JPH01279273A - 光ビーム走査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野） この発明は、光ビーム走査方法、特に、電子写真法等に
用いるレーザスキャン方法の改良に関する。

（従来の技術とその課題） 感光ドラムにレーザビームを指向してその感光ドラムに
文字や画像等の情報を印字、記録する、いわゆる電子写
真式レーザプリンタは、情報を高速かつ高密度で印字す
ることができることから電子計算機の出力装置として、
また、ファクシミリやその他の端末プリント装置として
広く利用されている。

第６図は従来の電子写真式レーザプリンタにおける光学
系の構成の一例を示す図である。同図に示すように、レ
ーザ６１から出射されたレーザビームは、ミラー６９に
より反射され、レンズ６２により所定のビーム径に絞り
込まれた後、音響光学変調素子６３に入射される。入射
されたレーザご−ムは、音響光学変調素子６３により変
調信号である印字用ビデオ信号（図示省略）に基づきオ
ンオフの光変調を受ける。光変調されたレーザビームは
、ミラー６４により反射され、レンズ６８を経て定速度
で回転するポリゴンミラー６５に導かれる。そして、ポ
リゴンミラー６５により主走査方向（第６図中のＸ方向
）に走査されながら、矢符Ａ方向に定速回転する感光ド
ラム６６面上に露光される。この場合、感光ドラム６６
面上におけるレーザビームの主走査方向の走査速度はｆ
θレンズ６７により一定になるように補正されている。

以上のように構成された光学系を有するレーザプリンタ
では、感光ドラム６６面上に文字や画像等の情報を露光
走査させると、主走査方向（第６図中のＸ方向）および
副走査方向（第６図中のＹ方向）での印字品質が異なる
。例えば、主走査方向および副走査方向のドツト間隔を
ともに１００μｍに設定し、直径１００μｍの円形ビー
ムにより走査露光を行った場合、主走査方向の１ドツト
ラインは、第７図（ａ）に示すようになり、その１ドツ
トラインの中心線（同図中、−点破線で示したもの）上
の露光量は主走査方向Ｘに対して第７図（ｂ）に示すよ
うに変化する。また、副走査方向Ｙの１ドツトラインは
、第８図（ａ）に示すようになり、その１ドツトライン
の中心線（同図中、−点破線で示したもの）上の露光量
は副走査方向Ｙに対して第８図（ｂ）に示すように変化
する。両図かられかるように、主走査方向Ｘにおいては
、レーザ光が連続した露光となり、主走査方向Ｘの露光
間がほぼ一定であるのに対して、副走査方向Ｙにおいて
は、レーザ光の連続性は悪く、副走査方向Ｙの露光間は
副走査方向Ｙに対してはげしく変動している。そのため
、上記のように、両方向の印字品質に差が生じる。

この現象は露光ビーム径を大きくすることにより多少改
善されるが、いずれにしても露光量の変動は残存する。

また、露光ビーム径を大ぎくする場合には、主走査方向
の解像度が低下するというあらたな問題が発生する。

そこで、この問題点を解決するための技術が提案されて
いる。例えば、特開昭６０−１５４２６６では、適当な
ビーム径を有する露光ビームを用いることあるいは画素
周波数デユーティを適当に調整することにより、主走査
方向の印字品質と副走査方向のそれとを同一にしている
。すなわち、この提案例では、露光ビーム径を適当に設
定することおよびまたは画素周波数デユーティを１．０
以下に設定することによって主走査方向の１ライントッ
ド幅（第７図（ａ）に示すラインの幅）と副走査方向の
それ（第８図（ａ）に示すラインの幅）との比が１．０
ないし１．２であるという条件を満足させ、上記問題を
解決している。

他の提案例によれば、［宮城ら、＾解像半導体レーザ・
プリンタ、Ｐ１〜４．第２回ノンインパクトプリンティ
ング技術シンポジウム論文集、１９８５．７４に示され
ているように、主走査方向のビーム径と副走査方向のそ
れとを適当な比に保つことにより、主走査方向の印字品
質と副走査方向のそれとを同一にしている。すなわち、
この提案例では、走査ピッチをＰとすると、主走査方向
のビーム径と副走査方向のそれとをそれぞれＰＸ３．６
．ＰＸ２．Ｏにすることが印字品質上もつとも好ましい
と説明している。すなわち、副走査方向のビーム径が主
走査方向のそれの１．２５倍に設定することにより、上
記問題を解決している。

以上のように、主走査方向の印字品質と副走査方向のそ
れとを同一にするために、主走査方向のビーム径と副走
査方向のそれとが異なる断面を有するビーム、いわゆる
楕円ビームにより露光する方法と、画素周波数デユーテ
ィを変更する方法とが従来より提案されていた。

