JP4233728B2 - 光ビーム走査装置およびその補正方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は複数の光ビームを集めて共通の走査光学系により走査する光ビーム走査装置と、その補正方法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数のレーザビームなどの光ビームを、共通の走査光学系を用いて露光面に置いた記録シート上で走査させ、画像を記録する光ビーム走査装置が従来より考えられている。複数の光ビームを用いることにより画像記録を高速化できるからである（例えば米国特許第５５０２７０９号）。
【０００３】
【従来技術の問題点】
この場合複数の光ビームの全て、あるいは少くとも基本となる光ビーム以外の光ビームは別々の光偏向素子によって独立に偏向され、各光ビームが描く走査線が記録シート上で等間隔な直線になるように制御される。各光ビームは共通の走査光学系を同時に通るから、走査光学系の経時的変化による影響は全ての光ビームに対して同一となるから通常問題ない。
【０００４】
しかし各光ビームを合波光学系で合波する前の段階では、各光ビームの光学系は別々に分かれているため、これらの各光学系の経時的変化はただちに各光ビーム相互間の位置等に影響する。例えば各光ビームの光学系の温度変化や経時的変化により、各光ビーム間隔が変化したり走査線上の位相が変化する。このため記録した画像の画質が悪くなるという問題が生じる。
【０００５】
そこで光ビームをビームスプリッタで分割し、この分割した光ビームをビーム位置検出素子に導いて光ビームの位置を検出している。例えば露光面と光学的に共役となる平面（共役面）上またはこの平面から僅かにずれた位置に４分割光ビーム検出素子やＰＳＤ（Position Sensing Device，二次元位置センサ）などを置いて、光ビームの位置を検出している。この検出結果から光ビームの位置が適正になるように光偏向素子による偏向を補正している。
【０００６】
しかし光ビームはその径内における光パワーの分布が周方向に均一でないことが多い。このため露光面上の記録位置とビーム位置検出素子で検出したビーム位置とが正確に一致しないことがあることが解った。図９はその原因（露光面上の記録位置とビーム位置検出素子により検出したビーム位置とが不一致になる原因）を説明するための図である。この図で（Ａ）は光ビームの光パワー分布を示すものであり、横軸ｘが光ビームに直交する平面上の位置を示し、縦軸ｐが光パワーを示している。このように光パワーｐは光パワー最大の位置ｘ₀を中心にして非対称になっている。
【０００７】
一方ビーム位置検出素子としては通常４分割ビーム検出素子やＰＳＤが用いられるが、これらは光パワーの重心を検出するものである。すなわちこの図９の（Ａ）では、光パワーｐの曲線と横軸ｘとで囲まれる面積が左右等しくなる位置ｘ₁をビーム位置として検出する。これに対して光ビームが露光面上のフィルムで記録する記録濃度Ｄは、図９の（Ｂ）に示すようになる。この図において横軸ｘは露光面上の位置を、縦軸Ｄは記録濃度を示す。この記録濃度Ｄは光パワーｐが最大となる位置ｘ₀で最も濃くなる。
【０００８】
このため光ビームの光パワーが径方向に完全に対称でない場合は、ビーム位置検出素子で検出したビーム位置ｘ₁と露光されたビーム記録位置ｘ₀との間に誤差Δｘが生じる。この誤差Δｘは複数の光ビーム同志で常に発生するため、出力画質を低下させる原因となる。
【０００９】
また高解像度の画像を出力する場合には、光ビーム径をビームエキスパンダで拡大してから露光面上にビームを小さく絞ることが必要である。この場合には口径の大きいレンズやミラーが必要になるが、これらの部材は製造上の制約から非点収差が大きくなり易い。この場合光ビームの位置は、ビームエキスパンダに入る前の小径の光ビームを分波してビーム位置検出素子に導いて検出するから、この光ビームの非点収差は小さい。このことをさらに図１０を用いて説明する。
【００１０】
この図１０の（Ａ）は円筒内面走査型の光ビーム走査装置の構成例を示す図である。この図ではレーザーからなる２本の光ビームＬＢ₁，ＬＢ₂を合波するものを示す。２本の光ビームＬＢ₁，ＬＢ₂はレーザーダイオードＬＤ₁，ＬＤ₂から射出され、それぞれ音響光学偏向素子ＡＯＤ₁，ＡＯＤ₂によって偏向される。これらの光ビームＬＢ₁，ＬＢ₂は十分に小径である。これらの小径な光ビームＬＢ₁，ＬＢ₂は合波ミラーＭ₁で合波され、レンズＬ₁，Ｌ₂で形成されるビームエキスパンダＥＸでその径が拡大される。
【００１１】
この拡大された光ビームはアパーチャＡＰを通り、集光レンズＬ₃に導かれ、さらにスピナーＳＰによって露光面Ｓに導かれる。ここにスピナーＳＰはエキスパンダＥＸおよび集光レンズＬ₃と同軸上で高速回転するミラーを持つ。また露光面ＳはこのスピナーＳＰと同軸な円筒の内面で形成され、スピナーＳＰの回転に同期してスピナーＳＰの回転軸延伸方向に相対移動する。
【００１２】
