JPH0511199A

JPH0511199A - 光書込装置

Info

Publication number: JPH0511199A
Application number: JP3185374A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Ito; 憲文伊藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-06-30
Filing date: 1991-06-30
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】最小限の水晶振動子により複数の記録密度の
切り換えを可能にし、装置のコストダウンを図る。【構成】基準クロックＣＬＫ１の周期に基づいて光ビ
ームを変調して出力する半導体レーザ１０１と、半導体
レーザ１０１からの光ビームを偏向走査するポリゴンミ
ラー１０３を基準クロックＣＬＫ２に同期して回転させ
るポリゴンモータ１１２と、基準クロックＣＬＫ３に同
期して感光体ドラム１０５を駆動する駆動モータ１０６
とを有する光書込装置において、基準クロックＣＬＫ２
と基準クロックＣＬＫ３を１つの基準クロックから可変
可能に生成する基準クロック生成回路１０９と、基準ク
ロックＣＬＫ１を１／Ｎ（Ｎは自然数）に分周選択する
分周選択回路１０８とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ビームを走査して画
像形成を実行する光書込装置に関し、特に、複数の記録
密度に対応した走査装置の基準クロックと感光体速度の
基準クロックとを１つの基準クロックから生成し、且
つ、光ビームの発振の基準クロックを分周選択して出力
する光書込装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタは、１インチ当た
りに記録するドット数（ドット／インチ）＝ＤＰＩによ
り表現される記録密度によって分類され、現在、２４
０、３００、４００の各ＤＰＩが標準的なものである。
しかし、例えば、３００ＤＰＩ用に設計されたレーザビ
ームプリンタ用の制御装置を２４０ＤＰＩのレーザビー
ムプリンタに使用すると、出力される文字や線は３００
／２４０倍に拡大されてしまう。このため、ソフト処理
によりドットの間引き、補間を実行して上記の如き不具
合を回避しているが、文字の形状が崩れたり、線が細く
なったり、太くなったりする等の不具合が発生する。

【０００３】そこで、記録密度を切り換えることが可能
なレーザビームプリンタの必要性がでてきた。従来の記
録装置における記録密度の複数変換方式としては多角形
ミラーの回転速度を切り換え、更に、これに適合する書
込クロックの切り換えを行う方式が一般的であった。

【０００４】従来のレーザビームプリンタにあっては、
複数の記録密度の切り換えのため基準クロックを２つ用
意して、記録密度の変換を行っていた。例えば、図８
（ａ）に示す如く、ポリゴンミラー１０３を駆動するポ
リゴンモータの基準クロックを発生する水晶振動子１１
０を２個搭載し、記録密度に合わせたポリゴンミラー１
０３の速度制御を行っていた。また、図８（ｂ）に示す
如く、ＬＤドライバ１０７に２個の水晶振動子１１０を
接続して切り換え可能に構成し、記録密度に対応した基
準クロックを生成してレーザビームの発振を行ってい
た。

【０００５】また、本発明に関連する参考技術として特
開昭６３−２１０９１０号公報には回転多面鏡の速度を
可変することにより記録密度を可変する方式が開示され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示される従来技術にあっては、基準クロックを生成する
基となる比較的高価な水晶振動子が複数個必要とされ、
記録密度を３段階、４段階に切り換え可能に構成するた
めには切換数に対応した数の水晶振動子が必要となるた
め、装置自体が高価になるという問題点があった。

【０００７】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、最小限の水晶振動子により複数の記録密度の切り換
えを可能にし、装置のコストダウンを図ることを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、基準クロックの周期に基づいて光ビー
ムを変調して出力する光ビーム出力手段と、前記光ビー
ム出力手段からの光ビームを偏向走査する多面鏡を基準
クロックに同期して回転させる多面鏡駆動手段と、基準
クロックに同期して感光体を駆動する感光体駆動手段を
有する光書込装置において、前記多面鏡駆動手段の基準
クロックと前記感光体駆動手段の基準クロックを１つの
基準クロックから可変可能に生成する基準クロック生成
手段と、前記光ビーム出力手段の基準クロックを１／Ｎ
（Ｎは自然数）に分周選択する分周選択手段を具備した
光書込装置を提供するものである。