しかしながら、楕円ビームにより露光する方法において
は、楕円ビームを生成するために、シリンドリカルレン
ズあるいはこれに類した主走査方向と副走査方向とで光
学的性質の異なる素子を用いる必要がある。したがって
、光学系の構成要素が増え、光学系が大型化するという
問題が生じる。

一方、画素周波数デユーティを１．０以下にすると、１
ドツトの露光時間が短くなるので、エネルギー効率が低
下する。したがって、エネルギー効率の低下に伴う露光
間の低下分を補うためには、より大出力のレーザ光源を
用いるか、あるいは、それが不可能な場合には、印字ス
ピードを下げる必要がある。

（発明の目的） この発明は、上記従来の課題を解決するためになされた
ものであり、楕円ビームにより露光する方法や画素周波
数デユーティを変更する方法によらず主走査方向の印字
品質と副走査方向のそれとを同一にすることができる光
ビーム走査方法を提供することである。

（目的を達成するための手段） この発明は、変調信号に基づき光変調器により光変調さ
れたレーザビームを光偏向器により主走査方向に走査し
ながら副走査方向へ回転駆動される感光ドラム面上に露
光する光ビーム走査方法であって、上記目的を達成する
ため、互いに周波数の異なる複数の高周波信号が重畳さ
れた信号を印字用ビデオ信号に基づぎ抽出して変調信号
を作成し、この変調信号に基づき前記光変調器を制御し
て、前記高周波信号と同数であり、かつ前記主走査方向
とは異なる所定方向に配列された複数の回折ビームを発
生させる。

（作用） この発明における光ビーム走査方法によれば、変調信号
に基づき、光変調器により主走査方向とは異なる所定方
向に配列された複数の回折ビームが生成され、これらの
回折ビームが光偏向器により主走査方向に走査されなが
ら副走査方向に回転駆動される感光ドラム面上に露光さ
れる。

（実施例） 第１図（ａ）はこの発明の一実施例である光ビーム走査
方法を説明するための図であり、紙面に対して垂直な方
向が主走査方向Ｘである。同図に示すように、この実施
例では、レーザビーム１が音響光学変調素子２の一表面
に対し一定の入射角で入射されるように構成されている
。また、同図には示されていないが、音響光学変調素子
２には、第２図に示す変調信号発生器により生成された
変調器＠１３が印加されるように構成されている。

そして、変調信号１３に基づき音響光学変調素子２によ
って光変調された２本のレーザビーム（その詳細は後述
する）、すなわち回折ビーム３，４が、それぞれポリゴ
ンミラー５およびｆθレンズ６を介して感光ドラム而７
上に導かれるように構成されている。第１図（ｂ）は第
１図（ａ）の感光ドラム７面上に露光される回折ビーム
３．４の形状の一例を示す図である。なお、ポリゴンミ
ラー５およびｆθレンズ６は従来と同様の作用効果を有
するものであり、ここでは、その説明を省略する。

この本実施例が第６図に示す従来例と大きく異なる点は
、従来例では音響光学変調素子６３より光変調されたレ
ーザビームが１本だけ生成されるのに対して、本実施例
では音響光学変調素子２より光変調されたレーザビーム
、すなわち回折ビームが２本生成される点である。しか
もこれらの回折ビーム３．４は、音響光学変調素子２の
ビーム出射面の垂線ｌに対してそれぞれ一定の角度θを
なしており、回折ビーム３．４が副走査方向（第１図（
ａ）の紙面上下方向）に位置ずれした状態で感光ドラム
而７上に走査露光されるように構成している。

次に、音響光学変調素子２より２本の回折ビーム３．４
が生成される理由について説明する。第２図は、変調信
号発生器の構成を示すブロック図である。同図に示すよ
うに、この変調信号発生器には、たとえば第３図（ａ）
に示すようにある周波数ｆ。より一定周波数αだけ高い
周波数ｆｌｌ　（＝ｆＣ＋α）を有する高周波信号を出
力する正弦波発生器８が設けられる一方、第３（ｂ）に
示すように、上記周波数ｆｃより一定周波数αだけ低い
周波数ｆ　　（＝ｆｏ−α）を有する高周波信号を出り 力する正弦波発生器９が設けられている。そして、正弦
波発生器８．９より出力された高周波信号は加算器１０
により加算されて、これら高周波信号が重畳された第３
図（ｅ）に示すような信号が作成される。この信号は変
調器１１に入力され、同じく変調器１１に入力される２
１ｉｉルベルを有する印字用ビデオ信号〈その波形は第
３図（ｄ）中の点線で示す）に基づき所要区間（例えば
１１　ＨＩＩ区間）だけ抽出されて第３図（ｄ）に示す
ような変調信号が生成される。この変調信号は、増幅器
１２により第３図（ｅ）に示すように増幅され、こうし
て増幅された変調信号１３が第１図に示す音響光学変調
素子２に印加されるように構成されている。

