JPH0225828A - 走査光学系 - 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、副走査方向の光ビームのずれを検出する機構
を有する走査光学系に関する。

Ｃ発明の背景〕 例えば、カラーレーザプリンタ装置は、第２９図に示す
ようにその走査光学系が構成される。ＩＲ，ＩＧ、ＩＢ
は各々赤色光ビームＲを出射するレーザ光源、緑色光ビ
ームＧを出射するレーザ光源、青色光ビームＢを出射す
るレーザ光源である。

その各々の光ビームＲ，Ｇ、Ｂは、コリメータレンズ２
Ｒ，２Ｇ、２Ｂを経由してＡＯＭ３Ｒ，３Ｇ、３Ｂで画
像信号でオン／オフ変調されて、シリンドリカルレンズ
ＣＬＲ，ＣＬＧ、ＣＬＢ及びレンズ４Ｒ，４Ｇ、４Ｂを
経由してグイクロイックミラー５Ｒ，５Ｇ、５Ｂで光路
を変更され、ポリゴンミラー６に入射し、ここで走査さ
れてｆθレンズ７及びシリンドリカルレンズ８を経由し
て感光材料９に入射し、その感光材料９を画像信号に応
じて露光する。

感光材料９に対する主走査はポリゴンミラー６による走
査で行われ、その走査と画像信号出力のタイミングは、
走査ライン上に配置された光検出器１０で得られる同期
信号を基にして作成される。

また、副走査はその感光材料９の矢印ｇ方向への搬送（
第３０図参照）で行われる。

ところで、このように複数の光ビームを使用してカラー
画像を作成する平面走査形のレーザプリンタ装置では、
副走査方向に光ビームＲ，Ｇ、Ｂを揃えなければ色ずれ
が生じるが、この調整は困難である。

例えば、λ１、λ２の２個の波長の光ビームを結像面（
感光材料９の面上）において１０μｍ以下の精度で一致
させようとすると、ｆθレンズ７のｆを３５０鰭とした
場合、２個の光ビームのポリゴンミラー６への入射面で
の許容ずれ角度Δθ（第３１図参照）は、 Δθ＝ｊａｎ　−’　（１０／Ｊｍ／　３５０ｍ）＝０
．００３度 ＝１２秒 となる。

そこで従来では、結像面に専用の調整治具を配置して各
光ビームの走査ラインを検出し、オシロスコープで観測
しながら、ダイクロイックミラー５Ｒ，５Ｇ、５Ｂの傾
きを調整していたつ即ち、この調整治具を第３２図に示
すように副走査方向に分割した２個のホトダイオード１
１Ａ、１１Ｂで構成し、その両ダイオードＩＩＡ、１１
Ｂからの出力信号の差をオシロスコープで観測して、そ
の差の信号が零となるように、光ビームＲ用のダイクロ
イックミラー５Ｒの傾きを第３３図に示すように調整し
ている。この調整は残りの光ビームＧ、Ｂ用のグイクロ
イクミラ−５Ｇ、５Ｂについても同様に行なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この従来の調整では、専用の治具を結像面に
取り付けるために、感光材料９の紙送りを行う搬送部を
一旦取り外す必要があり、手間がかかっていた。また、
調整がかなりクリティカルであり、熟練を要していた。

更に、−旦調整を完了した後でも、搬送部を再度組み込
む際に振動等で調整ずれが生じてしまう危険性もあった
。

本発明の目的は、専用の治具を着脱する必要なく光ビー
ム副走査方向のずれを調整できるようにすることである
。

〔課題を解決するための手段〕

このために本発明は、画像信号を担持した複数の異なっ
た波長の光ビームで、副走査方向に搬送される感光材料
を主走査方向に走査露光して、該感光材料にカラー画像
を形成する走査光学系において、 上記光ビームの主走査ライン上又はその近傍に該光ビー
ムの副走査方向の位置を検出する光検出器を配置し、該
光検出器より得られる信号から上記光ビームの正規位置
からのずれを示す誤差信号を生成するように構成した。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