【０００９】また、前記基準クロック生成手段による基
準クロックの生成は、前記光ビーム出力手段の基準クロ
ック或いは前記基準クロックの分周出力、又は前記光ビ
ーム出力手段の基準クロックの原発振周波数を用いるこ
とが望ましい。

【００１０】また、前記光ビーム出力手段にバイアス電
圧を印加するバイアス供給手段を具備することが望まし
い。

【００１１】また、前記基準クロックの分周切り換えを
外部機器からの信号に基づいて実行することが望まし
い。

【００１２】

【作用】本発明による光書込装置は、基準クロック生成
手段により多面鏡駆動手段の基準クロックと感光体駆動
手段の基準クロックを１つの基準クロックから可変可能
に生成し、分周選択手段により光ビーム出力手段の基準
クロックを１／Ｎ（Ｎは自然数）に分周選択する。

【００１３】また、基準クロック生成手段は、光ビーム
出力手段の基準クロック或いはその分周出力、又は光ビ
ーム出力手段の基準クロックの原発振周波数を用いるこ
とにより基準クロックの生成を行う。また、バイアス供
給手段により光ビーム出力手段にバイアス電圧を印加す
る。更に、基準クロックの分周切り換えを外部機器から
の信号に基づいて実行する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。図１は、本発明による光書込装置の主要構
成を示す説明図である。図において、１０１はレーザビ
ームを変調して出力する半導体レーザ、１０２は半導体
レーザ１０１から発振されるレーザビームを平行光束に
するコリメートレンズ、１０３は正多面体の側面にミラ
ーを有し、ポリゴンモータ１１２の駆動により高速回転
してレーザビームを走査するポリゴンミラー、１０４は
等角ピッチで偏向されるレーザビームを感光体ドラム１
０５面に対し等直線ピッチで走査するように補正するｆ
θレンズである。

【００１５】また、１０５は電子写真プロセスにより静
電潜像を形成する感光体ドラム、１０６は感光体ドラム
１０５を所定の回転数で駆動する駆動モータ、１０７は
半導体レーザ１０１を基準クロックの周期に基づいてＯ
Ｎ／ＯＦＦするＬＤドライバ、１０８は半導体レーザ１
０１の基準クロックＣＬＫ１を１／Ｎ（Ｎは自然数）に
分周し選択する分周選択回路である。

【００１６】また、１０９はポリゴンモータ１１２の基
準クロックＣＬＫ２及び感光体ドラム１０５を駆動する
駆動モータ１０６の基準クロックＣＬＫ３を１つの基準
クロックより生成する基準クロック生成回路、１１０は
基準クロック生成の基となる原発振周波数を出力する基
準クロック生成回路１０９に接続されている水晶振動
子、１１１はＬＤドライバ１０７にバイアス電圧を印加
するバイアス回路、１１２はポリゴンミラー１０３を基
準クロックＣＬＫ２に基づいて駆動するポリゴンモータ
である。

【００１７】以上のように構成された光書込装置の動作
例について説明する。図において、半導体レーザ１０１
は、画像処理部（図示せず）において画像処理された後
出力される画像信号に応じレーザビームを発振する。こ
の半導体レーザ１０１より発振された或る角度を持った
レーザビームは、コリメートレンズ１０２により平行光
束となりポリゴンミラー１０３に照射される。また、既
にポリゴンモータ１１２によって所定の速度で回転して
いるポリゴンミラー１０３に照射されたレーザビーム
は、図示の如く等角走査されｆθレンズ１０４で感光体
ドラム１０５上において等直線ピッチとなるように補正
された後、感光体ドラム１０５に対し露光照射される。

