JP3548463B2

JP3548463B2 - マルチビーム走査光学装置の同期信号検出方法及び検出装置

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Publication number: JP3548463B2
Application number: JP21467399A
Authority: JP
Inventors: 伸幸堀
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2004-07-28
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数個のレーザビームを走査して描画を行うマルチビーム走査光学装置に関し、特に複数のレーザビームの各走査の同期をとるための同期信号の検出方法とその検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体レーザを利用した描画装置、例えばプリンタ等に用いられるビーム走査光学装置では、光源として複数個のＬＤ（レーザダイオード）を備え、これら複数個のＬＤからそれぞれ出射されるレーザビームを走査して描画を行ない、ビーム走査装置全体としての描画速度の向上を図るＬＤ走査装置が提案されている。このような複数のレーザビームを用いるＬＤ走査装置をマルチビーム走査光学装置と称しているが、このマルチビーム走査光学装置においても、単一のレーザビームを用いるシングルビーム走査光学装置と同様に、複数のレーザビームはそれぞれ独立して走査されるために、個々のレーザビームに対する走査同期をとる必要があり、そのためには各レーザビームの水平同期信号を検出する必要がある。
【０００３】
従来のシングルビーム走査光学装置では、レーザビームの水平同期信号を検出するために、ビーム検出器を利用している。図９（ａ）はその概念構成を示す図であり、ＬＤ１から出射した拡散レーザ光はコリメートレンズ２で平行レーザビームＬＢとされ、高速回転されるポリゴンミラー３によって同図の水平方向に偏向される。偏向されたレーザビームＬＢはｆθレンズ４を介して副走査方向に回転される感光ドラム５の感光面に等速で主走査方向に走査される。このようなビーム走査光学装置において、前記レーザビームＬＢの走査光路にフォトダイオード等で構成されるビーム・デテクタ（ビーム検出器）ＢＤ６を配置し、走査されるレーザビームＬＢがＢＤ６に入射されたときに、ＢＤ６から光電変換された検出信号を出力し、この検出信号を水平同期信号の生成に利用している。ここで、前記ＢＤ６のビーム走査方向幅が、レーザビームＬＢの径より十分大きいとしたとき、図９（ｂ）のように、レーザビームＬＢが走査されたときに、ＢＤ６にて同図（ｃ）のような略台形形状の出力電圧ＶＯが検出される。この出力電圧ＶＯに対して所定のしきい値Ｖｔｈについて、比較、検出を行うことで、水平同期信号Ｈｓｙｎｃを得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、前記したＢＤ６をマルチビーム走査光学装置に適用したとすると、図１０（ａ）のように、１つのＢＤ６に対して複数個、ここでは２個のレーザビームＬＢ１１，ＬＢ１２が走査されることになり、ＢＤ６からは各レーザビームＬＢ１１，ＬＢ１２に対応した検出信号を合成した出力電圧ＶＯが検出される。この場合、各レーザビームの走査方向の対向する端（の間）の間隔がＢＤ６の走査方向の幅寸法に対して十分大きければ、レーザビームＬＢ１，ＬＢ１２が共にＢＤ６に入射しない期間が存在するので、同図（ｂ）のように、ＢＤ６からは各レーザビームＬＢ１１，ＬＢ１２に対応することが明確に区別できるピーク波形の出力電圧ＶＯが得られるため、各ピーク波形をレーザビームＬＢ１１，ＬＢ１２の各水平同期信号Ｈｓｙｎｃ１１，Ｈｓｙｎｃ１２との生成に利用することが可能である。ただし、図１０（ｂ）の出力電圧ＶＯの波形のままでは、特にＬＢ１２の水平同期信号に対応するピークがどちらなのかを判定できないので、夫々の水平同期信号としてピークを弁別する回路を必要とする。さらに、走査速度の増大に伴って走査周期が短くなり、その結果走査周期に対する各レーザビームの間隔が相対的に大きくなってくると、ＢＤ６の光電変換作用の応答がレーザビームの走査に追従しきれなくなって、出力信号ＶＯにおいていずれの水平同期信号がいずれのレーザビームのものであるのかの判別がつき難くなり、そのためにこれらを判別するための回路が必要となり、回路規模が増大してしまうという問題がある。