（第１の実施例） 第１図は第１の実施例を示す図である。この実施例では
、第２９図で示した光検出器ｌＯの代わりに、２個に分
割したホトダイオード２０１．２０１を副走査方向に並
べて配置して構成した光検出器２０を使用する。そして
、このホトダイオード２０１．２０２の検出電流を増幅
器２１．２２で電流／電圧変換すると共に増幅し、作動
増幅器２３でその差分を取り出して、誤差信号としてオ
シロスコープに出力するようにしている。なお、両増幅
器２１．２２の出力を加算器２４で加算し、闇値回路２
５でリミッタをかけることにより、主走査の同期信号（
ＳＹＮＣ）を得ることができる。この同期信号は、増幅
器２１．２２のいずれか一方からの出力のみを使用して
生成することもできる。

この光検出器２０では、例えば赤色光ビームＲが、第２
図（ａ）に示すようにホトダイオード２０１側に偏って
入射すると、同図（ｂ）に示すように、正の誤差信号が
得られる。同時に同期信号も得られる。

また、第３図（ａｌに示すように赤色光ビームＲがホト
ダイオード２０２側に偏って入射すると、同図山）に示
すように、負の誤差信号が得られる。この場合も同期信
号は得られる。

更に、第４図（ａ）に示すように両ホトダイオード２０
１．２０２の間に入射すると、誤差信号は零となる。同
期信号は得られる。

更に、第５図（ａｌに示すようにホトダ・イオート２０
１．２０２のいずれにも入射しない場合には、誤差信号
、同期信号ともに得られない。

このように、誤差信号が零となるのは、光ビームが光検
出器２０の中央を通過する場合か或いは全く外れる場合
であるが、後者の場合は同期信号も得られないので、両
者を識別することができる。

以上から、各色の光ビームについて個別的に誤差信号を
オシロスコープで観測しながら、当該光ビームに対応す
るダイクロイックミラーの傾きを調整して、ビームずれ
を修正することができろ。

この場合、調整用に使用する光検出器２０は同時に同期
信号生成用として完成品の一部として取り付けられてい
るので、特別な治具を着脱する必要はない。

（第２の実施例） 第６図は第２の実施例を示す図である。この例では、同
一基板上に同期信号検出用のホトダイオード２６１と誤
差信号検出用のホトダイオード２６２．２６３とを配置
したものである。従って、ホトダイオード２６１で得ら
れる電流信号を電流７／電圧変換すると共に増幅する増
幅器２７を別に設けている。

（第３の実施例） 第７図は第３の実施例を示す図である。ここでは、光検
出器２８を光ファイバ２８１．２８２の先端部分で構成
して、その両ファイバの端面が光ビーム入射側を向くよ
うに配置している。この場合、光伝送に関与するコア２
８１ａ、２８２ａが全体の１／３程度となるので、副走
査方向に１列状に並べることはできない。そこで、第７
図に示すように、光ビームの走査時間でτだけの時間差
が生じるように、ずらし、て正規のビーム走査ライン２
９にコア２８１ａ、２８２ａの対向縁部が接するように
空間配置している。

この光ファイバ２８１．２８２で導入された光ビームは
、第８図に示すように、ホトダイオード３０．３１で電
流信号に変換され１、増幅器２１．２２で電流／電圧変
換され増幅される。そして、両増幅器２１．２２からの
出力電圧は作動増幅器２３及び加算器２４に入力するが
、一方の増幅器２１の出力は遅延回路３２で時間τ、だ
け遅延されて入力する。よって、作動増幅器２３及び加
算器２４に入力する両信号は、位相が合致するので、第
１、第２の実施例と同様に誤差信号及び同期信号が得ら
れる。

