JPH05119281A

JPH05119281A - 画像描画装置

Info

Publication number: JPH05119281A
Application number: JP30994891A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Eguchi; 安仁江口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1993-05-18

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザビームプリンタの高速化を図る。【構成】レーザ１４より１００本のレーザビームを発
生し、回転ドラム１上に照射する。これにより、回転ド
ラム１上にスポットＳ₁乃至Ｓ₁₀₀が形成され、各スポッ
トは、例えば右隣のスポットまでの範囲をガルバノミラ
ーによりスキャンする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザビームプ
リンタ、複写機などに用いて好適な画像描画装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザビームプリンタにおいて
は、１本のレーザビームをポリゴンミラーにより回転ド
ラム上に高速スキャンし、かつ回転ドラムを所定の速度
で回転させることによって回転ドラム上に所定の画像を
描画するようにしている。ポリゴンミラーは、すべての
面を回転軸と平行に設定することが困難であるので、補
正レンズを用いてポリゴンミラーの面倒れを補正するよ
うにしている。また、画像の歪はｆθレンズを用いて補
正するようにしている。

【０００３】このようなプリンタにより高速プリントを
実行するには、ポリゴンミラーの回転速度を高速にする
必要がある。例えば、Ａ４の大きさを４００ＤＰＩで１
秒間で印字する場合、６面のポリゴンミラーの回転数は
約５０，０００ｒｐｍとなる。またこのとき、レーザ変
調周波数は中間調の階調を２５６ステップとすると、約
４ＧＨzとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は、このよ
うにポリゴンミラーを高速回転することによりプリント
の高速化を図るようにしているため、プリントの高速化
に限界があった。また、ポリゴンミラーの高速回転によ
り発生する騒音が大きくなるばかりでなく、その寿命が
短い課題があった。

【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、より高速化を可能にし、騒音を少なくし、
かつ寿命を長くできるようにするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像描
画装置は、複数の光ビームを発生する光源としてのレー
ザ１４と、レーザ１４により発生された複数の光ビーム
をスキャンするガルバノミラー１７と、ガルバノミラー
１７によりスキャンされた複数の光ビームにより所定の
画像が描画される回転ドラム１とを備えることを特徴と
する。

【０００７】請求項２に記載の画像描画装置は、複数の
光ビームを発生する光源としてのレーザ１４と、レーザ
１４により発生された複数の光ビームを偏向する偏向部
としてのガルバノミラー１７あるいは音響光学素子と、
ガルバノミラー１７あるいは音響光学素子により偏向さ
れた複数の光ビームにより所定の画像が描画される回転
ドラム１とを備え、レーザ１４より発生された複数の光
ビームは、回転ドラム１に対してガルバノミラー１７あ
るいは音響光学素子による偏向の方向と平行な方向に配
列されていることを特徴とする。

【０００８】また、請求項３に記載の画像描画装置は、
複数の光ビームを発生する光源としてのレーザ１４と、
レーザ１４により発生された複数の光ビームをスキャン
するミラーとしてのガルバノミラー１７と、ガルバノミ
ラー１７によりスキャンされた複数の光ビームにより所
定の画像が描画される回転ドラム１と、レーザ１４によ
り発生された複数の光ビームの一部を分離するビームス
プリッタ１５と、ビームスプリッタ１５により分離され
た複数の光ビームを受光するラインＣＣＤ２１と、ライ
ンＣＣＤ２１の出力に対応してレーザ１４を制御し、複
数の光ビームの強度を制御する制御回路としてのＣＰＵ
およびＤＳＰ３９とを備えることを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の画像描画装置においては、例
えば１００本のレーザビームがレーザ１４より出射さ
れ、ガルバノミラー１７により同時にスキャンされ、回
転ドラム１上に所定の画像が描画される。１００本のレ
ーザビームにより同時に描画されるため、描画速度が速
くなり、結果的にレーザビームをスキャンする速度が遅
くて済む。その結果、ポリゴンミラーに代えてガルバノ
ミラーの使用が可能となる。

【００１０】請求項２に記載の画像描画装置において
は、複数の光ビームが偏向方向と平行な方向に配列され
ている。従って、偏向角が小さくて済み、また偏向速度
も遅くすることができる。

【００１１】さらに請求項３に記載の画像描画装置にお
いては、複数のレーザビームの一部がラインＣＣＤによ
り受光される。従って、簡単な構成で複数のレーザビー
ムを容易にモニタすることができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の画像描画装置を応用したレ
ーザビームプリンタの一実施例の構成を示すブロック図
である。回転ドラム１は、ステッピングモータ１１によ
りベルト１２を介して回転されるようになされている。
レーザ１４は、例えば１００本のレーザビームを発生す
る半導体レーザにより構成されている。このようなレー
ザは、例えば「電子材料」（１９９０年１２月号第９
５頁乃至第９９頁）に開示されている。レーザ１４より
出射された１００本のレーザビーム（この実施例の場
合、１００本のレーザビームは縦方向に配列されてい
る）は、ビームスプリッタ１５を介してレンズ群１６に
入射される。レンズ群１６を経たレーザビームはガルバ
ノミラー１７により反射され、ｆθレンズ１８を介して
回転ドラム１上に照射される。ビームスプリッタ１５に
より分離された１００本のレーザビームの一部（本数は
１００本のまま）は、検出レンズ群２０を介して光強度
検出素子としてのラインＣＣＤ２１に入射される。