【０００５】
一方、図１１（ａ）のように、各レーザビームＬＢ１１，ＬＢ１２の走査方向に対向する端（の間）の間隔がビーム検出器ＢＤの走査方向の幅寸法に比較して小さいと、同図（ｂ）のように、ＢＤ６からは各レーザビームに対応する出力電圧ＶＯが重畳した状態で得られることになる。この出力電圧ＶＯのみでは各レーザビームＬＢ１１，ＬＢ１２の水平同期信号を検出することができないため、この場合には、出力電圧ＶＯに対して異なるしきい値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２での検出を行うことで、２つの水平同期信号Ｈｓｙｎｃ１１，Ｈｓｙｎｃ１２を検出することは可能である。しかしながら、ＢＤ６を構成しているフォトダイオードでの飽和レベルの設定が適切でない場合には、ビーム検出器ＢＤの出力電圧ＶＯは同図（ｃ）のように、電圧変化が明確なものにならず、前記したしきい値による分別が困難なものになってしまう。また、レーザビームが３以上の多数になると、しきい値電圧もこれに対応した数の値に設定する必要があり、各レーザビームの水平同期信号を明確に検出することはますます困難なものとなる。
【０００６】
なお、複数のレーザビームに対して、それぞれ独立したＢＤを配設することにより、各レーザビームの水平同期信号を明確に検出することは可能であるが、これではレーザビーム数に対応するだけのＢＤが必要であるとともに、複数個のＢＤを複数のレーザビームに対応して走査方向のそれぞれ等価な位置に配置することは実際には困難である。特に、３以上のレーザビームを用いるマルチビーム走査光学装置では、実現はほとんど不可能である。また、この種のＢＤは、高感度でかつ微細なフォトダイオードで構成されているために高価であり、ＢＤを複数個必要とすることは、マルチビーム走査光学装置の高コスト化にもつながることになり、好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、２以上の複数のレーザビームでの走査を行うビーム走査光学装置においても、ビーム検出器を複数個必要とすることなく各レーザビームの水平同期信号をそれぞれ独立に、かつ高精度に検出でき、しかも構造を複雑化することなく小型で低価格に構成することを可能にしたマルチビーム走査光学装置の同期信号検出方法と検出装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の同期信号検出方法は、複数個のレーザ源から出射されるレーザビームを走査して所望のパターンを描画するとともに、前記各レーザビームを受光して各レーザビームの同期信号を検出し、この検出した同期信号に基づいて前記各レーザビームの走査を制御するマルチビーム走査光学装置において、前記複数のレーザ源の各レーザビームをそれぞれ異なる周波数で変調し、各レーザビームを受光する受光素子の出力を前記異なる周波数毎に分離し、かつその周波数分離した各出力に基づいて各レーザビームの同期信号を検出することを特徴とする。
【０００９】
本発明方法では、複数のレーザビームを異なる周波数で変調することで、単一の受光手段にて各レーザビームを受光しても、受光手段から出力される受光出力を前記異なる周波数に対応して周波数分離することで、各レーザビームに対応した受光出力を得ることができる。そのため、得られた各受光出力に基づいて同期信号を検出することにより、各レーザビームの同期信号を検出することが可能になる。
【００１０】