このような走査装置において、ビーム位置検出素子ＰＳにはエキスパンダＥＸに入る前の小径の光ビームＬＢ₁，ＬＢ₂が分波ミラーＭ₂で分波され、集光レンズＬ₄を通って導かれる。従って集光レンズＬ₄は小径ですみその非点収差も小さくなる。同図の（Ｂ）はこのビーム位置検出素子ＰＳにおける結像の様子を拡大して示す。この図から明らかなように結像面上の互いに直交する２方向（ｘ方向およびｙ方向）から見た焦点位置の差（非点収差）はほぼゼロになる。
【００１３】
一方同図の（Ｃ）は露光面Ｓ上での結像の様子を拡大して示す。この図から明らかなように、ｘ方向から見た焦点位置とｙ方向から見た焦点位置との差（非点収差）αが大きくなっている。これは前記したように集光レンズＬ₃の口径が大きいためである。
【００１４】
このように図９で説明した光ビームの光パワーが非対称になることによる誤差Δｘや、図１０で説明した非点収差αによる誤差があると、記録する画質が低下する。特に高精度な画像記録が要求される印刷用イメージセッターの場合には、出力した画像に網かけ処理するために画像上に周期的に発生する僅かな濃度変化と網点とによるモアレ縞が発生することがある。このため画質品質の劣化を招くという問題があった。
【００１５】
【発明の目的】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、走査光学系より前の光学系の温度変化や経時変化により複数の光ビーム相互間の位置が変動するのを防ぎ、また光ビーム径内の光パワーの不均一性や光学系の非点収差などによる画質低下を防ぐことができる光ビーム走査装置の補正方法を提供することを第１の目的とする。またこの方法の実施に直接使用する光ビーム走査装置を提供することを第２の目的とする。
【００１６】
【発明の構成】
本発明によればこの目的は、複数本の光ビームの少くとも一部の光ビームを光偏向素子で偏向した後、全ての光ビームを合波して共通の走査光学系により走査する光ビーム走査装置の補正方法において、前記複数本の光ビームの位置をビーム位置検出素子で別々に検出し、この検出した各光ビームの相対位置を一定に保つための光偏向素子に対するビーム位置補正データをメモリし、光ビーム露光面上に記録される各光ビームの記録位置からこれら記録位置の相対位置ずれを検出し、この記録位置の相対位置ずれを補正するための追加補正データを前記ビーム位置補正データに付加して前記光偏向素子を駆動するための最終補正データとすることを特徴とする光ビーム走査装置の補正方法、により達成される。
【００１７】
光偏向素子は各光ビームのうち基本となる１本の光ビーム（基本ビーム）以外の光ビームに対して設け、基本とする１本の光ビーム（基本ビーム）は光偏向素子を通さずに走査光学系に導き、他の光ビームを光偏向素子で偏向させることができる。全ての光ビームに対してそれぞれ光偏向素子を設け、全ての光ビームを偏向させるようにしてもよい。
【００１８】
ビーム位置補正データは第１のメモリ領域に記憶しておき、記録位置の相対位置ずれを補正するための追加補正データは光ビーム露光面上の出力解像度に対応して予め複数種を第２のメモリ領域に記憶しておくことにより、必要な出力解像度に対応する追加補正データを第２のメモリ領域から選び出してこれと第１のメモリ領域に入れたビーム位置補正データとを組合せて最終補正データとすることができる。
【００１９】
第１のメモリ領域および第２のメモリ領域は、共通のメモリ内を複数のメモリ領域に分割し、異なるメモリ領域をそれぞれ第１および第２のメモリ領域としてもよい。第１および第２のメモリ領域は別個のメモリ素子で構成してもよい。
【００２０】
追加補正データは、次のように求めることができる。ビーム位置検出素子のデータを用いて各ビームを一致させるように各光偏向素子を制御した後、実際に露光面に出力された記録位置にずれが生じているか否かを確認し、ずれが生じている場合にこのずれを修正するために必要となる光偏向素子の制御量の修正量を求め、この修正量を追加補正データとするものである。
【００２１】
追加補正データは、露光面に出力された複数の光ビームによる出力ラインの間隔を測定し、この線間隔が一定になるように設定することによって求めてもよい。この間隔の測定は拡大レンズと測定ゲージを用いて目視により行うことができる。これらの追加補正データは記録面上の出力解像度に応じて予め複数種を第２のメモリ領域にメモリしておくことができる。
【００２２】
第２の目的は、複数本の光ビームを合波して共通の走査光学系により走査する光ビーム走査装置において、複数の光ビームの少くとも一部の光ビームを偏向する光偏向素子と；この偏向された光ビームを含む全ての光ビームを合波する合波光学系と；この合波した合波ビームを露光面に導いて走査し画像を記録する走査光学系と；前記合波ビームを分割するビームスプリッタと；この分割された光ビームの位置を検出するビーム位置検出素子と；このビーム位置検出素子が検出した複数のビーム位置のデータと予めメモリした初期設定データとを比較して両データの差をビーム位置補正データとして求める第１演算手段と、このビーム位置補正データを記憶する第１のメモリ領域と；光ビーム露光面上に記録される各光ビームの記録位置から検出したこれら光ビームの記録位置の相対位置ずれを補正するための追加補正データを記憶する第２のメモリ領域と；前記ビーム位置補正データと前記追加補正データとに基づいて前記光偏向素子に対する最終補正データを求める第２演算手段と；前記走査光学系に同期して前記光偏向素子による偏向を前記最終補正データに基づいて制御する光偏向素子制御手段とを備えることを特徴とする光ビーム走査装置、により達成することができる。