【００１８】尚、上記において、半導体レーザ１０１の
ＯＮ／ＯＦＦは、基準クロックＣＬＫ１の入力により、
記録密度に対応して分周選択回路１０８で選択された画
素クロックの周期に基づいて行われる。また、ポリゴン
ミラー１０３はポリゴンモータ１１２により駆動される
が、このときポリゴンモータ１１２は基準クロックＣＬ
Ｋ２により記録密度に応じた所定の回転数で回転され
る。更に、感光体ドラム１０５を駆動する駆動モータ１
０６は、基準クロックＣＬＫ３により所定のプロセス速
度となるように制御される。

【００１９】レーザビームプリンタ等の記録装置では、
画素クロックとポリゴンミラー１０３の回転数、ポリゴ
ンミラー１０３の面数、感光体ドラム１０５のプロセス
速度及びｆθレンズ１０４の有効走査期間率が画像書込
処理上において各々密接な関係にあり、重要な特性とな
る。

【００２０】図２は、画素クロックとドットとの関係を
示す説明図であり、図示の如く画素クロックＭ（単位：
Ｈｚ）は、１ドットを形成する周期である。

【００２１】図３は、ｆθレンズ１０４の有効走査期間
率を示す説明図である。有効走査期間率Ｙ（単位：％）
は、図示の如くポリゴンミラー１０３がレーザビームを
反射する期間中に、ｆθレンズ１０４により感光体ドラ
ム１０５面にレーザビームを直線近似として走査できる
期間を表すものであり、通常７０％程度に設計されるの
が一般的である。

【００２２】また、ポリゴンミラー１０３のプロセス速
度ＶＰ（単位：ｍｍ／ｓｅｃ）は、感光体ドラム１０５
の回転する速度であり、電子写真プロセスにより画像を
形成する速度である。

【００２３】上記要素の関係を更に詳述する。副走査方
向（感光体ドラム１０５の移動方向）の記録密度（以
下、副走査方向密度という／単位：ＤＰＩ）と、主走査
方向（レーザビームの走査方向）の記録密度（以下、主
走査方向密度という／単位：ＤＰＩ）は、ポリゴンミラ
ー１０３の面数Ｎ（面）とポリゴンミラー１０３の回転
数Ｒ（ｒ／ｓｅｃ）と有効走査距離Ｌ（ｍｍ）の条件に
より以下の式（１）及び（２）により算出される。

【００２４】

【数１】

【００２５】上記において、例えば、副走査方向密度及
び主走査方向密度の記録密度が４００ＤＰＩ、ポリゴン
ミラーの面数Ｎ＝６（面）、有効走査期間率Ｙ＝７０
％、有効走査距離Ｌ＝３１０（ｍｍ）、プロセス速度Ｖ
Ｐ＝９０（ｍｍ／ｓｅｃ）を上記（１）式に代入する
と、ポリゴンミラー１０３の回転数Ｒ＝２３６．２２
（ｒ／ｓｅｃ）、画素クロックＭ＝９８８４５７１（Ｈ
ｚ）が得られる。

【００２６】ここで、副走査方向密度及び主走査方向密
度の記録密度において、３００ＤＰＩ及び２４０ＤＰＩ
を各々得るために、画素クロックに３００ＤＰＩでは１
／２Ｍ、２４０ＤＰＩでは１／３Ｍを使用すると、３０
０ＤＰＩでは（２）式より、Ｒ＝１５７．４８( ｒ／ｓ
ｅｃ）、（１）式より、ＶＰ＝８０．００（ｍｍ／ｓｅ
ｃ）となり、２４０ＤＰＩでは（２）式より、Ｒ＝１３
１．２３( ｒ／ｓｅｃ）、（１）式より、ＶＰ＝８３．
３３（ｍｍ／ｓｅｃ）となり、これをまとめたものを表
１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】また、ポリゴンミラー１０３を駆動するポ
リゴンモータ１１２及び感光体ドラム１０５に使用され
る駆動モータ１０６は、各々ＤＣサーボモータが用いら
れている。このＤＣサーボモータは一定速度で駆動／制
御され、通常、デジタルＰＬＬ（ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋ
ｅｄｌｏｏｐ）制御を用いた精度の高い速度制御が実
行される。

