JPH0218065A - ビーム走査型記録装置 - 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） 本発明は、レーザプリンタ等のビーム走査型記録装置に
関する。

（従来の技術） ビーム走査型記録装置においては、画像の各ラインごと
に画像情報に応じて断続的に発光させたレーザビームで
感光体を露光し、電子写真プロセスによりペーパーに画
像を記録する。レーザビームで感光体を走査するため、
ポリゴンミラーなどの回転する光偏向器が用いられる。

レーザビームは、たとえばポリゴンミラーの回転に伴い
、感光体上に１本のラインを記録する。感光体はこのラ
イン方向と垂直の方向に回転する。感光体の回転に伴い
画像の各ラインが感光体上に記録され画像全体が記録さ
れていく。

ところで、光偏向器から感光体までの距離は、感光体上
の走査ライン上の位置（たとえば、中央と両端）により
異なり、レーザビームの感光体上の走査速度は一定では
ない。そこで、従来は、レーザビームの各走査位置の間
隔を一定にするため、ｒθレンズを用いてレーザビーム
の方向を補正していた。

（発明が解決しようとする課題） 本出願人が別に開示した特許出願においては、ｆθ特性
を記憶したメモリを用い、メモリから読み出した時間間
隔（クロック数）でディジタル回路を用いてレーザーダ
イオードを発光するタイミングを与える。これによりｆ
θレンズを用いずに温度特性よく感光体上の走査位置を
制御できる。

ところで、メモリに記憶される時間間隔により定まる発
光位置とポリゴンミラーの回転数およびプリンタのドツ
ト密度（たとえば３００ｄｐｉ）で定まるドツト位置と
は通常一致せず、両者の差はクロック周期程度になりう
る。

両者゛の差を小さくするには、クロックの周期を短くす
ればよいが、ＴＴＬを用いたディジタル回路の周波数の
限界は、高速のものでも５０〜７５ＭＨｚ程度であり、
たとえば２０ＭＨｚの基準クロックを用いていた場合に
比べると約１／３程度改善できるだけである。

本発明の目的は、ディジタル回路を用いた高精度のｒθ
特性回路を有するレーザビーム走査型記録装置を提供す
ることである。

（課題を解決するための手段） 本発明に係るビーム走査型記録装置は、画像情報に応じ
て発光されるレーザビームを光偏向器で感光体上に走査
して記録するビーム走査型記録装置において、感光体上
の走査線上のドツト位置に近いレーザビームの走査位置
を与えるクロック数データと遅延段数データとからなる
「θ特性データを各ドツト位置に対応するアドレスに順
次記憶するｆθ特性記憶手段と、基準クロックを発生す
るクロック回路と、ｆθ特性記憶手段から送られたクロ
ック数だけ基準クロックをカウントするとドツトクロッ
クを発生するカウンタ手段と、基準クロックの周期より
短い遅延時間を生じる遅延素子を、少くとも遅延時間の
総和が１周期にほぼ等しくなる程度の数だけ直列に接続
してなり、上記のカウンタ手段から送られる遅延段数デ
ータの数の素子を直列に通して、ドツトクロックを出力
する遅延手段と、カウンタ手段が発生するドツトクロッ
クによりｆθ特性記憶手段のアドレスを順次更新するア
ドレス指定手段とを備えたことを特徴とする。

（作　用） ｒθ特性記憶手段には、クロック数データと遅延段数デ
ータとを記憶しておく。また、遅延手段では、レーザダ
イオードの発光のタイミングを与えるｒθ特性回路の基
準クロック周期より短い遅延時間をもつ遅延素子を複数
個直列に接続し、異なるタイミングのクロック信号を発
生できる。クロック数データは、感光体上の走査線上の
ドツト位置に近いレーザビームの走査位置を与えるよう
に定められている。カウンタ手段でこのクロック数をカ
ウントして画像クロックを発生させ、遅延手段に送る。

遅延手段では、遅延段数データに応じて、遅延時間のば
らつきがさらに小さくなるように画像クロックを遅延さ
せ、発光タイミングを精度よく発生する。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