また、本発明の同期信号検出装置は、複数個のレーザ源と、前記各レーザ源からそれぞれ出射されるレーザビームを走査する走査手段と、前記各レーザビームを受光する受光手段と、前記受光手段の受光信号に基づいて各レーザビームの同期信号を検出する検出手段とを備え、前記検出手段で検出した同期信号に基づいて前記走査手段での走査制御を行うマルチビーム走査光学装置において、前記レーザ源を周波数変調駆動して前記各レーザビームを異なる周波数で周波数変調する手段と、前記受光手段の出力を前記異なる周波数毎に周波数分離する分離手段とを備え、前記同期信号の検出手段は、前記周波数分離された各出力についてそれぞれの同期信号を検出する構成とする。
【００１１】
本発明の同期信号検出装置では、複数のレーザ源をそれぞれ異なる周波数で変調駆動することで、それぞれ異なる周波数で変調されたレーザビームが得られる。また、受光手段でこれら複数のレーザビームを受光する受光素子の出力は、異なる周波数の受光信号が合成された出力となる。同期信号検出手段は、その出力を前記周波数に対応した周波数帯域毎に分離することで、各レーザビームのそれぞれに対応した受信出力を得ることができ、この受信出力により各レーザビームの同期信号を検出することが可能となる。
【００１２】
ここで、本発明の受光手段、同期信号検出手段、レーザ源、走査手段として、種々の形態が可能であるが、次の形態であることが好ましい。受光手段は、前記複数のレーザビームを受光可能な単一の受光素子で構成され、前記各レーザビームを受光して得られる受光出力を合成した状態で出力する構成とする。また、同期信号の検出手段は、前記受光手段の出力を異なる周波数毎の周波数成分信号に分離する複数のフィルタと、前記各フィルタの出力のレベル調整を行う増幅器と、前記増幅器の出力レベルを検出し、そのレベル変化に基づいて同期信号を生成するワンショットマルチバイブレータとを備える構成とする。レーザ源は半導体レーザで構成され、前記レーザビームを周波数変調する手段は、前記半導体レーザの駆動電流を周波数変調する電流変調回路として構成される。さらに、走査手段は、前記レーザビームを感光面に対して主方向に水平走査する手段であり、前記受光素子は前記レーザビームの走査光路上に配置され、前記同期信号検出手段は前記水平走査の水平同期信号を検出する構成とする。
【００１３】
【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は本発明のマルチビーム走査光学装置の全体構成を示すブロック構成図である。図１において、複数個のＬＤ、ここでは２つのＬＤ（ＬＤ１，ＬＤ２）１Ａ，１Ｂは、例えば１チップ上に共に形成するなど発光位置が近接するよう配置され、それぞれ第１及び第２の各ＬＤ駆動回路１１Ａ，１１Ｂにより駆動されて発光される。前記各ＬＤ１Ａ，１Ｂから出射したレーザ光はそれぞれコリメートレンズ２において微小光径のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２とされ、高速回転されるポリゴンミラー３によって同図の水平方向に偏向される。偏向されたレーザビームは、ｆθレンズ４を介して副走査方向に回転される感光ドラム５の感光面に等速で主走査方向に走査される。また、前記各レーザビームＬＢ１，ＬＢ２の水平同期信号を検出するために、前記感光ドラム５に近い前記各レーザビームの走査光路にフォトダイオード等で構成されるビーム・デテクタ（ビーム検出器）ＢＤ６を配置し、走査されるレーザビームＬＢ１，ＬＢ２がＢＤ６に入射されたときに、前記ＢＤ６から光電変換された検出信号を出力するように構成されている。そして、前記ＢＤ６の検出信号はコントローラ１０に入力され、このコントローラ１０において各ＬＤ１Ａ，１Ｂを駆動するための水平同期信号Ｈｓｙｎｃ１，Ｈｓｙｎｃ２が検出される。ここで、前記ＢＤ６は、従来のシングルビーム走査光学装置で用いられているＢＤと同様に単一のフォトダイオード等により構成される。また、前記各ＬＤ１Ａ，１Ｂを制御するための第１及び第２の各ＬＤ駆動回路１１Ａ，１１Ｂは前記コントローラ１０内に設けられている。
【００１４】