【００２９】図４は、上記ＰＬＬ制御を示す説明図であ
り、これは基準クロックと駆動モータからのエンコーダ
或いはＦＧ出力とを完全に同期させる制御である。この
ＰＬＬ制御による同期状態の基準クロックと駆動モータ
の回転数は整数倍となり、この整数値が駆動モータにお
けるエンコーダのパルス数或いはＦＧのパルス数とな
る。

【００３０】通常、ポリゴンミラー１０３は高速回転に
て駆動されるため、１回転当たりのパルス数を少なくさ
せる。例えば、４パルス／１回転としたとき表１に示し
たミラー回転数Ｒを４倍にした周波数を基準クロックＣ
ＬＫ２として使用する。

【００３１】また、プロセス速度ＶＰは、例えば、直径
４０ｍｍの感光体ドラム１０５を使用する場合、以下の
式（３）、（４）で求められる円周長ＤＬ（ｍｍ）及び
このときの感光体ドラム１０５の回転数ＤＲにより求め
られる。

【００３２】

【数２】

【００３３】このときモータ速度が極端に遅いので制御
性が悪くなるため、ギア配列により減速を行う。このと
きのギア比Ｇと１回転当たりのモータパルス数ＰＭによ
り駆動モータ１０６に入力する基準クロックＣＬＫ３
が、以下の式（５）により求められる。

【００３４】

【数３】

【００３５】ギア比Ｇ＝５、駆動モータ１０６のモータ
パルス数ＰＭ＝５０とし、前記表１の各条件より、ポリ
ゴンミラー１０３を駆動するポリゴンモータ１１２の基
準クロックＣＬＫ２、感光体ドラム１０３の駆動モータ
１０６の基準クロックＣＬＫ３を、次の表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】図５は、本発明による光書込装置における
制御系の概略構成を示すブロック図である。図におい
て、５０１は本装置各部に対する制御を実行するＭＰＵ
（マイクロプロセッサユニット）、５０２は８ビット或
いは１６ビットタイマとして機能するタイマ、５０３は
ＭＰＵ５０１の指示により分周出力（１／１、１／２、
１／３）を選択して画素クロックを出力するセレクタ、
５０４は基準クロックＣＬＫ１を１／２分周してクロッ
クを出力する分周回路、５０５は原発振周波数と分周回
路５０４の１／２のＥＸ・ＯＲ（排他的論理和）をと
り、１／２分周して１／３分周出力を得る分周回路、５
０６はＭＰＵ５０１の信号をデコードしてタイマ５０２
に出力するデコーダ、５０７は排他的論理和処理を実行
するＥＸ・ＯＲ回路である。

【００３８】以上の構成において、ＭＰＵ５０１はクロ
ックとして１０ＭＨｚを出力し、これをタイマ５０２に
そのまま入力する。これにより分周比を表３に示す如く
設定することでＣＬＫ２′、ＣＬＫ３′が得られる。ま
た、クロックを１０ＭＨｚで使用することにより、実質
上支障のない誤差レベルの周波数が得られる。

【００３９】

【表３】

【００４０】また、基準クロックＣＬＫ１は、分周回路
５０４による１／２分周出力と、原発振と１／２分周出
力の排他的論理和をＥＸ・ＯＲ回路５０７により実行
し、更に分周回路５０５により１／２分周して得られる
１／３分周出力を、セレクタ５０３によりＭＰＵ５０１
が選択して画素クロックを出力する。また、ＭＰＵ５０
１はシリアルポートＴ×Ｄ、Ｒ×Ｄにより外部機器との
情報交換が可能な構成となっており、外部の要求に基づ
き記録密度の変換を実現できる。