【００２３】
ここにビーム位置検出素子は２次元位置センサを用いることができる。光ビームはレーザーダイオードや固体レーザーから射出されるレーザービームとすることができる。走査光学系は円筒内面走査型のものとすることができ、この場合には光偏向素子は２次元に偏向できるものが適し、例えば２次元音響光学偏向素子を用いたり、１次元音響光学偏向素子を２個互いに直交方向に組合せて用いることができる。また光偏向素子は音響光学偏向素子に代えて、電気光学偏向素子を用いてもよい。
【００２４】
第２のメモリに記憶する追加補正データは出力解像度に対応して複数種とし、選択したいずれかの追加補正データを用いて最終補正データを求めることができる。第１のメモリ領域の内容は適時に入力される書換え指令によって書き換えられるようにするのがよい。第１のメモリ領域に対する書換え指令は、例えば電源投入時、一定時間経過毎、一定ページ数の画像出力毎、オペレータが希望する時などに送出すればよい。
【００２５】
【作用】
光ビーム走査装置は、各光ビームの相互の最適な位置情報を予め初期設定データとしてメモリしておく。まず最初に、光ビーム１本ごとのビーム位置をビーム位置検出素子で検出し、そのデータを求めて初期設定データとの差を求めこれをビーム位置補正データとする。このビーム位置補正データは第１のメモリ領域に記憶される。この補正データは全ての光ビームに対して同様にして別々にメモリされる。なお第２のメモリ領域には最初は出力解像度に対応した補正データだけを追加補正データとして記憶しておく。
【００２６】
複数の光ビームのうち１本を基本ビームとし他の光ビームだけを光偏向素子で偏向させる場合には、基本ビームを走査光学系の光軸上に位置を合わせるように調整をしておく。そして他の光ビームに対して前記のようにビーム位置補正データをメモリすればよい。
【００２７】
その後第１のメモリ領域の内容であるビーム位置補正データと第２のメモリ領域の内容である追加補正データ（出力解像度に対応した補正データ）とを用いて最終補正データを求めて各光ビームに対する光偏向素子の偏向量を補正しながら光ビーム走査を行う。すなわち各光ビームに対しては、出力解像度に応じた所定の偏向を与えるように光偏向素子を駆動することによって、各光ビームの相互の位置を適切に、すなわち走査線間隔を解像度に対応させて制御する。このようにして相互の位置を適切に保った合波ビームは、共通の走査光学系で走査されて記録シート上を走査する。
【００２８】
このようにして露光面上で記録した各光ビームによる出力ラインを精査して線間隔の不揃いを検出する。この不揃いがあればこれを打ち消すための補正データ、すなわち記録位置の相対位置ずれを補正するためのデータを、前記した出力解像度に対応した補正データに加算することにより追加補正データを求める。そしてこれを第２のメモリ領域に記憶する。この追加補正データは、ビーム位置検出素子上で各光ビームが一致するように各光偏向素子を制御し、この時に露光面上で生じる各光ビームによる記録位置のずれを修正するように求めることもできる。
【００２９】
第２演算手段は、第１のメモリ領域に記憶したビーム位置補正データと、第２のメモリ領域に記憶した追加補正データとを組合せて最終補正データを求める。光偏向素子制御手段はこの最終補正データを用いて光偏向素子を駆動する。このため複数の光ビームによる出力ライン間隔の不揃いが修正され、画質が向上する。
【００３０】
【実施態様】
図１は本発明の一実施態様である円筒内面走査型光ビーム走査装置を示す概念図、図２はビームスプリッタの説明図、図３は光偏向素子の制御手段を示す図、図４は偏向補正手段を示す図、図５は本発明方法の手順を示す図、図６は第１および第２のメモリ領域の内容を説明する図である。
【００３１】
これらの図において１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）は光ビーム出力手段としての３個のレーザダイオードであり、これらはほぼ同一波長かつほぼ同一強度のレーザビームＬ（Ｌ_a，Ｌ_b，Ｌ_c）を出力する。これらのレーザビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cはそれぞれ図示しない光学系と、光偏向素子としての２次元音響光学偏向素子ＡＯＤ（ＡＯＤ_a，ＡＯＤ_b，ＡＯＤ_c）とを介し、合波光学系１２により合波される。
【００３２】
ＡＯＤは後記するように所定周波数の超音波がトランスデューサより発生されることにより駆動され、この時の１次回折光が０次光カット板（図示せず）で選択されるものである。なお２値画像信号がオフの時にはレーザダイオード１０の出力がオフとなる。