なお、ここで遅延回路３２を使用しないこともできる。

この場合は、誤差信号としては第９図に示す波形の信号
が得られてオシロスコープで観測できるので、信号ａと
信号すのピーク値ＸＳＹが同一となるように、ダイクロ
イックミラーの傾きを調整する。

また、ピーク値Ｘ、Ｙの比率が同一となるように調整し
ても同様にずれを修正できる。この方法は前述の第１及
び第２の実施例についても適用できる。即ち、３本の光
ビームが同一走査ラインを通過すれば良いのであるから
、各光ビームは必ずしも光検出器２０．２６の中間を通
過させる必要はなく、いずれ一方に偏るようにしてもよ
い。

（第４の実施例） 以上説明した第１〜第３の実施例では、光ビームが光検
出器２０．２６．２８を横切るのが一瞬であるので、オ
シロスコープを使用して波形観測を行う必要があった。

そこで、この第４の実施例では、第１図に示した増幅器
２１．２２をピークホールド機能付きの増幅器３３．３
４に代えたく第１Ｏ図参照）。

この増幅器３３の一例を第１１図に示す。なおここでは
、電流／電圧変換部分は省略した。３３１は演算増幅器
である。その非反転入力端子に入力電圧信号が印加する
と、ダイオードＤ１の出力側に現れる電圧が上昇してコ
ンデンサＣ１が充電され、その充電電圧が入力電圧と等
しくなると、演算増幅器３３１の出力電圧が零となり、
ダイオードＤ１が逆バイアスされて、コンデンサＣ１の
電圧が出力電圧として得られる。このようにコンデンサ
ＤＩには非反転入力端子に入力した電圧のピーク値がホ
ールドされるようになる。

従って、このような増幅器３３を使用すれば、オシロス
コープ等ではなく通常のメータ類を使用してそのレベル
を監視しながら、グイクロイクミラーの傾きを調整する
ことができるようになり、その調整が簡素化される。

なお、コンデンサＣ１の充電はスイッチｓｌを取り付け
ておくことにより、放電させることができる。また抵抗
Ｒ１を接続して放電させることもできる。光ビームの走
査は周期的であるので、抵抗接Ｒ１の接続の方が簡単で
ある。

第１２図は第１１図の回路を更に具体化した回路を示す
図である。Ｄ３、Ｄ４がピークホールド用のダイオード
である。演算増幅器３３１に対する帰還は、バッファ３
３２の出力から抵抗Ｒ３を介して行っている。この抵抗
Ｒ２とダイオードＤ２は応答性改善のためのものである
。抵抗Ｒ４はダイオードＤ３、Ｄ４が逆バイアスされた
際にその共通接続点の電位を出力電圧と等しくして、ダ
イオードＤ４のリークを少なくするためのものである。

Ｒ２は第１１図のスイッチＳ１に相当するトランジスタ
０１１７時の放電時の限流抵抗である。

（第５の実施例） 第Ｉ３図は光検出器３５として、同期信号を得るための
ホトダイオード３５１とリニアセンサとしての例えば１
００画素構成のＣＣＤ　３５２を組み合わせたものであ
る。ホトダイオード３５１で得られる信号は、第６図に
示したホトダイオード２６１で得られる信号と全く同様
に処理される。

ＣＣＤ３５２においては、第１４図に示すように、同期
信号（ＳＹＮＣ）によりＳＨパルスの強制同期をとる。

このＣＣＤ３５２を光ビームが横切ると、第１５図に示
すように、続出クロック（ＣＬＫ）に同期して副走査方
向（ＣＯＤではライン方向）のビームの強度に応じたア
ナログの出力が得られる。よって、例えば１個のＳＨパ
ルス内で３色の光ビームのすべてが横切れば、ＣＯＤ出
力（第１４図）の斜線部分の信号のみを使用すれば良い
が、次のＳＨパルスの後、つまり■の部分までも時間が
かかるようであれば、その時間領域も必要となる。