【００４１】図６は、本発明による上記記録密度の変換
処理動作を示すフローチャートである。図において、外
部機器からの信号をシリアル受信し、記録密度の切換要
求の有無を確認する（Ｓ６０１）。このとき記録密度の
切換要求がない場合は他の処理を実行する。反対に、記
録密度の切換要求が有る場合には、次に記録密度の切換
要求が４００ＤＰＩであるか否かを判断して（Ｓ６０
２）、４００ＤＰＩであると判断した場合にあっては所
定の分周比の設定を行う。４００ＤＰＩでは半導体レー
ザ１０１の基準クロックＣＬＫ１の分周比１／１、ポリ
ゴンモータの基準クロックＣＬＫ２の分周比１０５８
３、感光体ドラム１０５の駆動モータ１０６の基準クロ
ックＣＬＫ３の分周比５５８４４を各々設定する（Ｓ６
０３）。

【００４２】次に、記録密度の切換要求が３００ＤＰＩ
であるか否かを判断し（Ｓ６０４）、３００ＤＰＩであ
ると判断した場合にあっては３００ＤＰＩ用の各分周比
の設定を実行する。即ち、半導体レーザ１０１の基準ク
ロックＣＬＫ１の分周比１／２、ポリゴンモータ１１２
の基準クロックＣＬＫ２の分周比１５８７５、感光体ド
ラム１０５の駆動モータ１０６の基準クロックＣＬＫ３
の分周比６２８２６を各々設定する（Ｓ６０５）。

【００４３】次に、記録密度の切換要求が２４０ＤＰＩ
であるか否かを判断し（Ｓ６０６）、２４０ＤＰＩであ
ると判断した場合にあっては２４０ＤＰＩ用の各分周比
の設定を実行する。即ち、半導体レーザ１０１の基準ク
ロックＣＬＫ１の分周比１／３、ポリゴンモータ１１２
の基準クロックＣＬＫ２の分周比１９０５０、感光体ド
ラム１０５の駆動モータ１０６の基準クロックＣＬＫ３
の分周比６０３１４を各々設定する（Ｓ６０７）。

【００４４】以上説明したように、本発明による光書込
装置は、ポリゴンモータ１１２の基準クロックＣＬＫ２
及び感光体ドラム１０５の駆動モータ１０６の基準クロ
ックＣＬＫ３の分周比を各々独立して設定可能としたた
め、副走査方向及び主走査方向の記録密度を各々独立し
て設定することができる。これにより、例えば、ファク
シミリ装置等のように副走査方向の記録密度１５．４本
／ｍｍ（約３９１ＤＰＩ）、主走査方向の記録密度１６
本／ｍｍ（約４０６ＤＰＩ）のように副走査方向の記録
密度と主走査方向の記録密度が異なる装置に対して応用
することができる（従来の装置にあっては、主走査方向
と副走査方向の記録密度が同一であることが前提であ
る）。

【００４５】図７は、タイマ５０２にμＰＤ８２５４を
使用したときの動作例を示すタイミングチャートであ
る。このタイミングチャートはμＰＤ８２５４のモード
３（方形波レート・ジェネレータ）を示すものであり、
ｎ分周カウンタである。但し、カウント数が偶数の場合
のデューティは１／２となり、奇数の場合のデューティ
は（ｎ−１）／２ｎとなり、例えば、カウント数ｎ＝５
のときはデューティ２／５（アクティブ・ロウ）とな
る。

【００４６】また、“コントロール・ワード”でモード
を選択するとＯＵＴ＝１となり、ＧＡＴＥ＝１として
“カウント数”をロードするとカウントが開始される。
カウント数が偶数のときはカウントの前半１／２がＯＵ
Ｔ＝０となる。奇数のときは前半（ｎ＋１）／２ｎがＯ
ＵＴ＝１、後半（ｎ−１）／２ｎがＯＵＴ＝０となる。