（ａ）　　レーザプリンタ走査系 第２図は、本発明に係るレーザプリンタの走査系の概略
を示す図である。

レーザヘッド（１）内の半導体レーザ（１ａ）から出射
されるレーザビーム（２）は、コリメータレンズ（３）
によって平行光にされ、高速回転するポリゴンミラー（
４）のある反射面（４ａ）で反射される。

回転式光偏向器の一例であるこのポリゴンミラー（４）
の回転に伴い、平行光となって入射するレーザビーム（
２）に対する各反射面（４ａ）の傾きが変化する。これ
により、反射後のレーザビーム（２）は、その進行方向
が偏向されて感光体ドラム（５）の長手方向に向かって
破線（７）のように走査される（この方向が主走査方向
である）。この反射後のレーザビーム（２）は、表面が
一様に帯電された回転する感光体ドラム（５）上に結像
され、その強度に応じて結像位置の帯電電位を減衰させ
る。

一方、筒状の感光体である感光体ドラム（５）は、ポリ
ゴンミラー（４）の回転に同期して一定速度で回転する
ように構成されている（この回転方向が副走査方向であ
る）。

そして、この感光体ドラム（５）の回転に伴って前述の
レーザビーム（２）の走査が繰り返されることによって
、感光体ドラム（５）上に画像情報に応じた静電潜像が
形成されるのである。

その後、図示は省略するが、着色顔料であるトナーをこ
の静電潜像に選択付着させて現象する。

そして、出力用紙をトナー付着面に密着させて紙面上に
トナーを転写する。さらに、加熱によってこのトナーを
融解して出力用紙に定着させ、出力画像を得る。

また、感光体ドラム（５）よりも走査上手側に、ホトセ
ンサ（６）を設けである。このホトセンサ（６）は、ポ
リゴンミラー（４）で反射されｔこ後のレーザビーム（
２）によって！走査線の走査の初めに走査されたときに
光電流を出力する。この光電流は、波形整形回路（＋１
）によって整形され、同期信号［Ｓ　ＯＳ　］（ａ）と
してイメージコントロール回路（１２）に入力される。

この同期信号ＣＳ　ＯＳ　］（ａ）を受けて、イメージ
コントロール回路（１２）においては、内蔵のタイマに
より計時される一定時間後、即ち、走査されるレーザビ
ーム（２）がホトセンサ（６）の位置から感光体ドラム
（５）上の記録開始位置に到達するのに相当する時間後
に、キャラクタジェネレータ（１３）にデータ要求信号
（ｂ）を送り、画像データ（ｃ）を受は取る。そして画
像情報（ｄ）の出力が開始される。そして、レーザ駆動
回路（１４）は、この画像＋＋１（ｄ）を受け、それに
基づいた半導体レーザ（ｌａ）への励起電流（ｅ）の出
力を開始する。

この同期信号［Ｓ　ＯＳ　］（ａ）は、感光体ドラム（
５）の回転方向、即ち、副走査方向に関して、繰り返さ
れるレーザビーム（２）の走査により形成される静電潜
像の開始位置を揃え、記録のジッタの発生を回避するた
めのものである。

一方、レーザヘッド（１）内にはレーザ駆動回路（１４
）からの励起電流（ｅ）によって前記レーザビーム（２
）と同時に半導体レーザ（Ｉａ）から後方に発振される
レーザビーム（２）を受けるホトダイオード（Ｉｂ）が
設けられている。このホトダイオード（Ｉｂ）からの出
力信号（「）は、レーザ駆動回路（１４）に入力される
。そして、このホトダイオード（ｔｂ）からの出力信号
（ｆ）を用いて、半導体レーザ（Ｉａ）から前方へ発振
されるレーザビーム（２）のパワーが、半導体レーザ（
１ａ）の温度の変動等に拘らず常に一定になるように、
半導体レーザ（ｌａ）への励起電流（ｅ）を制御するよ
うに構成しである。

このレーザーパワーのサンプリングは、イメージ・コン
トロール回路（１２）からのサンプルホールド信号（ｇ
）によって行なわれる。

（ｂ）　　ｆθ特性データ 本実施例では、ｒθ補正を電気的に処理する。

後に説明する第１図は、レーザ駆動回路（１４）の一部
であるｆθ特性補正回路を示す。この回路においては、
ＦＬＯＭ（５１）にあらかじめ記憶しておいたｒθ特性
データに基きレーザダイオード（ｌａ）の駆動タイミン
グを発生する。