前記コントローラ１０には、それぞれ異なる周波数ｆ１，ｆ２の信号を生成する第１及び第２の周波数信号生成回路１２Ａ，１２Ｂが設けられており、各周波数信号生成回路からの周波数信号ｆ１，ｆ２をそれぞれ前記第１及び第２の各ＬＤ１Ａ，１Ｂを駆動するための各ＬＤ駆動回路１１Ａ，１１Ｂに出力する。前記各ＬＤ駆動回路１１Ａ，１１Ｂは、ＣＰＵ１３から出力される制御信号により、各ＬＤ１Ａ，１Ｂの発光強度、発光タイミングを制御した駆動電流Ｉ１，Ｉ２をそれぞれ出力する回路として構成されているが、これに加えて各ＬＤ駆動回路１１Ａ，１１Ｂは、前記第１及び第２の周波数信号生成回路１２Ａ，１２Ｂからの周波数ｆ１，ｆ２で前記駆動電流を周波数変調するように構成されている。この実施形態では、第１ＬＤ１Ａの駆動電流を周波数ｆ１で周波数変調し、第２ＬＤ１Ｂの駆動電流を周波数ｆ２で周波数変調するものとし、第１及び第２の各ＬＤ１Ａ，１Ｂは、それぞれ周波数ｆ１，ｆ２に基づいて発光強度（振幅）が変化されることになる。
【００１５】
また、前記ＣＰＵ１３には、前記ＢＤ６に接続された前記コントローラ１０内の第１及び第２の各水平同期信号検出回路１４Ａ，１４Ｂの出力が入力される。前記各水平同期信号検出回路１４Ａ，１４Ｂは、前記ＢＤ６に対してそれぞれ中心周波数ｆ１，ｆ２を有する第１及び第２のバンドパスフィルタ１５Ａ，１５Ｂと、前記各バンドパスフィルタ１５Ａ，１５Ｂを通過した信号を増幅し、かつ増幅した信号をデジタル信号レベルに変換する第１及び第２の増幅・レベル変換回路１６Ａ，１６Ｂと、前記各増幅・レベル変換回路１６Ａ，１６Ｂの出力をトリガとして所定レベルを一定期間継続する信号を出力する第１及び第２のワンショットマルチバイブレータ１７Ａ，１７Ｂとを備えている。そして、前記第１のワンショットマルチバイブレータ１７Ａの出力を第１水平同期信号Ｈｓｙｎｃ１として、前記第２のワンショットマルチバイブレータ１７Ｂの出力を第２水平同期信号Ｈｓｙｎｃ２としてそれぞれ前記ＣＰＵ１３に出力する。ここで、前記第１及び第２のバンドパスフィルタ１５Ａ，１５Ｂの中心周波数ｆ１，ｆ２は、前記周波数信号生成回路１２Ａ，１２Ｂで生成される周波数信号ｆ１，ｆ２と同じ周波数であることは言うまでもない。
【００１６】
以上の構成のマルチビーム走査光学装置の動作を図２ないし図７を参照して説明する。第１及び第２のＬＤ駆動回路１１Ａ，１１Ｂは、ＬＤ１Ａ，１Ｂによるそれぞれの走査期間の内の水平同期信号検出期間において、第１、第２の各ＬＤ１Ａ，１Ｂの発光を行う駆動データをＣＰＵ１３から入力し、かつこの駆動データを第１及び第２の周波数信号生成回路１２Ａ，１２Ｂからのそれぞれ異なる周波数の周波数信号ｆ１，ｆ２にて変調することで、駆動電流Ｉ１，Ｉ２はそれぞれ所定の直流成分にｆ１，ｆ２の周波数交流成分が重畳し、かつそれぞれの最小値が各ＬＤのしきい電流値となる波形の信号となり、各ＬＤ１Ａ，１Ｂは図２（ａ），（ｂ）のように、それぞれ周波数ｆ１，ｆ２で変調された状態で発光されることになる。すなわち、第１ＬＤの駆動電流をＩ１、第２ＬＤの駆動電流をＩ２とすると、
Ｉ１＝Ｉ１ｔｈ＋Ａ１｛１＋ｓｉｎ（２πｆ１ｔ）｝
Ｉ２＝Ｉ２ｔｈ＋Ａ２｛１＋ｓｉｎ（２πｆ２ｔ）｝
（ここで、Ｉ１ｔｈ，Ｉ２ｔｈはＬＤ１Ａ，ＬＤ１Ｂのしきい電流値）
となり、各駆動電流Ｉ１，Ｉ２は周波数変調され、これに伴って各ＬＤ１Ａ，１Ｂで発光されるレーザ光は周波数変調され、さらにコリメートレンズ２でビーム化されることで周波数変調されたレーザビームＬＢ１，ＬＢ２となる。
【００１７】
そして、各ＬＤ１Ａ，１ＢからのレーザビームＬＢ１，ＬＢ２は、ポリゴンミラー３により偏向され、ｆθレンズ４を介して感光ドラム５に対して主走査されるが、その走査時にＢＤ６において受光される。前記ＢＤ６では、各レーザビームＬＢ１，ＬＢ２がそれぞれ周波数ｆ１，ｆ２で周波数変調されているため、各レーザビームＬＢ１，ＬＢ２についての光電変換信号は図３（ａ），（ｂ）のように、それぞれ周波数ｆ１，ｆ２の検出出力ＶＯ１，ＶＯ２となる。したがって、ＢＤ６全体としての検出信号は、図４のように周波数ｆ１，ｆ２の各信号ＶＯ１，ＶＯ２が合成された検出信号ＶＴとなる。次いで、前記ＢＤ６から出力された検出信号ＶＴは、第１、第２の各バンドパスフィルタ１５Ａ，１５Ｂに入力されるが、これらバンドパスフィルタ１５Ａ，１５Ｂの中心周波数はそれぞれ前記周波数信号ｆ１，ｆ２に一致され、かつお互い他方の周波数成分は通過させないよう設定されているため、各バンドパスフィルタ１５Ａ，１５Ｂからは、図５のように、周波数分離された検出信号ＶＴ１，ＶＴ２がそれぞれ出力されることになる。