上記変調信号１３がｇ　Ｕ光学変調素子２に印加される
と、第４図に示すように、非回折ビーム１５と一定の角
度をそれぞれ有する回折ビーム３゜４が音響光学変調素
子２より出射される。すなわら、周波数ｆＨの信号を音
響光学変調素子２に印加することにより、非回折ビーム
１５の他に非回折ビーム１５に対して角度θ１１を有す
る回折ビーム４も音響光学変調素子２より出射される。

なお、角度θ１（は次式により求められる。

λ：レーザビーム１の波長 Ｖ：音響光学変調素子２中の超音波の速度また、音響光
学変調素子２には、周波数ｆＨの信号以外に周波数ｆ、
−の信号も同時に印加されているので、非回折ビーム１
５および回折ビーム４の他にも非回折ビーム１５に対し
て次式により求められる角度θ、を有する回折ビーム３
が音響光学変調素子２より出射される。

しかも、本実施例においては、これらの回折ビーム３．
４が音響光学変調素子２の出射面の垂線１に対してそれ
ぞれ一定の角度θをなしている。すなわち、これらの角
度θ、θ　、θｌの関係は次式に示すものとなる。

２θ−θ１１−θ、　　　　　・・・（３）以上のよう
にして音響光学変調素子２より出射された回折ビーム３
．４は、従来と同様に、ポリゴンミラー５により主走査
方向Ｘに走査され、さらに、ｆθレンズ６により感光ド
ラム７面での走査速度が等速となるように補正されなが
ら感光ドラム７面上に結像される。また、周知のように
、ｆθレンズ６はこのレンズ６に入射されたビームの入
射角度に比例した像高を結像面上で実現する。

すなわち、感光ドラム７面上での結像位置の距離りは次
式により求められる。

Ｄ＝２Ｘｆ・θ　　　　　　・・・（４）ｆ：レンズ６
の焦点距離 次に、上記実施例において、レーザビームの波長λ等を
以下のように設定した場合について説明する。本実施例
の設定条件は、 音響光学変調素子２の媒体　：Ｐｌ：＋ＭｏＯ４音響光
学変調素子２中 の超音波の進行速度Ｖ　（ａｆｆｉ／ｓ）　：　　３．
６３　ｘ　１０６レーザビーム１の波長λ　　：　　６
３２．８ｒｖ露光ビーム径　　　　　　　：　　０．１
ｍｍφ正弦波発生器８の高周波信号の周波数ｆＨ：　８
０．２８７ＨＩＩｚ 正弦波発生器９の高周波信号の周波数ｆ。

：　　７９，７１３８Ｈｚ （中心周波数ｆｃは８０ＭＨｚ、αはｏ、２８７ＭＨｚ
　＞主走査方向Ｘのドツト間隔　：　　０．１ｍｓ副走
査方向Ｙのドツト間隔　：　　０．１ｆｆｌ１１ｆＯＬ
、ｉ＞ズ６（１）焦点距ｗｉｆ：５００１１Ｉｌである
。したがって、角度θ　、θ　は、■し ６３２．８　ｘｌｏ−６Ｘ７９．７１３Ｘ１０６＝　０
．０１３８９６　（ｒａｄ）　　・１５）また、 ６３２．８　ｘｌｏ−６Ｘ８０．２８７Ｘ１０Ｇ＝　０
．０１３９９６　（ｒａｄ）　　　　　　　・（６）と
なる。さらに、（３）式より角度θを求めることができ
、その値は０．００００５（ｒａｄ）である。そして、
この値（θ−０，００００５）およびｆθレンズ６の焦
点距離（ｆ＝５００）を（４）式に代入すると、距離（
Ｄ／２）の値は、 Ｄ／２＝ｆ−θ−５００ｘ　Ｏ，０ＯＯ０５＝　０．０
２５（ｍｍ）となる。その結果、感光ドラム７面上に結
像される回折ビーム３．４の位置関係は、第１図（ｂ）
に示すようになる。そして、本実施例により０１走査方
向Ｙに１ドツトラインを形成すると、その１ドツトライ
ンは第５図（ａ）に示すように構成され、その１ドツト
ラインの中心線（同図中、−点破線で示したもの）上の
露光量は副走査方向Ｙへの距離に対して第５図（ｂ）に
示すように変化する。

第５図と第８図かられかるように、第５図に示す本実施
例においては、第８図に示す従来例と比べて０１走査方
向Ｙに対する露光量の変動が非常に小さく押えられてい
る。したがって、副走査方向Ｙの印字品質の低下が防止
される。また、上記方法においては、露光ビーム径は従
来と同一であるので、解像度の低下等の弊害は発生しな
い。その結果、主走査方向Ｘと副走査方向Ｙとの印字品
質を同一にすることができる。