【００３３】
３つのＡＯＤは、この実施態様ではそれぞれレーザビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cをｘ軸方向およびｙ軸方向に２次元的に偏向させるものである。すなわち、ＡＯＤにより、レーザビームＬを互いに直交する２つの方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）に偏向させ、主走査線の湾曲と間隔と長さとを修正するものである。
【００３４】
合波光学系１２は、全反射ミラーＭと、ハーフミラーＨＭ₁、ＨＭ₂とで形成される。
【００３５】
そしてレーザビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cはこの合波光学系１２によりほぼ１つのレーザビームすなわち合波ビームＬ_oに合波される。なおこの合波されたビームＬ_oは図２〜４では１本のビームとして表しているが、実際には合波光学系１２の部品誤差や調整誤差があるために、図１に示すように互いに分かれた３本の共軸ではないビームになる。
【００３６】
この合波ビームＬ_oは、さらにビームエキスパンダＥＸを構成するレンズＬ₁およびＬ₂においてビーム径の拡大・変更が行われる。このビームＬ_oはドラム（円筒）Ｄの中心軸に沿ってドラムＤ内に導かれる。ドラムＤの中心軸上には、走査光学系を形成する集光レンズＬ₃およびスピナーＳＰが設けられている。
【００３７】
このスピナーＳＰは中心軸（回転軸）に対して約４５°の反射面を持ち、モータにより高速回転される。なおこのモータにはロータリーエンコーダＥＮが取付けられ、スピナーＳＰの回転角（θ＝ωｔ）が検出される。すなわち所定回転角ごとに出力されるパルス信号ｐと、１回転の基準位置を示す基準位置信号ｐ_oとが出力される。なおこのスピナーＳＰに導かれるビームは、回転軸上にあるビームエキスパンダＥＸおよび集光レンズＬ₃を通って、ドラムＤの内周面あるいは記録シートＳに合焦する。
【００３８】
なおビームキスパンダＥＸにはビームスプリッタＢＳ₁が設けられ、このビームスプリッタＢＳ₁は合波ビームＬ_oの一部を分割してレンズＬ₁の焦点面Ｐ₁と共役な他の焦点面Ｐ₂に結像する。この焦点面Ｐ₂上あるいはこれより僅かにずれた位置にはビーム位置検出素子としての２次元ＰＳＤ（２次元位置センサ）１４が設けられ、光ビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cのビーム位置が検出される。
【００３９】
図４において符号１６はＡＯＤ制御手段であり、このスピナーＳＰの回転角θに同期してＡＯＤを制御する。図３はＡＯＤ制御手段１６の回路構成例を示す図である。この図３では説明を簡単にするため１つのＡＯＤ_aのみの駆動回路を示すが、実際はこの図と同様な回路が他のＡＯＤ_b，ＡＯＤ_cに対して別々に設けられる。
【００４０】
この図３において１８はクロック回路であり、エンコーダＥＮがスピナーＳＰの一定回転角度ごとに出力するパルス信号ｐと基準位置信号ｐ_oとに基づいて、制御クロック信号を出力する。２０は正弦波生成回路、２２は余弦波生成回路である。
【００４１】
これら正弦波生成回路２０と余弦波生成回路２２は、それぞれｘ方向およびｙ方向の偏向データを出力するものである。これらの偏向データは、主走査線の湾曲と間隔と長さとを修正するために、レーザビームＬをｘ軸方向およびｙ軸方向に偏位させるためにＡＯＤの駆動周波数に付加するものである。
【００４２】
なおこれら正弦波生成回路２０および余弦波生成回路２２には偏向補正手段２４から出力される補正データが入力される。これらの回路２０，２２の出力は、この補正データに基づき補正され、この結果光学系の温度変化や経時的変化などによる各光ビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cの相互の位置ずれを打消すことができる。
【００４３】
前記正弦波生成回路２０および余弦波生成回路２２は、スピナＳＰの回転角度すなわちクロック回路１８が出力するクロック信号に基づいて、所定の振幅と位相とを持った正弦波（Ｓｉｎ）および余弦波（Ｃｏｓ）を出力する。一方偏向補正手段２４は、通常これらの正弦波および余弦波の振幅や位相を修正するための補正データを出力する。従ってこれら補正データは通常定数である。この偏向補正手段２４については後記する。
【００４４】
２６，２８は電圧制御発振器（ＶＣＯ）であり、正弦波および余弦波生成回路２０，２２の出力電圧変化に対応して周波数が変化する周波数変調信号Ｆ（Ｆ_x，Ｆ_y）を出力する。この信号Ｆは、それぞれ別々に増幅器（ＡＭＰ）３０，３２で増幅された後、対応するＡＯＤに導かれ光ビームをｘ方向およびｙ方向に偏向させる。
【００４５】