【００１８】
次いで、図６では、第１のバンドパスフィルタ１５Ａから出力された検出信号ＶＴ１についてのみ説明しているが、前記増幅・レベル変換回路１６Ａは、ここでは増幅器２１と、その増幅器２１の出力と高低の各電源との間に接続されたダイオード２２，２３とによりデジタル電圧レベルにレベルシフトする回路としてのリミッタ回路とで構成されており、バンドパスフィルタ１５Ａの検出信号ＶＴ１をこの増幅・レベル変換回路１６Ａにおいて振幅増幅し、さらに、高電圧（Ｖｃｃ）と低電圧（０Ｖ）との間の電位にレベル変換し、図６のように、振幅値が０ＶとＶｃｃとの間で変化する検出信号Ｖｏｕｔ１に変換する。そして、このレベル変換された検出信号Ｖｏｕｔ１は、デジタル回路であるワンショットマルチバイブレータ１７Ａに入力されると、図７のように、ワンショットマルチバイブレータ１７Ａでは入力される検出信号Ｖｏｕｔ１の最初の振幅をトリガとしてハイレベルの信号を出力する。なお、ワンショットマルチバイブレータ１７Ａでは、時定数を適宜に設定しておくことで、レーザビームＬＢ１がＢＤ６を通過する時間、ないしそれよりも若干長い時間だけハイレベル信号を出力するように構成される。したがって、このワンショットマルチバイブレータ１７Ａのハイレベル出力が、前記第１のＬＤ１ＡによるレーザビームＬＢ１の水平同期信号Ｈｓｙｎｃ１となる。第２のバンドパスフィルタ１５Ｂから出力される検出信号についても同様であり、第１のＬＤ１ＡによるレーザビームＬＢ２とは独立して、かつ何らの干渉を受けることなく第２のＬＤ１ＢによるレーザビームＬＢ２の水平同期信号Ｈｓｙｎｃ２を得ることが可能となる。なお、走査期間において、水平同期信号検出期間から感光ドラム描画期間に移行すると、ＣＰＵ１３から描画データで変調されたパルス信号が各ＬＤ駆動回路１１Ａ，１１Ｂに供給されると共に、各ＬＤ駆動回路内の図示しない切換え回路により、各駆動電流１１，Ｉ２が該パルス信号に対応した電流信号に換えられる。
【００１９】
以上のように、第１、第２の各ＬＤから出射されるレーザビームを異なる周波数信号ｆ１，ｆ２で変調し、ビーム検出器ＢＤでは、受光して得られる受光信号を周波数ｆ１，ｆ２を中心周波数とするバンドパスフィルタを通すことで、第１、第２の各ＬＤのレーザビームによる受光信号を分離することが可能となる。したがって、以降は分離した各受光信号に基づいてそれぞれのタイミング検出を行うことで、第１、第２の各ＬＤのレーザビームに対する水平同期信号を明確に、かつ相互に干渉することなく検出することが可能となる。したがって、１個のビーム検出器で複数のレーザビームの水平同期信号の検出が可能であり、マルチビーム走査光学装置の高コスト化も回避できる。なお、ＢＤ６で検出される検出信号ＶＴに不必要な直流成分が含まれていても、後続のバンドパスフィルタ１５Ａ，１５Ｂにより排除されるので、前述の駆動電流Ｉ１，Ｉ２の式の各々の第１項はそれぞれＩ１ｔｈ，Ｉ２ｔｈ以上適正動作電流以下の任意の値に設定すればよい。
【００２０】