以上、この発明によれば、楕円ビームにより露光する方
法や画素周波数デユーティを変更する方法によらず主走
査方向の印字品質と副走査方向のそれとを同一にするこ
とができる。そのため、楕円ビームを生成するためのシ
リンドリカルレンズ等の素子は不要であり、光学系の大
型化が防止される。また、画素周波数デユーティを変更
する必要がないので、エネルギー効率の低下という事態
も発生しない。したがって、エネルギー効率の低下に伴
う露光量の低下分を補うために従来用いられていた大出
力のレーザ光源は不要であり、また、印字スピードを下
げる必要もない。

なお、実施例では回折ビーム３，４を第１図（ｂ）に示
すように副走査方向Ｙに配列するようにしたが、回折ビ
ーム３．４の配列方向を主走査方向Ｘに一致させないか
ぎりにおいては、上記と同様の効果が認められる。

また、上記実施例では周波数ｆ　　、ｆ　　を中心Ｈ［ 周波１３ｊｆ。に対して対称にそれぞれ一定量αずらし
ているが、これは本質的な問題ではなく、要は、音響光
学変調素子２に適当な２種類の周波数を有する高周波信
号に基づいて生成された変調信号するを印加して一定方
向に配列された２本の回折ビームを発生させればよい。

ただし、上記のごとく、周波数ｆ　に対して対称に周波
数ｆ、ｆＬを選ｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　Ｉｔ定すると、音響光学変調素子２の回折効
率を等しくすることができ、回折ビーム３．４のパワー
を同一にすることができるというメリットがある。

また、上記実施例では互いに周波数の異なる２種類の高
周波信号に基づいて生成された変調信号１３を音響光学
変調素子２に印加することにより音響光学変調素子２よ
り２本の回折ビームを出射する場合について説明したが
、ｎ種（ｎ≧３）の高周波信号に基づいて生成された変
調信号を音響光学変調素子２に印加することにより音響
光学変調素子２からｎ本の回折ビームを出射するように
構成してもよい。

また、上記実施例では光変調器として音響光学変調素子
２を用いた場合について説明したが、光変調器として音
響光学変調素子以外の素子、例えば電気音響光学変調素
子を用いてもよいことはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、互いに周波数
の異なる複数の高周波信号が重畳された信号を印字用ビ
デオ信号に基づき抽出して変調信号を作成し、この変調
信号に基づき光変調器を制御して、前記高周波信号と同
数であり、かつ主走査方向とは異なる所定方向に配列さ
れた複数の回折ビームを発生させ、この回折ビームを光
偏向器により主走査方向に走査しながら感光ドラム面上
に露光するようにしたので、楕円ビームにより露光する
方法や画素周波数デユーティを変更する方法によらず、
すなわち光学系の大型化、エネルギー効率の低下や主走
査方向の解像度の低下という弊害を伴わず主走査方向の
印字品質と副走査方向のそれとを同一にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の一実施例である光ビーム走査
方法を説明するための図であり、第１図（ｂ）は第１図
（ａ）に示す構成により感光ドラム面上に結像された回
折ビームの形状の一例を示ず図であり、 第２図は制御信号発生器の構成を示すブロック図であり
、 第３図は制御信号発生器の各部において発生される信号
の波形を示す図であり、 第４図は音響光学変調素子近傍の詳細図であり、第５図
はこの発明の一実施例である光ビーム走査方法により形
成された副走査方向の１ドツトラインを示す図であり、 第６図は従来の電子写真式レーザプリンタにおける光学
系の構成を示す図であり、 第７図は第６図に示す光学系を有する従来のレーザプリ
ンタにより形成された主走査方向の１ドツトラインを示
す図であり、 第８図は第６図に示す光学系を有する従来のレーザプリ
ンタにより形成された副走査方向の１ドツトラインを示
す図である。 １・・・レーザビーム、　２・・・音響光学変調素子、
３．４・・・回折ビーム、５・・・ポリゴンミラー、６
・・・ｆθレンズ、　　７・・・感光ドラム、１３・・
・変調信号、　　Ｘ・・・主走査方向Ｙ・・・副走査方
向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）変調信号に基づき光変調器により光変調されたレ
   ーザビームを光偏向器により主走査方向に走査しながら
   副走査方向に回転駆動される感光ドラム面上に露光する
   光ビーム走査方法であつて、互いに周波数の異なる複数
   の高周波信号が重畳された信号を印字用ビデオ信号に基
   づき抽出して変調信号を作成し、この変調信号に基づき
   前記光変調器を制御して、前記高周波信号と同数であり
   、かつ前記主走査方向とは異なる所定方向に配列された
   複数の回折ビームを発生させることを特徴とする光ビー
   ム走査方法。