【００１３】ガルバノミラー１７はモータ１９により回
転されるようになされている。ドライブ回路３６はモー
タ１９を駆動するとともに、モータ１９（ガルバノミラ
ー１７）の回転位置を検出するようになされている。ド
ライブ回路３６はＡ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器を内
蔵しており、ＣＰＵおよびＤＳＰ３９より供給されたデ
ジタルデータをＤ／Ａ変換してモータ１９を駆動すると
ともに、モータ１９からの位置信号をＡ／Ｄ変換してＣ
ＰＵおよびＤＳＰ３９に供給するようになっている。Ｃ
ＰＵおよびＤＳＰ３９は、内蔵するメモリに動作を制御
するプログラムを記憶しており、このプログラムに従っ
て各部を制御するようになっている。制御部４０はクロ
ックや各種のタイミング信号を発生し、各部に出力して
いる。検出アンプ３５は、ラインＣＣＤ２１の出力をＡ
／Ｄ変換してＣＰＵおよびＤＳＰ３９に供給するように
なされている。

【００１４】レンズ位置ドライブ回路３４は、ＣＰＵお
よびＤＳＰ３９からの出力をＤ／Ａ変換し、レンズ群１
６の少なくとも一部のレンズを駆動するようになされて
いる。また、レーザドライブ回路３３はＣＰＵおよびＤ
ＳＰ３９からのデータに対応してＰＷＭ信号を発生し、
レーザ１４を駆動するようになっている。温度検出回路
３２はレーザ１４、あるいは装置本体の内部の温度を検
出し、そのデータをＡ／Ｄ変換してＣＰＵおよびＤＳＰ
３９に出力している。補正ＲＯＭ３７は、レーザ１４あ
るいはレンズ群１６を駆動するのに必要なデータを予め
記憶している。ドライブ３１はＣＰＵおよびＤＳＰ３９
の出力に対応して、ステッピングモータ１１を駆動する
ようになっている。信号メモリ３８は、図示せぬ回路か
ら供給される入力信号を記憶する。

【００１５】次に、その基本的な動作について説明す
る。回転ドラム１に描画されるべき画像に対応したデー
タが信号メモリ３８に入力され、記憶される。ＣＰＵお
よびＤＳＰ３９は信号メモリ３８に記憶されたデータを
読み出し、これに対応してレーザドライブ回路３３を介
してレーザ１４を駆動する。これにより、レーザ１４が
１００本のレーザビームを発生する。この１００本のレ
ーザビームは、ビームスプリッタ１５、レンズ群１６を
介してガルバノミラー１７に入射される。ガルバノミラ
ー１７により反射された１００本のレーザビームは、ｆ
θレンズ１８を介して回転ドラム１上に照射される。Ｃ
ＰＵおよびＤＳＰ３９はドライブ回路３６を介してモー
タ１９を駆動し、ガルバノミラー１７を駆動させる。こ
れにより、縦方向に配列された１００本のレーザビーム
が同時に回転ドラム１上を、図１において例えば左方向
から右方向にほぼ水平にスキャンする。回転ドラム１は
ステッピングモータ１１により、このガルバノミラー１
７によるスキャンに対応して回転される。これにより、
回転ドラム１上には信号メモリ３８に記憶された画像デ
ータに対応する画像が描画されることになる。

【００１６】回転ドラム１は、１００本のレーザビーム
の水平方向のスキャンが完了した後、その１００本のレ
ーザビームの幅に対応する分だけ回転するようにするこ
とができる。しかしながらこのようにすると、回転ドラ
ム１の回転が間欠的になり、その正確な回転位置の制御
が困難となる。そこで、回転ドラム１は一定の速度で連
続的に回転するようにするのが好ましい。

【００１７】図２は、回転ドラム１に描画された画像が
紙に転写される原理を示している。即ち、回転ドラム１
にはコロナ帯電器２により、例えば正の電荷が帯電され
る。レーザビームが照射された位置においては（露光さ
れた位置においては）表面抵抗が下がり、その電荷が消
滅する。即ち、回転ドラム１に電荷による潜像が形成さ
れることになる。現像器３は化電状態のトナーを回転ド
ラム１の表面に付着させる。潜像の電荷と反発や吸引力
により、現像が行なわれることになる。トナーが正に帯
電しているか、あるいは負に帯電しているかによって、
光の当った所が現像されたり、光の当らなかった所が現
像されることになる。転写器５は、回転ドラム１に付着
されたトナーを紙４に転写させる。この転写はトナーの
電荷を利用して、紙４の裏側から静電力で引き付け、回
転ドラム１上のトナーを紙４上に移動させることにより
行なわれる。この紙４上に転写されたトナーは、定着器
６で定着される。この定着は熱と圧力で行なわれる。即
ち、ヒートロールの間に紙４を通すことにより、紙４上
のトナーが溶けて、圧力で紙４上に融着されることにな
る。

【００１８】除電器７は、回転ドラム１上の潜像をコロ
ナチャージで消去する。クリーナ８は、回転ドラム１に
残っているトナーをブラシなどで清掃し、除去する。

【００１９】レーザ１４より出射された１００本のレー
ザビームのエネルギーの一部（例えば全体の数％のレー
ザビームとすることができる）は、ビームスプリッタ１
５で反射され、検出レンズ群２０を介してラインＣＣＤ
２１に入射される。ラインＣＣＤ２１は、入射された１
００本のレーザビームに対応する信号を出力する。この
信号は検出アンプ３５に入力され、Ａ／Ｄ変換されてＣ
ＰＵおよびＤＳＰ３９に供給される。ＣＰＵおよびＤＳ
Ｐ３９は、検出アンプ３５より入力されたデータと、信
号メモリ３８より読み出し、レーザドライブ回路３３に
供給してレーザ１４を駆動したデータとを比較し、その
差が０になるようにレーザドライブ回路３３を制御す
る。このようにして、画像データに対応するレーザ強度
が得られるようにサーボがかかることになる。