図８は、周波数変調されているレーザビームＬＢのＢＤ６近傍での走査の推移と走査毎の変調周波数の位相の違いによる影響を示した図である。ここで、レーザビームの走査において、レーザビームがビーム検出器に入射するタイミング、すなわちビーム検出器においてレーザビームによる受光信号が出力され始めるタイミングと、そのレーザビームにおける周波数変調の位相との間にタイミングのずれがあると、これがジッタの原因になる。すなわち、図８（ａ）において、一の周波数で変調されているレーザビームＬＢが実線は後続のレベル変換処理にてトリガ信号として形成され得る有効期間としての半波部分を示し、破線は該レベル変換処理にてクリップされてトリガ信号として利用されない無効期間としての残りの半波部分を示し、ある時点での走査ＡではレーザビームＬＢが無効期間のときにＢＤ６に入射し、ＢＤ６のほぼ中央位置まで走査されたときに有効期間となったとする。また、走査Ａと異なる時点での走査Ａ’はレーザビームＬＢがＢＤ６に入射するとほぼ同じに有効期間となったとする。また、レーザビームＬＢの径の中心がＢＤ６の端部に達した時を基準とすると、この場合、ＢＤ６におけるレーザビームＬＢの検出タイミングがＡでは時間遅れが大となり、Ａ’では時間遅れが小となる。したがって、これらＡとＡ’の時間遅れの差が各走査における描画開始点のズレ、すなわちジッタとなる。同様に、図８（ｂ）は、前記一の周波数よりも高い周波数で変調されているレーザビームＬＢの場合の時間遅れとそのジッタを説明している。
【００２１】
このように、図８（ａ）のＡ，Ａ’の場合と、図８（ｂ）のＢ，Ｂ’の場合を比較すると、変調周波数が高いＢ，Ｂ’の場合の方がジッタが少ないことが判る。すなわち、レーザビームＬＢの変調周波数を高い周波数とすることにより、ジッタを低減することが可能となる。なお、本発明の検討によれば、レーザビームによる描画単位である１ドット時間（解像度と印字速度の関数）をＴｅとした場合、一般的に許容ジッタは１ドットに対する割合で限定される。今、許容ジッタΔｔ＝Ｔｅ／３とした場合、画像品質的には縦線（同一主走査タイミングで描画される副走査方向に伸びる描画線）の揺らぎが１ドットの１／３までしか許容できないことを意味する。したがって、本発明での周波数変調では、変調周波数の最小周波数ｆｍｉｎのジッタ許容条件は、ｆｍｉｎ≧３／Ｔｅで与えられることになる。
【００２２】
ここで、前記実施形態では、本発明を２つのレーザビームを走査するマルチビーム走査光学装置に適用した例を示しているが、本発明は３つ以上のレーザビームを走査するマルチビーム走査光学装置に適用できることは言うまでもない。この場合には、３つ以上のレーザビームの各変調用周波数をそれぞれ相違すればよく、かつビーム検出器の出力側には各周波数に対応したバンドパスフィルタと、これらのバンドパスフィルタの透過信号を処理する回路を設ければよいことは勿論である。なお、この場合、変調に用いる周波数の内、最小周波数に対してバンドパスフィルタの代わりにローパスフィルタを、最大周波数に対応してバンドパスフィルタの代わりにハイパスフィルタを用いても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、複数のレーザビームを異なる周波数で変調することで、単一の受光手段にて各レーザビームを受光しても、受光手段から出力される受光出力を前記異なる周波数に対応して周波数成分毎に分離することで、各レーザビームに対応した受光出力を得ることができる。そのため、得られた各受光出力に基づいて同期信号を検出することにより、各レーザビームの同期信号を検出することが可能になる。これにより、本発明では、マルチビーム走査光学装置においても、ビーム検出器を複数個必要とすることなく各レーザビームの水平同期信号をそれぞれ独立して高精度に検出することができ、マルチビーム走査光学装置の構成の簡易化、低価格化、小型化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマルチビーム走査光学装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】各ＬＤから発光するレーザビームの波形図である。
【図３】各レーザビームに対するビーム検出器の出力を示す波形図である。
【図４】ビーム検出器全体の合成された出力の波形図である。
【図５】バンドパスフィルタで分離された各出力の波形図である。
【図６】分離された出力の一方の出力の波形図である。
【図７】分離された一方の出力による水平同期信号の出力波形図である。