３４は２値画像信号生成回路であり、図示しない画像処理回路から入力される画像信号に基づいて、３本のレーザビームＬで記録する３本の主走査線を書込むための２値画像信号を出力する。これらの２値画像信号はレーザダイオード１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）に入力される。この結果各レーザダイオード１０は、２値画像信号がオンの時にレーザビームを射出し、各ＡＯＤは、レーザビームＬの一次回折光をｘ，ｙ両方向に偏向させる。この結果記録シートＳには直線状の３本の主走査線を等間隔に記録させることができる。
【００４６】
次に偏向補正手段２４を図４に基づいて説明する。３６は座標検出回路であり、ここには２次元ＰＳＤ１４の出力が増幅器３８を介して入力される。座標検出回路３６は２次元ＰＳＤ１４の複数の出力を比較することにより光ビームの位置を検出する。なお２次元ＰＳＤ１４は焦点面Ｐ₂（図２）上またはこの位置から僅かにずれた位置に設けられ、光ビームの光束が或る程度広がった状態で入射する。このため２次元ＰＳＤ１４の複数の出力を比較することによって光ビームの位置を検出することができる。
【００４７】
４０は初期設定データを記憶するメモリ領域である。このメモリ領域４０は３つの光ビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cの適切な座標などを示すデータを予め記憶する。例えばスピナーＳＰの或る角度位置において各光ビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cがそれぞれ位置すべき座標を記憶する。これらのデータはこの光ビーム走査装置の初期設定の際に入力され得るものである。
【００４８】
４２は第１演算手段であり、２次元ＰＳＤ１４で検出した１本の光ビームＬ_aの位置を示すデータと、メモリ領域４０に記憶した初期設定データとの差を求める。この差は、光学系や種々の素子の特性、あるいは光学系の経時変化や温度変化などにより決まるものであり、ビーム位置補正データｆ_aとして第１のメモリ領域４４に記憶される。同様に他の光ビームＬ_b，Ｌ_cに対してもこの差すなわちビーム位置補正データｆ_b，ｆ_cが求められ、同様に第１のメモリ領域４４に記憶される。図６の（Ａ）はこの第１のメモリ領域４４の内容を示す。
【００４９】
なおこの第１演算手段４２による演算と第１のメモリ領域４４の内容の書き換えは、書換え指令βによって行われる。この書換え指令βは、操作者が適宜入力してもよいが、電源スイッチの投入時や一定時間おきに自動的に出力されるようにしてもよい。また所定ページ数の画像出力が済む度に出力されるようにしてもよい。
【００５０】
４６は第２演算手段であり、この第１のメモリ領域４４に記憶されたビーム位置補正データｆ_a，ｆ_b，ｆ_cに対して追加補正データｆ_oa，ｆ_ob，ｆ_ocを付加（加算）することにより、最終補正データ（ｆ_a＋ｆ_oa），（ｆ_b＋ｆ_ob），（ｆ_c＋ｆ_oc）を求める。この最終補正データは第３のメモリ領域４８に記憶される。
【００５１】
ここで用いる追加補正データｆ_oa，ｆ_ob，ｆ_ocは、（１）出力解像度に対応した補正データと、（２）記録シートＳに記録されたビーム記録位置とビーム位置検出素子１４で検出したビーム位置との間の誤差を修正する補正データとを加算したもの、すなわち（１）＋（２）であり、第２のメモリ領域５０に記憶しておく。この第２のメモリ領域５０に記憶される追加補正データｆ_oa，ｆ_ob，ｆ_ocは出力解像度に対応して複数種記憶される。
【００５２】
すなわちこの第２のメモリ領域５０には、第６図の（Ｂ）に示すように、出力解像度９６ｒｅｓ（走査線本数／mm，2438dpiに相当する）に対するデータがｆ_oa（９６），ｆ_ob（９６），ｆ_oc（９６）として記憶され、７２ｒｅｓに対するデータがｆ_oa（７２），ｆ_ob（７２），ｆ_oc（７２）として記憶され、同時に他の出力解像度に対するデータがｆ_oa（Ｎ），ｆ_ob（Ｎ），ｆ_oc（Ｎ）として記憶される。ここにＮは出力解像度を示す。この追加補正データｆ_oa，ｆ_ob，ｆ_ocは例えば図５に示す手順によって求めることができる。
【００５３】
この図５において、まず基準となる光ビーム（基本ビーム）をＬ_bとしてこの基準ビームＬ_bのみを射出させ、その露光面上すなわち記録シートＳ上の記録位置を検出し、この位置を原点とする（ステップ１００）。次に他の光ビームＬ_aを射出させ、このビーム位置を前記原点とするようにＡＯＤ_aを制御する。すなわち初期設定座標がビームＬ_bと同一になるようにする。
【００５４】
この状態でビームＬ_aによる露光面上の位置を検出し、この記録位置が露光面上で基準ビームＬ_bの記録位置に一致するようにＡＯＤ_aの駆動周波数を変化させる（ステップ１０２）。この時を基準にしてこの光ビームＬ_aを出力解像度に対応した線間隔だけ離すために必要とするＡＯＤ_aの駆動周波数の修正分を追加補正データｆ_oaとして第２のメモリ領域５０に記憶する（ステップ１０４）。他のビームＬ_cに対して同様の操作を繰り返し（ステップ１０６，１０８）、追加補正データｆ_ocとして第２のメモリ領域５０に記憶する（ステップ１０２，１０４）。
【００５５】