【００２０】ラインＣＣＤ２１は１００本のレーザビー
ムを同時に（パラレルに）受光して、その出力をシリア
ルに出力することになる。即ち、ラインＣＣＤ２１は、
１列に配列された多数の受光素子で１００本のレーザビ
ームを受光した結果発生した電荷を、順次隣の受光素子
に転送して出力する。従って、ラインＣＣＤ２１の出力
は受光タイミングより所定の遅延時間を有することにな
る。その結果、フィードバック方式が困難となり、各ビ
ーム強度から予測されるγカーブを補正ＲＯＭ３７から
選択し、そのカーブに対応してレーザビームの強度が補
正されることになる。この補正特性は、例えば図３に示
すように設定される。図３に示すように、この実施例に
おいては、温度Ｔ₁乃至Ｔ₃をパラメータとして異なる特
性が設定されるようになされている。即ち、レーザ１４
は通常温度が高くなるとその出力レベルが低下する。そ
こで温度が高いほど（Ｔ₁＞Ｔ₂＞Ｔ₃）、よりレーザ強
度が強くなるように設定されている。このため、温度検
出回路３２がレーザ１４の温度を検出し、その温度をＣ
ＰＵおよびＤＳＰ３９に出力しているのである。ＣＰＵ
およびＤＳＰ３９は、この温度に対応して所定のパラメ
ータを選択することになる。

【００２１】尚、この補正は１００本のレーザビームの
各々について独立に行なわれることになる。また、各ビ
ームの周辺の影響も加味した履歴補正を併用することも
できる。

【００２２】この実施例においては、ｆθレンズ１８が
用いられているので、糸巻き状の画像歪は基本的には除
去される。しかしながら本実施例の場合、１００本のレ
ーザビームは縦方向に配列されているため、その一部は
図４に示すように、ｆθレンズ１８のほぼ中央を透過す
るが、残りのレーザビームはその端部（図４（ｂ）の上
下の端部）を通過することになる。ｆθレンズ１８は通
常、その中央については十分な精度が得られるように設
計されているが、その端部における精度は中央における
精度よりも劣化している。その結果、垂直方向に配列さ
れた１００本のレーザビームがいずれもｆθ性がなくな
るように補正される保証がない。勿論、ｆθレンズ１８
を高精度に設計すれば１００本のレーザビームについて
十分な補正を行なうことも可能である。しかしながらそ
のようにすると、ｆθレンズ１８が極めて高価なものと
なる。そこで、本実施例においては、ｆθレンズ１８の
精度をそれほど高精度にせずに、この画像歪を補正する
ようにしている。

【００２３】このため、本実施例においては、レンズ群
１６の少なくとも一部のレンズを光軸方向（図４におい
て左右方向）に移動するようにしている。このようにレ
ンズ群１６を光軸方向に移動して、その拡大率を回転ド
ラム１の中央における場合と、左右端部における場合と
において同一となるように補正する場合においては、図
５に示すようにｆθレンズ１８を省略することも可能で
ある。

【００２４】レンズ群１６のうち、コリメータレンズ１
６ａまたは結像レンズ１６ｂの少なくとも一方を光軸方
向に移動することにより行なう拡大率の補正は、ガルバ
ノミラー１７のスキャンに対応して行なう必要がある
（即ち、スキャン位置に対応して行なう必要がある）。
このため、ＣＰＵおよびＤＳＰ３９はモータ１９（ガル
バノミラー１７）の回転位置をドライブ回路３６により
検出し、その回転位置（スキャン位置）に対応して補正
を行なう。補正ＲＯＭ３７には、このスキャン位置に対
応するレンズの駆動位置のデータが予め記憶されてい
る。ＣＰＵおよびＤＳＰ３９は、このデータを読み出し
てレンズ位置ドライブ回路３４を介してレンズを駆動す
る。

【００２５】即ち、補正ＲＯＭ３７は等ピッチ補正関数
や拡大率補正関数を記憶している。そして、拡大率補正
関数に対応して、レンズ群１６のうちの少なくとも一部
のレンズを駆動し、スキャン位置に拘らず拡大率が一定
になるようにする。また、等ピッチ補正関数に対応し
て、信号メモリ３８より読み出すとき用いる画像読出ク
ロックの速度を制御する。これにより、ガルバノミラー
１７の等角度の変化が等ピッチの変化となるように速度
歪が補正される。また、速度による露光量変化を輝度で
補正するようにレーザビームの強度をガルバノミラー１
７の回転位置に対応して制御する。この輝度補正はレー
ザ１４を駆動するＰＷＭパルスのパルス幅を制御するこ
とにより行なわれる。