【図８】ジッタと変調周波数の関係を示す図である。
【図９】従来のシングルビーム走査光学装置とその水平同期信号を得る技術を説明するための図である。
【図１０】従来技術におけるビーム間隔が広い場合における問題点を説明するための図である。
【図１１】従来技術におけるビーム間隔が狭い場合における問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１Ａ，１ＢＬＤ（レーザダイオード）
２コリメートレンズ
３ポリゴンミラー
４ｆθレンズ
５感光ドラム
６ＢＤ（ビーム検出器）
１０コントローラ
１１Ａ，１１ＢＬＤ駆動回路
１２Ａ，１２Ｂ周波数信号生成回路
１３ＣＰＵ
１４Ａ，１４Ｂ水平同期信号検出回路
１５Ａ，１５Ｂバンドパスフィルタ
１６Ａ，１６Ｂ増幅・レベル変換器
１７Ａ，１７Ｂワンショットマルチバイブレータ

Claims

複数個のレーザ源から出射されるレーザビームを走査して所望のパターンを描画するとともに、前記各レーザビームを受光して各レーザビームの同期信号を検出し、その検出した同期信号に基づいて前記各レーザビームの走査を制御するマルチビーム走査光学装置において、前記複数のレーザ源の各レーザビームをそれぞれ異なる周波数で変調し、各レーザビームを受光する受光素子の出力を前記異なる周波数毎に分離し、かつその周波数分離した各出力に基づいて各レーザビームの同期信号を検出することを特徴とするマルチビーム走査光学装置の同期信号検出方法。
複数個のレーザ源と、前記各レーザ源からそれぞれ出射されるレーザビームを走査する走査手段と、前記各レーザビームを受光する受光手段と、前記受光手段の受光信号に基づいて各レーザビームの同期信号を検出する検出手段とを備え、前記検出手段で検出した同期信号に基づいて前記走査手段での走査制御を行うマルチビーム走査光学装置において、前記レーザ源を周波数変調駆動して前記各レーザビームを異なる周波数で周波数変調する手段と、前記受光手段の出力を前記異なる周波数毎に周波数分離する分離手段とを備え、前記同期信号の検出手段は、前記周波数分離された各出力についてそれぞれの同期信号を検出する構成であることを特徴とするマルチビーム走査光学装置の同期信号検出装置。
前記受光手段は、前記複数のレーザビームを受光可能な単一の受光素子で構成され、前記各レーザビームを受光して得られる受光出力を合成した状態で出力することを特徴とする請求項２に記載のマルチビーム走査光学装置の同期信号検出装置。
前記同期信号の検出手段は、前記受光手段の出力を異なる周波数毎の周波数成分信号に分離する複数のフィルタと、前記各フィルタの出力のレベル調整を行う増幅器と、前記増幅器の出力レベルを検出し、そのレベル変化に基づいて同期信号を生成するワンショットマルチバイブレータとを備えることを特徴とする請求項２または３に記載のマルチビーム走査光学装置の同期信号検出装置。
前記レーザ源は半導体レーザで構成され、前記レーザビームを周波数変調する手段は、前記半導体レーザの駆動電流を周波数変調する電流変調回路として構成されてい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マルチビーム走査光学装置の同期信号検出装置。
前記走査手段は、前記レーザビームを感光面に対して主方向に水平走査する手段であり、前記受光素子は前記レーザビームの走査光路上に配置され、前記同期信号検出手段は前記水平走査の水平同期信号を検出することを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載のマルチビーム走査光学装置の同期信号検出装置。
前記感光面に走査されるレーザビームの１ドット時間をＴｅとし、前記レーザビームの水平同期の許容ジッタΔｔ＝Ｔｅ／ｎ（ｎは正の自然数）としたとき、前記レーザビームを周波数変調する周波数の最小周波数ｆｍｉｎをｎ／Ｔｅ以上に設定することを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載のマルチビーム走査光学系の同期信号検出装置。