【００４７】ＧＡＴＥ（ｒｅｓｅｔ）＝０とすると、そ
の立下がりに同期してＯＵＴ＝１となるカウントが停止
する。その後、ＧＡＴＥ＝１とすると初期値よりカウン
トが再開される。カウント中に“カウント数”をロード
すると、次のサイクルから新しいカウントが開始され
る。カウント数が偶数の場合はカウンタは２ずつデクリ
メントされ、奇数の場合はＯＵＴ＝１のときには最初の
１クロックで１デクリメントされ、２クロック目からは
２ずつデクリメントされる。ＯＵＴ＝０のときには最初
の１クロックで３デクリメントされ、２クロック目から
は２ずつデクリメントされる。

【００４８】上記の如く本実施例によれば、半導体レー
ザの発振のための基準クロック、ポリゴンモータの基準
クロック及び感光体ドラムの駆動モータの基準クロック
の分周比を最適に選択することにより、１％刻み或いは
それ以下の精度で記録密度を主走査方向及び副走査方向
に対して独立に可変することができる。

【００４９】また、半導体レーザの発振のための基準ク
ロックとＭＰＵのクロックを共通化できるため、水晶振
動子の削減が可能となり経済的な光書込装置が実現す
る。

【００５０】また、記録密度が低密度の場合にバイアス
値を印加することにより、隣接ドット間の隙間を埋める
ことができるため、レーザビームの実質的なビームエネ
ルギーを増加して画像品質の向上を図ることができる。

【００５１】また、ＭＰＵはシリアルポートにより、外
部機器との情報交換が可能となり、外部機器からの信号
により記録密度の変換処理が実現でき、その操作性が向
上する。

【００５２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による光書込
装置によれば、基準クロック生成手段により多面鏡駆動
手段の基準クロックと感光体駆動手段の基準クロックを
１つの基準クロックから可変可能に生成し、分周選択手
段により光ビーム出力手段の基準クロックを１／Ｎ（Ｎ
は自然数）に分周選択するため、最小限の水晶振動子に
より複数の記録密度の切り換えを可能にし、装置のコス
トダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光書込装置の主要構成を示す説明
図である。

【図２】画素クロックとドットとの関係を示す説明図で
ある。

【図３】ｆθレンズの有効走査期間率を示す説明図であ
る。

【図４】ＰＬＬ制御を示す説明図である。

【図５】本発明による光書込装置における制御系の概略
構成を示すブロック図である。

【図６】本発明による記録密度の変換処理動作を示すフ
ローチャートである。

【図７】図５に示したタイマにμＰＤ８２５４を使用し
たときの動作例を示すタイミングチャートである。

【図８】従来における複数の記録密度の切り換えを行う
ための構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１半導体レーザ１０３ポリ
ゴンミラー１０５感光体ドラム１０６駆動
モータ１０７ＬＤドライバ１０８分周
選択回路１０９基準クロック生成回路１１０水晶
振動子１１１バイアス回路１１２ポリ
ゴンモータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準クロックの周期に基づいて光ビーム
を変調して出力する光ビーム出力手段と、前記光ビーム
出力手段からの光ビームを偏向走査する多面鏡を基準ク
ロックに同期して回転させる多面鏡駆動手段と、基準ク
ロックに同期して感光体を駆動する感光体駆動手段を有
する光書込装置において、前記多面鏡駆動手段の基準ク
ロックと前記感光体駆動手段の基準クロックを１つの基
準クロックから可変可能に生成する基準クロック生成手
段と、前記光ビーム出力手段の基準クロックを１／Ｎ
（Ｎは自然数）に分周選択する分周選択手段を具備した
ことを特徴とする光書込装置。
【請求項２】前記基準クロック生成手段による基準ク
ロックの生成は、前記光ビーム出力手段の基準クロック
或いは前記基準クロックの分周出力、又は前記光ビーム
出力手段の基準クロックの原発振周波数を用いることを
特徴とする前記請求項１記載の光書込装置。
【請求項３】前記光ビーム出力手段にバイアス電圧を
印加するバイアス供給手段を具備することを特徴とする
前記請求項１記載の光書込装置。
【請求項４】前記基準クロックの分周切り換えを外部
機器からの信号に基づいて実行することを特徴とする前
記請求項１記載の光書込装置。