ＲＯＭ（５１）に記憶するｆθ特性データについて次に
説明する。

いま、感光体上の走査線の中央を通るときを基準として
時刻りを表わし、中央を基準としてレーザビームの走査
位置ｅをあられすと、第３図に示すように、レーザビー
ムの走査位置は（１＝　Ｌｔａｎ（ｗｔ）の位置にある
。ここに、ポリゴンミラー（４）の角速度をｗ／２とし
くすなわちレーザビームの角速度をＷとし）、ポリゴン
ミラーの反射面（４ａ）のビーム入射位置から感光体（
５）の主走査方向中央位置までの光路長をＬとする。こ
こで、ポリゴンミラー（４）の回転数を５００　Ｏｒｐ
ｍ、光路長りを３００開、基準クロックを２０ＭＨｚと
すると、角速度１と中央からＴクロック後の走査位置σ
は、次の通りである。

Ｑ＝　３００　ｘ　ｔａｎ（ｗｔ） ｗ＝　２　Ｘ　２πＸ　５０００　ｒｐｍ／　６０　ｓ
ｅｃ／　２０　ＭＨｚＸ　Ｔ−５，２３６ｘ　ｌ　０−
５Ｔ いま、プリンタのドツト密度を３００ｄｐｉ　とすると
、ドツト間隔は２５．４／３００ｍｍ＝８４．７μｍで
ある。したがって、走査線中央付近でのドツト位置（Ｎ
＝Ｏ，１，２，・・・）とＴクロック後の走査位置は、
第４図に示すようになる。ここで、本実施例では、ｒθ
特性を与えるクロック数Ｔは、ドツト位置を越えない最
大の整数、すなわち、８４７ＸＮ≧３００ｔａｎ（５，
２３６ＸｌＯ−５Ｔ）の範囲で最大の整数Ｔ（−０，５
，１０，１６，・・・）の間隔のクロー７り数Ｔ’（＝
５．５，６．−＝）としてＲＯＭ（５１）に記憶される
。なお、第１表は、各クロックＴに対応する走査位置ρ
を示す。また、第２表は、クロックＴ１このときの中央
からの距離σ、およびドツト位置との差Δσを示す。

以下余白 第１表 第２表 本実施例では、第５図に遅延回路の原理的な構成を示す
ように、基準クロック信号に対してたとえば４段の遅延
素子（６１〜６４）を直列に接続した遅延手段を設けて
各段からクロック信号φｌ〜φ４を取り出す。いま、基
準クロックを２０ＭＨｚ（周期５０ｎｓ）とし、各遅延
素子の遅延時間を１０ｎｓとすると、第６図に示すよう
に、実質的に５倍のクロック信号が得られる。

したがって、ドツト位置を越えない最大のクロック数デ
ータＴと遅延段数データｔを指定すると、Ｑ＝　３００
　ｊａｎ（ｗｘ　（Ｔ　＋ｔ）／　５　）となる。第３
表は、各ドツト位置でのデータＴ、Ｔ“、ｔと差ΔＱを
示す。

ここに、Ｔ“は、各走査位置間の間隔を表すクロック数
である。差Δσは最大で遅延時間程度すなわち約３．６
％以下になる。こうして、走査のタイミングとドツト位
置Δｅとの差のちらばりを約１１５に小さくでき、ｆθ
特性が大幅に改善される。

遅延素子としては、たとえば安価な高速０ＭＯ８素子７
４８　Ｃ００を用いる。ＩＣの伝播遅延特性は、一般に
製造ロット、動作温度、動作電圧等によりばらつくが、
同じパッケージ内の素子を用いると、一般にある程度特
性をそろえることができる。そこで、同一パッケージ内
の遅延素子を用いる。

以下余白 第３表 第４表 ｆθ特性データ 第４表は、ＲＯＭ（５１）におけるクロック数データ（
Ｔ’−１）と遅延段数データｔを示ず。クロック数デー
タ（Ｔ”ｌ）は第５ビツトから第３ビツトまでの３ビツ
トに、遅延段数データｔは第２ビツトから第Ｏビットま
での３ビツトに格納される。