このようにして求めて追加補正データｆ_oa，ｆ_ob，ｆ_ocは、第２演算手段４６でそれぞれビーム位置補正データｆ_a，ｆ_b，ｆ_cと加算され（ステップ１１０）、その結果が最終補正データ（ｆ_a＋ｆ_oa），（ｆ_b＋ｆ_ob），（ｆ_c＋ｆ_oc）として第３のメモリ領域４８に記憶される（ステップ１１２）。
【００５６】
ＡＯＤ制御手段１６では、前記正弦波生成回路２０および余弦波生成回路２２が出力する偏向データを、この第３のメモリ領域４８に記憶した最終補正データに基づいて補正する。すなわち最終補正データは偏向データに対する補正データとなる。この最終補正データは、通常前記した正弦波および余弦波の振幅や位相を修正するための定数である。
【００５７】
次にこの実施態様の動作を説明する。書換え指令βが入力されると、１本の光ビームＬ_aだけを出力させてそのビーム位置を２次元ＰＳＤ１４で検出する。そしてその時のスピナーＳＰの角度位置に対応した初期設定データと比較して両者の差を求め、ビーム位置補正データｆ_aとして第１のメモリ領域４４に記憶する。同様に他の光ビームＬ_b，Ｌ_cに対しても差を求めてビーム位置補正データｆ_b，ｆ_cとして第１のメモリ領域４４に記憶する。
【００５８】
また露光面上におけるビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cの記録位置のずれを修正するための追加補正データｆ_oa，ｆ_ob，ｆ_ocを図５に示した手順に従って求め、第２のメモリ領域５０に記憶しておく。そしてこの第２のメモリ領域５０と第１のメモリ領域４４の内容を用いて第２演算手順４６で最終補正データ（ｆ_a＋ｆ_oa），（ｆ_b＋ｆ_ob），（ｆ_c＋ｆ_oc）を求めて第３のメモリ領域４８に記憶しておく。
【００５９】
このような準備が終わってから、２値画像信号生成回路３４が出力する２値画像信号に基づいてレーザダイオード１０ａ，１０ｂ，１０ｃがオン・オフされ、スピナーＳＰが回転する。またＡＯＤ制御手段１６の正弦波生成回路２０および余弦波生成回路２２は、第３のメモリ領域４８の内容（最終補正データ）により補正された正弦波および余弦波を出力し、これらの正弦波および余弦波に対応した高周波でＡＯＤを駆動する。
【００６０】
この結果３本の光ビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cはそれぞれのＡＯＤ_a，ＡＯＤ_b，ＡＯＤ_cにより適正に偏向され、相互の距離や位置が出力解像度に応じて適正に保たれる。このように互いにビーム位置が補正された３本の光ビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cは合波光学系１２で合波され、ビームエキスパンダＥＸ、走査光学系（Ｌ₃，ＳＰ）を介して記録シートＳに導かれる。このため３本の光ビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cにより記録シート上に描かれる３本の走査線を互いに平行な直線とし、それらの長さや位相も揃えることができ、記録画像の画質を向上させることができる。
【００６１】
【他の実施態様】
図７は他の実施態様を示す図である。前記図１〜４に示した実施態様ではビームエキスパンダＥＸにビームスプリッタＢＳ₁を設けて合波ビームＬ_oの一部を分割して２つの焦点面Ｐ₁，Ｐ₂を形成した。しかしビームスプリッタＢＳ₁に代えて図７に示すように光量を調整するための濃度フィルタＮＤを挿入することによって合波ビームＬ_oの一部を分割し、集光レンズＬ₄により焦点面Ｐ₃に結像させてもよい。そしてこの焦点面Ｐ₃上あるいはこの付近に配設した２次元ＰＳＤ１４Ａで各光ビームの位置を検出すればよい。この場合にはこの焦点面Ｐ₃はエキスパンダＥＸのレンズＬ₁による焦点面Ｐ₁と共役とする。
【００６２】
【他の実施態様】
図８は他の実施態様を示す概念図である。この実施態様は３本の光ビームＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cのうち１本の光ビームＬ_bを基本ビームとし、他の光ビームＬ_a，Ｌ_cだけを光偏向素子ＡＯＤ_a，ＡＯＤ_cで偏向させるようにした。すなわち、この基本ビームＬ_bを走査光学系の光軸上に位置させるように調整することによって、この基本ビームＬ_bに対する光偏向素子ＡＯＤ_b（図１参照）を省いたものである。
【００６３】
またこの実施態様ではビームスプリッタＢＳをビームエキスパンダＥＸの上流側で合波ビームＬ_oを分割するようにした。合成ビームＬ_oのビーム径はビームエキスパンダＥＸの上流側で小さいから、ビームスプリッタＢＳをこの位置に設けることにより、ビームスプリッタＢＳやレンズＬ₄を小型化できる効果が得られる。なおこの図８では前記図１，７と同一部分に同一符号を付したからその説明は繰り返さない。
【００６４】
以上の実施態様は円筒内面走査型の装置に適用したものであるが、本発明は円筒外面走査型や平面走査型などの装置にも適用でき、これらを含む。また光偏向素子は２次元のものに限らず、１次元のものをそれらの偏向方向が交差するように２つ組合せたもの、１次元のものであってもよい。光偏向素子は音響光学（ＡＯ）素子が望ましいが、他の素子例えば電気光学（ＥＯ）素子、ピエゾミラー、ガルバノミラーなどであってもよい。