【００２６】ところで、拡大率が一定となるようにレン
ズ群１６の少なくとも一部のレンズを光軸方向に移動さ
せると、回転ドラム１上における画像がぼけることにな
る。そこで、拡大率と結像点とを両立させるためには、
レンズ群１６の焦点距離を回転ドラム１の中央部では短
くし、周辺部では長くする必要がある。このため、例え
ば図６に示すように、レンズ群１６のうち、レーザ１４
に近いレンズ１６ａを光軸方向に移動して拡大率を一定
とし、なおかつ結像位置を移すことが可能である。但
し、この場合、拡大率の変化が０．１％以内である必要
がある。拡大率がそれ以上大きくなると、２つのレンズ
のうち、１つのレンズのみを移動させて拡大率と焦点と
の両方を満足するように調整することが困難になる。図
６の例においては、回転ドラム１の中央部において短い
焦点Ｐｃを形成せしめ、周辺部においては長い焦点Ｐｅ
を形成せしめるようにする。

【００２７】このように拡大率と焦点距離の両方を満足
させるためには、ズームレンズを用いることができる。
図７および図８は、ズームレンズの簡単な例を示してい
る。図７の実施例においては、凸レンズ６１と凹レンズ
６２とが組み合わされており、凹レンズ６２の位置をＡ
からＢに移動させると、その焦点がａからｂに移動する
ようになっている。

【００２８】また、図８の実施例においては、凸レンズ
６１と凹レンズ６２の位置に対応して、拡大率と焦点距
離が変化する様子を示している。この実施例において
は、回転ドラム１の中央部においてレーザ１４と凸レン
ズ６１の距離Ｌ₃が、周辺部における場合の距離Ｌ₁より
も短く設定される。これにより、凹レンズ６２から焦点
までの距離は中央部（図８（ｂ））における場合の距離
Ｌ₄の方が、周辺部（図８（ａ））における場合の距離
Ｌ₂より短くなる。但し、Ｌ₂／Ｌ₁＝Ｌ₄／Ｌ₃と設定す
ることにより拡大率は一定となる。

【００２９】図９は、レンズ群１６のうちの少なくとも
一部のレンズを駆動する構成例を示している。この実施
例においては、可動レンズ５２がレンズホルダー５３に
支持されており、このレンズホルダー５３が支持バネ材
５４を介して支持体５５に支持されている。磁石５７の
上面にはヨーク５６が、またその下面にはヨーク５９が
それぞれ取り付けられており、磁石５７、ヨーク５９、
ヨーク５６の経路で磁束が流れるようになされている。
ヨーク５６とヨーク５９の間に形成されている磁気ギャ
ップには、一端がレンズホルダー５３に固定されている
ボビン６０が配置され、このボビン６０には可動コイル
５８が巻装されている。このようにして可動レンズ５２
を駆動するアクチュエータ５１が構成されている。

【００３０】可動コイル５８に電流を流すと、電磁力が
発生し、可動レンズ５２が図中、上下方向に移動される
ことになる。

【００３１】上述したように本実施例においては、レー
ザ１４より１００本のレーザビームが出射されている。
そしてこの１００本のレーザビームにより同時に画像が
描画されるようになっている。従って、１本のレーザビ
ームあるいはせいぜい数本のレーザビームで画像を描画
する場合に比べて、極めて高速に画像を描画することが
できる。従って、従来の場合と同一の速度で（例えばＡ
４の大きさに１秒で画像を描くようにする場合）レーザ
ビームの水平方向へのスキャン速度は遅くてよい（単純
化すれば、１本の場合の１／１００でよい）。従って、
従来の場合のように、高速で回転するポリゴンミラーを
使わなくてすみ、低速で回動するガルバノミラーを用い
ることができる。従って、ガルバノミラーの回転に対応
して移動するレンズの速度も遅くてすみ、図９に示すよ
うな構成のアクチュエータによって画像歪を補正するこ
とが可能になる。

【００３２】このようにして図１０（ｂ）に示すよう
に、ｆθレンズ１８が存在しない場合において発生する
糸巻き歪を図１０（ｃ）に示すように補正することがで
きる。さらにまた、図１０（ａ）に示すように、ｆθレ
ンズ１８を設けることにより発生する樽型歪を図１０
（ｃ）に示すように補正することが可能となる。

【００３３】図１１は、信号処理のより詳細な回路構成
を示している。画像メモリ７１（図１における信号メモ
リ３８に対応する）には、例えば図１４に示すように２
１０mm×２９５mmのＡ４の大きさの画像が３３６０×４
７００ドットで表され、この大きさの画像データが画像
メモリ７１に記憶される。１ドットについて、例えば８
ビットのデータが割り当てられる。その書込クロック
は、例えば（２０／Ｎ）ＭＨzとされる。ここでＮは並
列処理される数を示している。Ｎが例えば８ならクロッ
クは２．５ＭＨzとなる。

【００３４】補正ＲＯＭ７２（図１における補正ＲＯＭ
３７に対応する）はＮ個設けられ、各補正ＲＯＭに対し
て画像メモリ７１から画像データが読み出され、供給さ
れる。そして補正回路７４（図１における検出アンプ３
５とＣＰＵおよびＤＳＰ３９に対応する）は、ラインＣ
ＣＤ２１の出力と画像メモリ７１より読み出されたデー
タとを比較し、その比較結果に対応して補正ＲＯＭ７２
よりデータを読み出す。この補正データがＩＣ７３（図
１におけるレンズ位置ドライブ回路３４に対応する）に
供給される。ＩＣ７３はパラレルシリアル変換器７３
ａ、ラインバッファメモリ７３ｂ、ＰＷＭ回路７３ｃお
よびドライバ７３ｄにより構成されている。