クロック数（Ｔ’−１）は、第１図の回路構成ではドツ
トクロックカウンタ（５７）に設定したデータより１−
）、多く数えるため、第３表のデータより１つ少ない。

また、クロック数データ（Ｔ’−１）に対応する遅延段
数上は、第１図の回路構成では、データ入力のタイミン
グを考慮して次のアドレスに書かれる。

なお、本実施例では、クロック数と遅延段数はドツト位
置を越えない最大の値としたが、画像の性質に応じて適
当な方式で定めればよい。たとえば、変形実施例ではＮ
ドツト目のドツト位置に最も近い位置となるクロック数
Ｔ（Ｎ）、すなわち、ドツト位置との差Δσ＝Ｎｘ２５
．４／３００−３００Ｘ０−３００Ｘの絶対値ＩΔＱ１
が最小になるＴ（Ｎ）を求める。第５表にその結果を示
す。この方式では、ドツト位置との差へＱは、ドツト位
置より中央に近いか離れているかに対応して正と負の値
をとることになる。そして、得られたクロブク間隔Ｔ’
　（Ｎ）＝　Ｔ　（Ｎ）−Ｔ　（Ｎ　−１＞の値をＲＯ
Ｍ（５１）に記憶する。

第５表 以下余白 第５図に示したように１０ｎｓの遅延時間を有する遅延
素子を用いて実質的に５倍の周波数のクロックとしたと
き、第６表に示すように、中央からＮ番目のドツト位置
に最も近い中央位置からのクロック数Ｔ（Ｎ）とＮドツ
ト目遅延段数ｔ（Ｎ）が計算される。このとき、ドツト
位置との差Δｇは、Ｎ×２５．４／　３００−３００　
Ｘｔａｎ（ｗＸ（Ｔ（Ｎ）＋（１０１５０）Ｌ（Ｎ））
）となる。ドツト位置との誤差は、±１．９％程度の範
囲内になる。

以下余白 第６表 また、第７表と第８表は、それぞれ、遅延時間が７ｎｓ
と１３ｎｓの遅延素子からなる遅延回路を用いたときの
クロック数Ｔ（Ｎ）と遅延段数を示す。

これらの場合、クロック周波数は、実質的に７倍と４倍
になり、ドツト位置との誤差は、±１．３％程度と±２
．４％程度の範囲内である。なお、遅延回路を構成する
ために必要な遅延素子の数は、それぞれ、７個と４個と
なる。

以下余白 第７表 第８表 （ｃ）　　ｒθ特性補正回路 以下では、第４表のデータを格納したＲＯＭ（５１）を
用いたｒθ特性補正について説明する。

第１図の「θ特性補正回路において、第１フリツプフロ
ツプ（５２）と第２フリツプフロツプ（５３）とからな
る回路は、イメージコントロール回路（１２）を介して
送られてくる同期信号［Ｓ　ＯＳ　］（ａ）ヲ基にして
、ＬＳＴＲＴＳＴＲ光生させる。すなわち、第１フリツ
プフロツプ（５２）は、同期信号［ＳＯＳ］（ａ）をク
ロック信号として受信すると直ちに高レベルにセットさ
れる。そして、第２フリツプフロツプ（５３）は、第１
フリツプフロツプ（５２）の出力信号をクロック回路（
５４）からのクロック信号［ＣＬ　Ｋ］に同期して出力
する。この出力信号は、第１フリップフロップ回路（５
２）をクリアする信号となるとともに、上記ＬＳＴＲＴ
ＳＴＲ光る。したがって、ＬＳＴＲＴＳＴＲ光クロック
信号［ＣＬ　Ｋ］の１周期の間に出力される。

ＲＯＭアドレスカウンタ（５５）は、ＲＯＭ（５１）の
アドレスを与えるＲＯＭアドレス信号を発生する。上記
のＬＳＴＲＴ信号は、ＯＲゲート（５６）を介してＲＯ
Ｍアドレスカウンタ（５５）をクリアする。したがって
、ＲＯＭ（５１）のアドレスは、ＳＯ８同期信号に同期
して“０”に戻ることになる。