【００６５】
また光ビームの光源としてはレーザーダイオードを用いるのが望ましいが、固体レーザー、ガスレーザーなどの光源に変調素子、例えば音響光学素子や電気光学素子などを組合せたものを用いてもよい。なお第１のメモリ領域４４には、ビーム位置検出素子が検出したビーム位置のデータと予めメモリした初期設定データとの差をそのまま記憶してもよいが、この差と実質的に同等な他の要素を含むビーム位置補正データを記憶してもよく本発明はこの場合を含む。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１〜５の発明は以上のように、ビーム位置検出素子で検出した複数の光ビームの相対位置を一定に保つためのビーム位置補正データをメモリする一方、露光面上における各光ビームの記録位置の相対位置ずれを検出して、この記録位置の相対位置ずれを補正するための追加補正データを前記したビーム位置補正データに付加して最終補正データとし、この最終補正データを用いて各光偏向素子を制御するものである。このため光学系の温度変化や経時変化による光ビーム間の位置ずれがビーム位置補正データによって補正され得る。また追加補正データによってビーム位置補正データを補正するから、光ビーム径内の光パワー分布の不均一性や光学系の非点収差などによる画質低下を防ぐことができる。
【００６７】
ビーム位置検出素子は、光ビーム露光面の共役面上あるいはその付近に配設することができる（請求項２）。ビーム位置補正データは、第１のメモリ領域に記録しておき、追加補正データには出力解像度に応じた複数のデータを記憶しておき、この中から選択した出力解像度に対する追加補正データを用いて最終補正データを求めることができる（請求項３）。追加補正データは、複数のビームの位置をビーム位置検出素子の出力データを用いて一致させた時に、露光面上で発生する各ビームの記録位置のずれを検出し、このずれを修正するのに必要となる光偏向素子の制御量の修正量と、出力解像度に対応した補正量との加算値とすることができる（請求項４）。追加補正データは、ビーム位置補正データを用いて各光ビームで実際に露光面上に記録を行い、この記録位置の間隔を測定してこの測定値が出力解像度に対応した一定値になるような光偏向素子の制御量の修正量とすることができる（請求項５）。
【００６８】
請求項６の発明によれば、この方法の実施に直接使用する光ビーム走査装置が得られる。この場合に、ビームスプリッタに代えて合波ビームの光路中に挿入される反射ミラーを用い、この反射ミラーで光ビームをビーム位置検出素子に導くようにしてもよい（請求項７）。ここで用いる反射ミラーは、透過光量を調整する濃度フィルタと兼用させることができる（請求項８）。またビームスプリッタまたは反射ミラー（濃度フィルタ）で反射された光ビームを、集光レンズによって露光面の共役面あるいはその付近に配設した位置検出器に集光させてもよい（請求項９）。
【００６９】
ビーム位置検出素子は２次元位置センサとすることができ（請求項１０）、走査光学系は円筒内面走査型とすることができる（請求項１１）。光ビームはレーザーダイオードあるいは固体レーザーから射出されるレーザービームとすることができる（請求項１２）。光偏向素子は２次元に偏向できる２次元音響光学偏向素子あるいは電気光学偏向素子とすることにより、各光ビームによる複数の走査線の直線性および間隔と、長さや位相を適正に制御できる（請求項１３）。
【００７０】
第２のメモリに記憶する追加補正データは、出力解像度に対応して複数種とし、そのいずれかを選択して用いるようにしてもよい（請求項１４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示す概念図
【図２】ビームスプリッタの説明図
【図３】光偏向素子（ＡＯＤ）の制御手段を示す図
【図４】偏向補正手段を示す図
【図５】本発明方法の手順を示す図
【図６】第１および第２のメモリの内容を説明する図
【図７】他の実施態様を示す概念図
【図８】他の実施態様を示す概念図
【図９】光ビームの光パワー分布の不均一性による問題点を説明するための図
【図１０】非点収差による問題点を説明するための図
【符号の説明】
１０ レーザーダイオード
１２ 合波光学系
１４、１４Ａ ビーム位置検出素子としての２次元ＰＳＤ
１６ ＡＯＤ制御手段
１８ クロック回路
２０ 正弦波生成回路
２２ 余弦波生成回路
２４ 偏向補正手段
３６ 座標検出回路
４０ 初期設定座標のメモリ領域
４２ 第１演算手段
４４ ビーム位置補正データを記憶する第１のメモリ領域
４６ 第２演算手段
４８ 最終補正データを記憶する第３のメモリ領域
５０ 追加補正データを記憶する第２のメモリ領域
ＡＯＤ 光偏向素子としての２次元音響光学偏向素子
ＥＸ ビームエキスパンダ
ＢＳ₁ ビームスプリッタ
Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃ 焦点面