【００３５】補正ＲＯＭ７２より出力されたデータは、
パラレルシリアル変換器７３ａによりパラレルデータか
らシリアルデータに変換され、ラインバッファメモリ７
３ｂに記憶される。１画素あたり８ビットのデータによ
り構成されており、またレーザビームは１００本同時に
出射されるため、ラインバッファメモリ７３ｂは各レー
ザビームに対して８ビットのデータ、従って１００本の
レーザビームに対して合計８×１００ビットのデータを
記憶する。この８×１００ビットのデータは、ＰＷＭ回
路７３ｃに供給される。

【００３６】ＰＷＭ回路７３ｃは１００本のレーザビー
ムに対応して１００個設けられている。個々のＰＷＭ回
路は、対応する８ビットのデータをＰＷＭ信号に変換
し、ドライバ７３ｄに出力する。ドライバ７３ｄも１０
０本のレーザビームに対応して１００個設けられてお
り、対応するＰＷＭデータに従ってレーザ１４を駆動す
る。これにより、１００本のレーザビームの強度が独立
して所定の強度に調整されることになる。尚、ラインバ
ッファメモリ７３ｂとＰＷＭ回路７３ｃのクロックは、
それぞれ例えば２０ＭＨzまたは５０ＭＨzとされる。

【００３７】また、アナログ補正回路７５（図１におけ
る温度検出回路３２とＣＰＵおよびＤＳＰ３９に対応す
る）は、周囲の温度を検出し、その温度に対応してドラ
イバ７３ｄの基準電圧（Ｖ_CC）を制御する。

【００３８】図１２は、ＰＷＭ回路７３ｃの一実施例の
構成を示している。この実施例においては、比較器７３
ｃ₁乃至７３ｃ₁₀₀と、階調カウンタ７３ｃ₀によりＰＷ
Ｍ回路７３ｃが構成されている。比較器７３ｃ₁乃至７
３ｃ₁₀₀には、ラインバッファメモリ７３ｂからそれぞ
れ８ビットのデータ１乃至データ１００が供給されてい
るとともに、階調カウンタ７３ｃ₀のカウント値が供給
されている。各比較器はこれらの入力を比較し、入力デ
ータがカウンタ値と一致するまで論理１を出力し、その
後論理０を出力する。従って、例えば図１３に示すよう
に、階調カウンタ７３ｃ₀が５０ＭＨzのクロック（図１
３（ｄ））をカウントし、そのカウント値に対応する出
力を各比較器に供給しているものとすると、各比較器に
入力されるデータが例えば２５６であるとき、その比較
器はその入力データに対応する期間（約５μ秒）論理１
を出力する（図１３（ａ））。同様に、入力データがＭ
である場合においては、Ｍ個のクロックに対応する期間
論理Ｈとなり、例えば入力データが１である場合におい
ては１個のクロックの期間論理ＨとなるＰＷＭ信号を出
力する（図１３（ｂ），（ｃ））。このようにして入力
データに対応するＰＷＭ信号が生成されることになる。
そして、比較器７３ｃ₁乃至７３ｃ₁₀₀の出力がドライバ
７３ｄ₁乃至７３ｄ₁₀₀に供給され、それぞれ対応するレ
ーザ素子（発光点）を駆動することになる。

【００３９】図１２に示すＰＷＭ回路はこの他、データ
ロードのできるカウンタで構成することも可能である。

【００４０】図１５は、ラインＣＣＤ２１により１００
本のレーザビームをモニタする場合のより詳細な構成を
示している。レーザ１４における複数のレーザビームを
発生する発光点のピッチと、ラインＣＣＤ２１のピッチ
が対応するように設定される。例えば、検出レンズ群２
０の拡大率はレーザ１４のビームピッチの整数倍（例え
ば１乃至数１０倍）となるようにする。倍率を大きくす
ると、ラインＣＣＤ２１の各素子のばらつきが平均化さ
れ、精度のよい検出ができるようになる。尚、レンズ群
１６の一部を検出レンズ群として用いることも可能であ
る。検出レンズ群２０の拡大率を大きく取り、ビームス
ポットがラインＣＣＤ２１の複数の受光素子にまたがる
ようにすると、ビーム径の横幅も大きくなり、受光素子
からはみ出してしまう。ラインＣＣＤ２１は光強度を検
出するものであるため、光ビームの一部が受光できなく
とも理論的にはそれほど問題にはならない。しかしなが
ら検出感度などをより向上させるには、横方向の拡大率
を縦方向の拡大率に比べて小さくする必要がある（図２
０参照）。この場合、例えばシリンドリカルレンズある
いはアナモフィックプリズムなどを用いることもでき
る。

【００４１】図１６は、複数のレーザビームが、多数の
受光素子が１列に配列されているラインＣＣＤ２１によ
り受光されている状態を示している。同図に示すよう
に、１本の光ビームが複数の受光素子に受光されてい
る。そして複数のレーザビームの境界部においては、同
一の受光素子に隣接する複数の光ビームが照射されるこ
とになる。そこで、各光ビームの強度が分布している範
囲のうち、周辺部を除く中央の範囲Ｗだけを検出するよ
うにすることができる。このようにすることにより、隣
接ビームの影響を少なくすることができる。

【００４２】ビーム強度を補正するタイミングは、各行
の印字を行なう前（有効画面の外側）とすることができ
る。即ち、１００本のビームの各々について所定の初期
値を設定することにより補正が行なわれる。初期値補正
の際、何度か条件を代えて繰返し、そのときの状況を確
認して補正係数をその状況に従って設定することもでき
る。