なお、頁の先頭のラインの場合は、印字に先立ちＲＥＳ
ＥＴ信号がＯＲゲート５６を介して入力され、ＲＯＭア
ドレスは“０”になっている。　このとき、ＲＯＭ（５
１）はアドレス“０“のクロック数データＴ′−１をド
ツトクロックカウンタ（５７）に出力する。同時に、上
記のＬＳＴＲＴ信号が、ＯＲゲート（５８）を介してド
ツトクロックカウンタ（５７）のＬＯＡＤ端子に送られ
、このクロック数データがドツトクロックカウンタ（５
８）に初期値としてプリセットされる。この値は、クロ
ック回路（５４）からのクロック信号を受信するごとに
１つ減算される。カウント値が“０”に達すると、リッ
プルクロック出力信号［ＲＣ］が発生される。

このリップルクロック信号［ＲＣ］は、例えば、クロッ
ク信号［ＣＬＫ］の周期（５０ｎｓ）に等しいパルス幅
で出力され、計４段の遅延素子（６１〜６４）を直列接
続してなる遅延回路に送られる。

このリップルクロック信号［ｒ（Ｃ］は、同時に、ＲＯ
Ｍアドレスカウンタ（５５）にクロック信号として送ら
れ、ＲＯＭアドレスを１つ増加さけ“１”とする。この
リップルクロック信号［ＲＣ］は、さらに、ＯＲゲート
（５８）を介してドツトクロックカウンタ（５７）のＬ
ＯＡＤ端子に送られる。これにより、ＲＯＭ（５１）の
アドレスｌのクロック数データＴがドツトクロックカウ
ンタ（５７）にプリセットされる。以下、同様に、ドツ
トクロックカウンタ（５７）にプリセットされたクロッ
ク数だけクロック信号［ＣＬ　Ｋ］を受信するごとにリ
ップルクロック信号［ＲＣ］が発生される。

遅延回路は、４段の遅延素子（６１〜６４）を直列に接
続してなり、リップルクロック信号［ＲＣ］（φ０とも
いう）に加え、４段の遅延クロック信号φｌ〜φ４が発
生される。これらのりップルクロツク信号φ０と遅延ク
ロック信号φｌ〜φ４は、それぞれ、対応するＡＮＤゲ
ート（６５〜６９）の−方入力とされ、ＡＮＤゲートが
開かれたときに５つの入力端子を有するＯＲゲート（７
０）に送られる。信号φＯは、ＡＮＤゲー）（６５）を
介して常にＯＲゲート（７０）へ出力されている。一方
、ＲＯＭ（５１）の遅延段数ｔ’　（ＨＣＤで表わす。

）は、デコーダ・ラッチ回路（７１）に送られ、リップ
ルクロック信号［ＲＣ］の立下りより若干遅れたタイミ
ングでラッチされる。そして遅延段数を表わす４ビツト
のデータ（ｌ　ＥＮ、２ＥＮ、３ＥＮ、４ＥＮ）にデコ
ードされて、各遅延段数のデータが対応する遅延段数口
のＡＮＤゲート（６６〜６９）の他方の入力端子に送ら
れる。したがって、遅延段数を表わす信号（ＩＥＮ、２
ＥＮ、３ＥＮ、４ＥＮ）により選択されたＡＮＤゲート
のみが遅延クロック信号φｌ〜φ４をＯＲゲート（７０
）に送る。こうして、ＯＲゲート（７０）の出力するド
ツトクロック信号の立上りは、信号φ０（ＲＣ）の立上
りに同期し、ドツトクロック信号の立下りは、選択され
た遅延クロック信号（φｌ〜φ４のいずれか）の立下り
に同期することになる。そして、このドツトクロック信
号の立下りが、レーザダイオード（Ｉａ）の発光のタイ
ミングを与える。したがって、遅延素子の特性がそろう
と、第３表に示した如き僅かな誤差を除いて、正しいｆ
θ特性を得ることができるようになる。

なお、実際の遅延時間は、さらに個々のＡＮＤゲート（
６５〜６９）の伝播遅延時間のバラツキによって影響さ
れるので、好ましくは、同一パッケージ内のＡＮＤゲー
トを用いて遅延時間のばらつきを少なくする。