ＳＰ 走査光学系を形成するスピナー
Ｌ_a、Ｌ_b、Ｌ_c、ＬＢ₁、ＬＢ₂ 光ビーム
Ｌ_o 合波ビーム
β 書換え指令
Ｌ₄ 集光レンズ
ＮＤ 濃度フィルタ
ｆ_a、ｆ_b、ｆ_c ビーム位置補正データ
ｆ_oa、ｆ_ob、ｆ_oc 追加補正データ

Claims (14)

1. 複数本の光ビームの少くとも一部の光ビームを光偏向素子で偏向した後、全ての光ビームを合波して共通の走査光学系により走査する光ビーム走査装置の補正方法において、
   前記複数本の光ビームの位置をビーム位置検出素子で別々に検出し、この検出した各光ビームの相対位置を一定に保つための光偏向素子に対するビーム位置補正データをメモリし、光ビーム露光面上に記録される各光ビームの記録位置からこれら記録位置の相対位置ずれを検出し、この記録位置の相対位置ずれを補正するための追加補正データを前記ビーム位置補正データに付加して前記光偏向素子を駆動するための最終補正データとすることを特徴とする光ビーム走査装置の補正方法。
2. ビーム位置検出素子は、光ビーム露光面の共役面上あるいはその付近に配設されている請求項１の光ビーム走査装置の補正方法。
3. ビーム位置補正データは第１のメモリ領域に記憶しておく一方、前記追加補正データは光ビーム露光面上の出力解像度に対応して複数種第２のメモリ領域に記憶し、前記第１のメモリ領域から読出したビーム位置補正データと前記第２のメモリから読出したいずれか１つの出力解像度に対応する追加補正データとを用いて光偏向素子の最終補正データを求める請求項１または２の光ビーム走査装置の補正方法。
4. ビーム位置検出素子のデータを用いて基準となる光ビームと他の光ビームの記録位置を順次一致させるように各光偏向素子を制御し、露光面上における前記基準の光ビームの記録位置に対する前記他の光ビームの記録位置のずれを検出し、このずれを修正するために必要となる各光偏向素子の制御量の修正量と出力解像度に対応した補正量とを加算して追加補正データとする請求項１または２または３の光ビーム走査装置の補正方法。
5. 追加補正データは、光ビーム露光面に複数の光ビームにより記録された複数の記録ラインの線間隔を測定し、この線間隔が解像度に対応した一定値になるように設定される請求項１または２または３の光ビーム走査装置の補正方法。
6. 複数本の光ビームを合波して共通の走査光学系により走査する光ビーム走査装置において、
   複数の光ビームの少くとも一部の光ビームを偏向する光偏向素子と；
   この偏向された光ビームを含む全ての光ビームを合波する合波光学系と；
   この合波した合波ビームを露光面に導いて走査し画像を記録する走査光学系と；
   前記合波ビームを分割するビームスプリッタと；
   この分割された光ビームの位置を検出するビーム位置検出素子と；
   このビーム位置検出素子が検出した複数のビーム位置のデータと予めメモリした初期設定データとを比較して両データの差をビーム位置補正データとして求める第１演算手段と、
   このビーム位置補正データを記憶する第１のメモリ領域と；
   光ビーム露光面上に記録される各光ビームの記録位置から検出したこれら光ビームの記録位置の相対位置ずれを補正するための追加補正データを記憶する第２のメモリ領域と；
   前記ビーム位置補正データと前記追加補正データとに基づいて前記光偏向素子に対する最終補正データを求める第２演算手段と；
   前記走査光学系に同期して前記光偏向素子による偏向を前記最終補正データに基づいて制御する光偏向素子制御手段とを備えることを特徴とする光ビーム走査装置。
7. 請求項６において、ビームスプリッタに代えて合波ビームの光路中に挿入される反射ミラーを用い、ビーム位置検出素子にはこの反射ミラーで反射された光ビームが導かれるようにした光ビーム走査装置。
8. 請求項７において、反射ミラーは透過光量を調整する濃度フィルタを兼ねるようにした光ビーム走査装置。
9. 請求項６または７または８において、ビームスプリッタまたは反射ミラーで分割または反射した光ビームを、集光レンズによって露光面の共役面上あるいはその付近に配設したビーム位置検出素子に集光させるようにした光ビーム走査装置。
10. ビーム位置検出素子は２次元位置センサである請求項６〜９のいずれかの光ビーム走査装置。
11. 走査光学系は円筒内面走査型である請求項６〜１０のいずれかの光ビーム走査装置。
12. 光ビームはレーザーダイオードまたは固体レーザーから射出されるレーザービームである請求項６〜１１のいずれかの光ビーム走査装置。
13. 光偏向素子は光ビームを２次元に偏向する音響光学偏向素子または電気光学素子である請求項１２の光ビーム走査装置。
14. 追加補正データは光ビーム露光面上の出力解像度に対応して複数種あり、選択されたいずれか１つの出力解像度に対応する追加補正データを用いて最終補正データを求める請求項６〜１３のいずれかの光ビーム走査装置。

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