心による走査速度のバラツキを各走査
に先立って光ビーム検出手段により検出して、画像信号
の走査時には光ビームの強度の変動を、光学部品等を用
いることなく電気的に補正できるので、回転多面鏡に高
度の機械的加工精度が要求されることがなく、容易に高
品位の露光が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による変調・走査装置の全体
構成図、第２図は信号処理の系統を示すブロック構成
図、第３図（ａ）（ｂ）はビームディテクタのフォトダ
イオードの構成及びディテクタ回路を示す図、第４図は
積分回路の回路図、第５図は逆数回路のブロック図であ
る。 １……レーザ装置、２……駆動回路、３……回転多面
鏡、10……ビームディテクタ、11……積分回路、12……
逆数回路、13……乗算回路、21……補正回路、22……光
ビーム発生手段。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビーム発生手段と、画像信号に応じて光
   ビームを変調する変調手段と、発生した光ビームを走査
   し、感光体へ露光する回転多面鏡手段とを備えた光ビー
   ムの変調・走査装置において、 走査方向に所定の長さを有し各走査ごとに感光体への露
   光に先立って光ビームを受光し光ビームの強度を検出す
   る光ビーム検出手段と、 前記光ビーム検出手段により検出された信号に基づき画
   像信号を補正する補正回路を備え、 前記補正回路は、各走査ごとに前記光ビーム検出手段の
   信号を積分する積分回路と、前記積分回路による積分結
   果から逆数を演算する逆数演算回路と、得られた逆数を
   画像信号に乗算する乗算回路からなることを特徴とした
   光ビームの変調・走査装置。
2. 【請求項２】光ビーム発生手段の信号は、画像信号のタ
   イミング信号を兼ねることを特徴とする請求項１記載の
   光ビームの変調・走査装置。