【００４３】さらに初期値による補正の他、印字中に
（スキャン途中で）所定の間隔で数回から数１０回補正
をすることもできる。印字途中においては、検出タイミ
ング時の印字データが極端に小さかったり、あるいは印
字していなかったりすると、正確な比較が困難になる。
そこで、所定のレベル以上の検出出力（またはデータ入
力）があった場合にのみ両者を比較し、その比較結果に
対応して補正を行なうようにすることができる。また、
検出を１ドット分だけで行なうと、比較ができる確立が
極端に小さくなる。そこで検出ドットを複数（最大の場
合、補正と補正の間の全ドット）としてその平均値を比
較するようにすることができる。この場合、比較対象と
される入力データも平均されることはもとよりである。

【００４４】補正は原理的に後追いであるので、補正と
補正の間は補正が行なわれないことになる。従って、補
正と補正の間に大きな光強度変化があると、次の補正ま
での間にむらが発生することになる。光強度が変化する
主な原因は、レーザ１４自身の自己発熱と考えられるの
で、印字履歴補正を行なうようにする。マルチビームレ
ーザの場合、周囲の発光点の影響も受けるので、自分自
身のデータだけでなく、周囲のデータも参考にして補正
を行なう。履歴補正はそれまでに印字した自分自身のデ
ータおよび周囲（隣あるいは数ドット先のドット）のデ
ータから自分のレーザ素子（発光点）の状況（温度）を
推測し、その分を補正したデータを与えることになる。
履歴の影響はレーザの構造、取り付け構造、放熱状況、
パワー、周囲温度などで大きく異なるので、実際の最終
条件が決まった後に実測して補正係数を決定し、補正Ｒ
ＯＭ３７に記憶させる。

【００４５】このようなデータに対する補正と同様にし
て、周囲温度やレーザ１４自身の温度に対する補正も行
うことができる。しかしながら全体に関わる補正まで同
様に個々に補正するようにすると、補正のダイナミック
レンジが大きくなる。そこで、全体に関わる補正は別補
正として、例えばレーザ１４を駆動するＶ_CC電圧（個々
のレーザ素子ごとの電流）を制御することが好ましい。
図１１におけるアナログ補正回路７５は、この補正を行
なうものである。

【００４６】図１７は、図１の実施例の光学系を上面か
ら示している。邪魔板２２は回転ドラム１に対して不要
なレーザビームが照射されないように、その照射範囲を
制限するものである。同図から、回転ドラム１の中央部
と周辺部においてガルバノミラー１７（レーザ１４）か
らの距離が異なることが判る。１００本のレーザビーム
はこの図面に対して垂直な方向に配列され、この１００
本のレーザビームが図中、例えば左から右方向にスキャ
ンする。

【００４７】その結果、回転ドラム１を所定の速度で連
続的に回転すると、回転ドラム１上には例えば図１８に
示すようなラスタが形成されることになる。同図に示す
ように、回転ドラム１を連続的に回転するとラスタが斜
めになる。そこで画像データをＣＰＵおよびＤＳＰ３９
で適当に処理することにより、実際には画像が斜めにな
らないように制御することができる。レーザ素子（発光
点）のピッチを１０μｍとすると、１００個で１mmとな
り、レンズ群１６における拡大率を例えば６．３とする
と、回転ドラム１上における１００本分の長さは約６．
３mm（約４００ＤＰＩ）となる。光強度検出系において
は、ラインＣＣＤ２１の長さを２cmとすると、拡大率は
２０倍となる。

【００４８】図１９は、ガルバノミラー１７の駆動波形
の一例を示している。この例においては、駆動波形は鋸
歯状波とされている。１枚のＡ４の大きさを１秒で描画
するとすると、１mmあたり１６ドットとすればＡ４の縦
の行数は約４７行となる（図１８参照）。従って、鋸歯
状波の周波数は４７Ｈzとなる。この鋸歯状波の周期の
うち、有効率を８０％とすると、有効期間の長さは約１
７ｍｓとなり、帰線区間は約４ｍｓとなる。画素周波数
は約２００ｋＨz（実際には１９８ｋＨz＝３３６０／１
７）となる。パルス幅変調時における最終パルス幅は、
２５６ステップとして５１ＭＨz（１９．５ｎｓ）とな
る。上記有効率は、帰線区間におけるダンピングを考慮
して決定する。

【００４９】図２０は、回転ドラム１に照射される１０
０本のレーザビームのスポット形状を示している。各ス
ポットＳ₁乃至Ｓ₁₀₀は図２０に示すように、シリンドリ
カルレンズ、アナモフィックプリズム等を用いて縦長の
楕円形状とするのが好ましい。即ち、縦方向と横方向の
拡大率が異なるようにする。真円だと、スポットが移動
しながら印字するので、１ドット露光する時間が非常に
短くないと横方向にぼけてしまう。

【００５０】図２１は、レーザ１４の発光源（発光点）
の径とピッチとの関係を示している。ビーム間ピッチｐ
と発光源の径φとの比Ｓ（＝ｐ／φ）が１００本のレー
ザビームを縦方向に配列する場合においては、比較的小
さい（例えば２０以下）であることが好ましい。この比
Ｓが大きいと、１００本のレーザビームを水平方向にス
キャンしたとき、スキャンされない範囲（隙間）が水平
方向に発生するからである。