まず、１個のＳＨパルス内で３本の光ビームが横切る場
合は、第１６図に示すように、３個の出力信号の合計の
幅Ｔ１が最小となるように、かつＳＨパルス到来時から
の時間τ２　（基準位置に対するする時間）経過時にそ
の幅Ｔ−の中心がくるように、各ダイクロイックミラー
５Ｒ，５Ｇ、５Ｂの傾きを調整する。

このとき、２本のビームが入射しないように例えばシャ
ッタ等で遮断して１本つづ光ビームを入射させ、各々の
光ビームがＣＣＤ３５２の同一画素を横切るように調整
することもできる。この場合は、この好ましくは１色づ
つＳＨパルス到来がら時間で２分だけ経過した時にピー
クがくるように調整する。この時間τ２は続出クロック
の数に置き換えることもできる。

２個以上のＳＨパルスに亘って３本の光ビームが入射す
る場合には、ＣＣＤ３５２からは第１７図に示すような
出力が得られる。従って、このような場合でも、ＳＨパ
ルス到来時から時間τ寞経過時にビームの中心がくるよ
うに調整すれば良い。

（第６の実施例） この第６の実施例は、２分割ホトダイオード２０１．２
０１でなる光検出器２０を使用する第１の実施例（第１
図参照）を更に発展させて、調整を自動化できるように
したものである二ここでは、光ビームの入射順序が、Ｒ
−Ｇ−Ｈの順序で入射するものとする。よって第１８図
及び第１９図に示すように、各光ビームの走査で得られ
る同期信号（ＳＹＮＣ）をカウンタ３６でカウントして
、そのカウント値に応じて、アナログマルチプレクサ３
７において誤差信号をピークホールド回路３８．３９．
４０に選択的に取り出すようにする。この場合は、赤光
ビームＲが到来した時は、その誤差［がピークホールド
回路３８に、緑光ビームＧが到来した時は、その誤差信
号がピークホールド回路３９に、青光ビームＢが到来し
た時は、その誤差信号がピークホールド回路４０に、各
々区別して得られる。４１はカウンタ３６をクリアする
ためのワンショットマルチである。

一方、各他用のダイクロイックラ−５Ｒ，５Ｇ。

５Ｂの各々には、ピエゾスタックを取り付けておいて、
このピエゾスタックにより対応するダイクロイクミラ−
５Ｒ，５Ｇ、５Ｂの傾きを個別的に制御できるようにす
る。

従って、上記した各色の光ビーム毎に自動的に得られる
誤差信号で上記とニジスタックを駆動すれば、自動的に
副走査方向のずれが３本のビームの各々について調整さ
れるようになる。

ピエゾスタックは、第２０図ｔ３）、伽）に示すように
、直流電圧Ｖを印加すると厚みｔがΔｔだけ変位する特
性を有する。つまり、Ｓを歪、Ｅを電界、ｋを定数とす
ると、 Ｓ＝Δｔ／ｌ　＝ｋ　−Ｅ＝Ｖ／ｌ が成立する０通常はこのような素子を積層して大きな変
位を得るように構成したものを使用する。

そこで、第２１図に示すように、誤差信号Ｖｌを基準電
圧■ｒＩＩｆが印加された減算器４２でｖ２に低下させ
て、更に可変抵抗４３でレベル調整して電圧ｖ３として
、オフセット電圧Ｖ。１１が基準電圧として印加されて
いる加算器４４を経由させて電圧ｖ４として、ピエゾス
タックを駆動するドライバに出力する。、−こで得られ
る電圧■４は、Ｖ　４　＝Ｖ　３　＋Ｖ（ＩＢ　−Ｋ　
・Ｖ　２　＋　Ｖｏｔｆ＝Ｋ　（Ｖｒａｒ　’−Ｖ　１
）　＋Ｖｏｔｔ＝−に−Ｖ　１　＋Ｖｏｔｔ　＋Ｋ　＝
Ｖｒｓｒとなり、定数にとオフセット電圧Ｖ。ｆｆを適
当に設定することにより、ピエゾスタックの動作点を決
めることができる。なお、減算基準電圧Ｖ　Ｉ’ｌｌｆ
は零にすることもできる。