第７図は、感光体ドラム（５）の中央を走査した時点か
らのタイミングチャートを示す。ＲＯＭアドレスカウン
タ（５５）の出力するアドレスは、説明の便宜上、中央
を“０”としている。ドツトクロックカウンタ（５７）
がリップルクロック信号［ＲＣ］を出力すると、ＲＯＭ
アドレスカウンタ（５５）のカウント値が“０”であっ
た場合は、カウント値が“ビに増加し、ＲＯＭ（５１）
にＲＯＭアドレス信号として送られる。したがって、Ｒ
ＯＭ（５１）は、アドレスｌのクロック数データ（Ｔ’
−１）として“４”をドツトクロックカウンタ（５７）
に送る。そして、次に出力されるリップルクロック信号
［ＲＣ］の立下りで、このクロック数“４°がドツトク
ロックカウンタ（５７）に設定される。ドツトクロック
カウンタ（５７）は、クロック信号［ＣＬＫ］によりダ
ウンカウントされ、カウント値が“０”になるとりップ
ルクロック信号［ｒ（Ｃ］が出力される。そして、リッ
プルクロック信号［ＲＣ］の立下りでＲＯＭアドレスカ
ウンタ（５５）のカウント値が“２”となり、ＲＯＭ（
５１）はアドレス２の遅延段数ｔ゛である“３”をデコ
ーダ・ラッチ回路（７１）に出力し、デコーダ・ラッチ
回路（７１）はこのデータをラッチし、デコードし信号
ＩＥＮを有効にする。

したがって、リップルクロック信号［ｒ（Ｃ］と信号φ
３の論理和かドツトクロックとしてＯＲゲート（７０）
から出力される。すなわち、ドツトクロックの立下りは
、信号φ０の立下りに一致する。このドツトクロックは
、第３表に示した誤差を持つｆθ特性を示す。

なお、以上では、中央からの走査について述べたが、ス
キャン開始から中央までの動作も同様に行われる。

レーザ駆動回路（１４）は、イメージエリア内にあると
き、ｆθ特性補正回路から送られるドツトクロックに同
期してキャラクタジェネレータ（１３）から受信した画
像情報に対応してレーザダイオード（Ｉａ）の駆動のタ
イミング信号（ｅ）を出力する。

（発明の効果） 感光体上のドツト位置のｒθ特性を電気的に温度特性よ
くかつ精度よく補正できる。これにより、高価なｒθレ
ンズが不要になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ｒθ特性補正回路の回路図である。 第２図は、レーザプリンタの露光系の概略を示す図であ
る。 第３図は、レーザビームと走査位置の関係を示す図であ
る。 第４図は、ドツト位置ＮとクロックＴとの関係を示す図
である。 第５図は、遅延素子による遅延クロックの発生を示す図
である。 第６図は、遅延クロックのタイミングチャートである。 第７図は、ｒθ補正のタイミングチャートである。 １ａ・・・レーザダイオード、　２・・・レーザビーム
、４・・・ポリゴンミラー　　　５・・・感光体ドラム
、１４・・・レーザ駆動回路、　　　５１・・・ＲＯＭ
。 ６１〜６４・・遅延素子、 φ０〜φ４・・・クロック信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像情報に応じて発光されるレーザビームを光偏
   向器で感光体上に走査して記録するビーム走査型記録装
   置において、 感光体上の走査線上のドット位置について各ドット位置
   に近いレーザビームの走査位置を与えるクロック数デー
   タと遅延段数データとからなるｆθ特性データを各ドッ
   ト位置に対応するアドレスに順次記憶するｆθ特性記憶
   手段と、 基準クロックを発生するクロック回路と、 ｆθ特性記憶手段から送られたクロック数だけ基準クロ
   ックをカウントするとドットクロックを発生するカウン
   タ手段と、 基準クロックの周期より短い遅延時間を生じる遅延素子
   を、少くとも遅延時間の総和が１周期にほぼ等しくなる
   程度の数だけ直列に接続してなり、上記のカウンタ手段
   から送られるドットクロックを遅延段数データの数の遅
   延素子を直列に通して出力する遅延手段と、カウンタ手
   段が発生するドットクロックによりｆθ特性記憶手段の
   アドレスを順次更新するアドレス指定手段とを備えたこ
   とを特徴とするビーム走査型記録装置。