【００５１】図２２は、レーザビームの配列の第２の実
施例を示している。この実施例においては、１００本の
レーザビームが水平方向に配列されている。その結果、
回転ドラム１上には１００個のスポットＳ₁乃至Ｓ₁₀₀が
所定の間隔で配列されている。そして図２３に示すよう
に、各スポットは隣接するスポットまでの範囲をスキャ
ンすることになる。水平方向のドット数は３３６０であ
るので、スポットとスポットの間隔は３３乃至３４ドッ
トとなる。この３４ドット分をスキャンするには、鋸歯
状波の他、正弦波を用いることができる。スキャン周波
数は４．７ｋＨzとなる。鋸歯状波によりスキャンする
場合においては振幅が小さいので、スキャン系８１とし
てガルバノミラーに代えて音響光学素子などを用いるこ
とも可能である。

【００５２】またこの場合、ビーム間ピッチｐと発光源
の径φとの比Ｓは２０以上（例えば３０）である必要が
ある。この比Ｓが小さいと回転ドラム１上においてスポ
ットとスポットの間隔が狭くなり過ぎてしまうからであ
る。発光源の径φを例えば１μｍとするとき、ピッチｐ
は３３μｍ以上、余裕をみて、約５０μｍ程度とする。
このとき、レーザ１４のトータルの長さは５mm以上とな
るので、レンズ群１６、検出レンズ群２０の径をビーム
スポットを縦方向に配列した場合に比べて大きくする必
要がある。このレンズ径が大きくなるのを避けるには、
例えば発光源を扇形に配列することができる。また、こ
のようにスポットを横方向に配列した場合においては、
各スポット間のピッチが大きくなるので、隣接するビー
ムスポットによる影響が少なくなる。また、データの読
み出し方が縦方向に配列した場合のように単純な時系列
ではなくなるので、若干複雑となるが、基本的にはレー
ザビームに与えるデータの時系列で履歴を補正すればよ
い。

【００５３】図２４は、１００本のレーザビームを横方
向に配置した場合と縦方向に配置した場合の差異を示し
ている。縦方向に配置した場合においては、ガルバノミ
ラー１７による偏向角度は数１０度（例えば４０度）と
なり、偏向周波数は４７Ｈzとなる。また、画素周波数
は２００ｋＨzとなり、レーザ素子形状は短くなる（例
えば０．５mm乃至１mm）。またクロック周波数が約５０
ＭＨzとなる。

【００５４】これに対して、スポットを横方向に配列し
た場合においては、偏向角度は数１０分（例えば２４
分）、偏向周波数は４．７ｋＨzとなる。また画素周波
数は鋸歯状波により偏向した場合２００ｋＨz、正弦波
により偏向した場合４５０ｋＨzとなる。また、レーザ
素子形状は長くなる（例えば５mm以上）。さらに、クロ
ック周波数は鋸歯状波偏向の場合５０ＭＨz、正弦波偏
向の場合約１１０ＭＨzとなる。

【００５５】

【発明の効果】以上の如く請求項１に記載の画像描画装
置によれば、複数の光ビームにより回転ドラム上に同時
に画像を描画するようにしたので、複数の光ビームをス
キャンする速度が遅くて済み、そのスキャン手段として
低速のガルバノミラーを用いることができる。従って、
高速プリントが可能となり、低騒音化、長寿命化を図る
ことができる。

【００５６】請求項２に記載の画像描画装置によれば、
複数の光ビームを偏向方向に配列するようにしたので、
偏向角が小さくなり、また偏向速度を遅くすることがで
きる。その結果、偏向部としてガルバノミラーや音響光
学素子を用いることができる。これにより、低騒音化、
長寿命化、低コスト化を図ることができる。

【００５７】さらに請求項３に記載の画像描画装置によ
れば、複数の光ビームをラインＣＣＤによりモニタする
ようにしたので、構成を複雑にすることなく、各ビーム
を独立にモニタすることができる。従って、低コスト
化、小型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像描画装置を応用したレーザビーム
プリンタの一実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】プリントプロセスを説明する図である。