（第７の実施例） 第２２図及び第２３図は第７の実施例を示す図である。

ここでは、コンパレータ４５で誤差信号の極性を判定し
て、その極性が正の場合には、同期信号をカウントする
アップダウンカウンタ４６をアップカンラントさせ、負
の場合にはダウンカウントさせて、そのカウント出力を
Ｄ／Ａ変換器４７で°７ナログ信号に変換した信号をピ
エゾドライバに送出するようにしている。

従って、誤差信号が正ならばピエゾスタックを１単位ず
つ誤差信号が負となる方向に駆動し、逆に負ならば正と
なる方向に駆動することにより、ビームのずれを修正す
ることができる。この場合は、ポリゴンミラーのふれ角
度とピエゾの電圧とが比例関係にある必要はない。

（第８の実施例） 上述のようにリアルタイムでビームのずれを修正する場
合において、ＣＯＤを使用する場合、１個のＣＯＤでか
つそのＣＣＤのＩＳＨパルス期間に複数の光ビームが入
ると、分離する必要がある。

そこで、この場合は、各色の光ビーム毎に補正を行って
行く、このとき、ＣＯＤの出力のピークをとれば良いが
、第２４図に示すようにある閾値ｖｔｈで切っても良い
。そして、その閾値ｖｔｈを越えるまでのＣＣＤの続出
クロックをカウント出力、これが規定値となるようにピ
エゾスタックを制御する。

第２５図はこのための回路図である。ＣＣＤ出力信号は
、コンパレータ４８で閾値ｖｔｈと比較して、そのコン
パレータ４８の出力が立ち上がるまでの間カウンタ４９
をイネーブルにして続出クロックでカウントし、そのカ
ウント値をラッチ５０でラッチして、そのラッチ出力を
Ｄ／Ａ変換器５１でアナログ信号に変換し、設定値と比
較する演算増幅器５２からピエゾドライバに送出するよ
うにする。カウンタ４９のクリアはＳＨパルスで行う。

この動作を繰り返し、Ｄ／Ａ変換器５１の出力が設定値
と同一となった時点で、光ビームのずれが修正されて、
零となる。

この動作は、デジタル的に行うこともできる。

第２６図はその回路で、第２５図におけるラッチ５０の
回路以降の回路をデジルタ回路で構成したものである。

ここでは、ラッチ５１の出力Ａをデジタルコンパレータ
５３で設定値Ｂと比較する。

５４はＳＨパルスをカウントするカウンタで、デジタル
コンパレータ５３での比較が、Ａ＞Ｂのときアップカウ
ント、Ａ＜Ｂのときダウンカウントして、そのカウント
値をＤ／Ａ変換器５５に送出する。よって、設定値に近
づくようにカウンタ５４の出力が制御される。Ａ−Ｂと
なって、カウント動作が停止して、光ビームのずれ調整
が完了する。

（第９の実施例） ＣＯＤを使用する場合において、ＩＳＨパルス間に１個
の光ビームのみが入射する場合には、ＩＳＨパルス毎に
例えばＲ→Ｇ−Ｂの順で取り込んで、第２７図に示すよ
うにカウンタ５６でカウントして、アナログマルチプレ
クサ５７から、対応するＣＯＤの出力を選択的に振り分
けて取り出すようにする。取り出した後の誤差信号の処
理は、第８の実施例（第２５図）のコンパレータ４８に
入力する。第２８図は第２７図のタイミングチャートで
ある。

（変形例） なお、上記した第６〜第９の実施例において、グイクロ
イックミラーを駆動してその傾きを調整するためにピエ
ゾスタックを使用したが、この他に、ＡＯＭを主走査方
向に対して縦となるように配置して、キャリア周波数を
変化させることにより光ビームを副走査方向に変位させ
てそのずれを調整することもできる。また、ターイクロ
イックミラーの微動に、モータとリードスクリューの組
合せや、ボイスコイルモータ、リニアモータ等を使用す
ることもできる。

、〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、光ビームの主走査ライン
上又はその近傍に該光ビームの副走査方向の位置を検出
する光検出器を配置し、該光検出器より得られる信号か
ら上記光ビームの正規位置からのずれを示す誤差信号を
生成するようにしたので、従来のような特別な治具を使
用せず、簡単にその光ビームのずれ修正を行うことがで
きる。

また、この誤差信号により光ビームの光学系を制御すれ
ば、自動的にずれ修正を行うこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例の光ビーム検出処理部の回路図、
第２図（ａｌ、（ｂ）〜第５図（ａ）、（ｂ）は第１の
実施例の作用説明図、 第６図は第２の実施例の光ビーム検出処理部の回路図、 第７図は第３の実施例の光検出器説明図、第８図ゆ第３
の実施例の光ビーム検出処理部の回路図、第９図は第８
図において遅延回路を使用しない場合に得られる誤差信
号の波形図、 第１０図は第４の実施例の光ビーム検出処理部の回路図
、第１１図はピークホールド回路の原理図、第１２図は
同回路の具体的回路図、第１３図は第５の実施例のＣＯ
Ｄを含む光検出器の説明図、第１４図と第１５図はＣＣ
Ｄの動作説明図、第１６図は３個の光ビームかＩＳＨパ
ルス内に入射する場合の説明図、第１７図は２ＳＨパル
スに亘って入射する場合の説明図、第１８図は第６の実
施例の光ビーム検出処理部の回路図、第１９図は第１８
図の回路の動作説明図、第２０図（ａ）はピエゾスタッ
クの動作説明図、（ｂ）は動作特性図、第２１図はピエ
ゾスタックを駆動するための誤差信号判定部の回路図、
第２２図は第７の実施例における誤差信号判定部の回路
図、第２３図はその判定部の動作説明図、第２４図は第
８の実施例におけるＣＯＤに１個のビームが入射する場
合の当該ビーム位置検出の説明図、第２５図は得られる
ビーム位置信号からピエゾスタック駆動用の信号を作成
する回路の回路図、第２６図は第２５図の回路の一部を
デジタル回路に代えた場合の回路図、 第２７図は第９の実施例におけるＣＣＤにＩＳＨパルス
当たり１本づつ光ビームが入射する場合に誤差信号を得
るための同図、第２８図はその動作説明図、 第２９図はレーザビームプリンタ装置の走査光学系の平
面の説明図、第３０図は同光学系のポリゴンミラーから
結合部までを示す側面図、第３１図はポリゴンミラーへ
の光ビーム入射説明図、第３２図は従来使用されていた
治具の説明図、第３３図はグイクロイックミラーの調整
の説明図である。 代理人　弁理士　長　尾　常　明 号 第 図 ｔ 第６ 第７ 図 図 第１８図 ２ｑ 第１９図 −を ｔ □■ 第２２図 第２４図 初−二１０．クロ勺ント 第２５図 第２３図 Ｄ／Ａ七カ 第２６図 第２７図 Ｈ ＣＣＤ″ｒ−ｎ 第２８図 第２９図 第３０図 第３１図 第３２図 第３３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、画像信号を担持した複数の異なった波長の光ビ
   ームで、副走査方向に搬送される感光材料を主走査方向
   に走査露光して、該感光材料にカラー画像を形成する走
   査光学系において、 上記光ビームの主走査ライン上又はその近傍に該光ビー
   ムの副走査方向の位置を検出する光検出器を配置し、該
   光検出器より得られる信号から上記光ビームの正規位置
   からのずれを示す誤差信号を生成することを特徴とする
   走査光学系。
2. （２）、上記誤差信号を使用して、上記光ビームの光学
   系を制御し、上記ずれを修正することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の走査光学系。