【図３】図１の実施例において入力データに対応してレ
ーザの強度を補正する動作を説明する図である。

【図４】ｆθレンズを用いた場合における画像の歪の補
正を説明する図である。

【図５】ｆθレンズを用いない場合における画像の歪の
補正を説明する図である。

【図６】拡大率を一定として結像位置を移動させる原理
を説明する図である。

【図７】ズームレンズの構成例を示す図である。

【図８】ズームレンズを移動した場合における拡大率と
像位置の関係を説明する図である。

【図９】レンズ移動機構の構成例を示す断面図である。

【図１０】レンズを移動したことによる拡大率の補正の
原理を説明する図である。

【図１１】信号処理系の構成例を示すブロック図であ
る。

【図１２】図１１におけるＰＷＭ回路７３ｃの構成例を
示すブロック図である。

【図１３】図１２の回路の動作を説明するタイミングチ
ャートである。

【図１４】図１１の画像メモリ７１に記憶されるデータ
を説明する図である。

【図１５】レーザ１４とラインＣＣＤ２１との関係を説
明する図である。

【図１６】ラインＣＣＤ２１に照射されるスポットとラ
インＣＣＤ２１を構成する受光素子との関係を説明する
図である。

【図１７】複数のビームスポットを縦方向に配列した場
合におけるスキャンを説明する図である。

【図１８】図１７の実施例において回転ドラム１を連続
的に回転させた場合におけるラスタの形状を説明する図
である。

【図１９】図１７の実施例におけるガルバノミラー１７
の駆動波形を説明する図である。

【図２０】図１７の実施例におけるスポット形状を説明
する図である。

【図２１】発光源の径とビーム間ピッチとの関係を説明
する図である。

【図２２】ビームスポットを横方向に配列した場合にお
けるスポットと回転ドラム１との関係を説明する図であ
る。

【図２３】図２２の実施例におけるスポットのスキャン
動作を説明する図である。

【図２４】ビームスポットを横方向に配置した場合と縦
方向に配置した場合における差を説明する図である。

【符号の説明】

１回転ドラム１１ステッピングモータ１４レーザ１５ビームスプリッタ１６レンズ群１７ガルバノミラー１８ｆθレンズ１９モータ２０検出レンズ群２１ラインＣＣＤ３２温度検出回路３３レーザドライブ回路３４レンズ位置ドライブ回路３５検出アンプ３６ドライブ回路３７補正ＲＯＭ３８信号メモリ３９ＣＰＵおよびＤＳＰ

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】ところで、ガルバノミラー１７と回転ド
ラム１の周辺部間の光路長は、ガルバノミラー１７と回
転ドラム１の中央部間の光路長に比べて長いため、周辺
部での確率が大きくなり、ｆθレンズ１８がない場合、
図１０（ｂ）に示すような糸巻き状の画像歪が発生す
る。しかし、この実施例においては、ｆθレンズ１８が
用いられているので、糸巻き状の画像歪は基本的には除
去されるはずである。しかしながら本実施例の場合、１
００本のレーザビームは縦方向に配列されているため、
その一部は図４に示すように、ｆθレンズ１８のほぼ中
央を透過するが、残りのレーザビームはその端部（図４
（ｂ）の上下の端部）を通過することになる。ｆθレン
ズ１８は通常、１本のレーザビームのみを想定している
ため、その中央横方向については十分な精度が得られる
ように設計されているが、縦方向の歪は考慮されていな
いため、その端部における精度は中央における精度より
も劣化している。その結果、垂直方向に配列された１０
０本のレーザビームがいずれもｆθ性がなくなるように
補正される保証がなく、かえって糸巻き状態の歪を増長
したり、図１０（ａ）に示すような樽型の歪を発生させ
るおそれがる。勿論、ｆθレンズ１８を高精度に設計す
れば１００本のレーザビームについて十分な補正を行な
うことも可能である。しかしながらそのようにすると、
ｆθレンズ１８が極めて高価なものとなる。そこで、本
実施例においては、ｆθレンズ１８の精度をそれほど高
精度にせずに、この画像歪を補正するようにしている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】ところで、拡大率と結像点とを両立させ
るためには、レンズ群１６の焦点距離を回転ドラム１の
中央部では短くし、周辺部では長くする必要がある。厳
密にこれを実現するためには、レンズ群１６の２枚のレ
ンズの両方を動かす必要があるが、０．１％以上の拡大
率歪の許容範囲をみとめれば、例えば図６に示すよう
に、２枚のレンズ群１６のうち、レーザ１４に近いレン
ズ１６ａのみを光軸方向に移動して拡大率をほぼ一定と
し、なおかつ結像位置を移すことが可能である。図６の
例においては、回転ドラム１の中央部において短い焦点
Ｐｃを形成せしめ、周辺部においては長い焦点Ｐｅを形
成せしめるようにする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】このようにして図１０（ｂ）に示すよう
に、ｆθレンズ１８が存在しない場合において発生する
糸巻き歪を図１０（ｃ）に示すように補正することがで
きる。さらにまた、図１０（ａ）に示すような樽型歪を
図１０（ｃ）に示すように補正することが可能となる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】図２１は、レーザ１４の発光源（発光
点）の径とピッチとの関係を示している。ビーム間ピッ
チｐと発光源の径φとの比Ｓ（＝ｐ／φ）が１００本の
レーザビームを縦方向に配列する場合においては、比較
的小さい（例えば２０以下）であることが好ましい。こ
の比Ｓが大きいと、１００本のレーザビームを水平方向
にスキャンしたとき、スキャンされない範囲（隙間）が
水平方向に発生するため、光学系を大きくしたり、特殊
な光学系で隙間をうめる等の対策が必要となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光ビームを発生する光源と、前記光源により発生された複数の光ビームをスキャンす
るガルバノミラーと、前記ガルバノミラーによりスキャンされた複数の光ビー
ムにより所定の画像が描画される回転ドラムとを備える
ことを特徴とする画像描画装置。
【請求項２】複数の光ビームを発生する光源と、前記光源により発生された複数の光ビームを偏向する偏
向部と、前記偏向部により偏向された複数の光ビームにより所定
の画像が描画される回転ドラムとを備え、前記光源より発生された複数の光ビームは、前記回転ド
ラムに対して前記偏向部による偏向の方向と平行な方向
に配列されていることを特徴とする画像描画装置。
【請求項３】複数の光ビームを発生する光源と、前記光源により発生された複数の光ビームをスキャンす
るミラーと、前記ミラーによりスキャンされた複数の光ビームにより
所定の画像が描画される回転ドラムと、前記光源により発生された複数の光ビームの一部を分離
するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにより分離された複数の光ビーム
を受光するラインＣＣＤと、前記ラインＣＣＤの出力に対応して前記光源を制御し、
前記複数の光ビームの強度を制御する制御回路とを備え
ることを特徴とする画像描画装置。