JPH09197313A - マルチビーム光走査装置 - Google Patents

マルチビーム光走査装置

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JPH09197313A
JPH09197313A JP8022132A JP2213296A JPH09197313A JP H09197313 A JPH09197313 A JP H09197313A JP 8022132 A JP8022132 A JP 8022132A JP 2213296 A JP2213296 A JP 2213296A JP H09197313 A JPH09197313 A JP H09197313A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学系などを共通化して低コスト化および小
型化を図る。 【解決手段】 レーザダイオード2、4はレーザビーム
をそれぞれ生成して平行な2本の走査線を不図示の感光
ドラム上に同時に形成する。フォトダイオード48は、
レーザダイオード2、4からのレーザビームの一部をビ
ームスプリッタ10を通じて受光する。I−V変換器4
4’、46’、差動アンプ28、30、V−I変換器3
2、34、コンデンサ36、38、V−I変換器40、
42から成る帰還制御手段は、画像信号S1’、S2’
と、フォトダイオード48を流れる電流とにもとづいて
各レーザビームの強度を、上記画像信号にそれぞれ対応
する強度に調整する。不図示のタイミング制御回路は、
レーザダイオード2、4が画素データで変調される強度
信号により発光させる発光タイミングを所定の周期内に
おいて互いに異なる位相で制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査面を複数のレ
ーザビームにより同時に走査し露光するマルチビーム光
走査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザプリンタは、レーザビームにより
感光体上に光スポットを形成して水平走査し、走査線上
の位置に応じてレーザビームをオン/オフさせて画像を
ドット(画素)の集合で表し、記録するようにしたもの
であり、コンピュータの出力装置などとして広く用いら
れている。
【0003】従来、このようなレーザプリンタでは感光
体上を1本のレーザビームで走査するのが一般的であっ
たが、記録速度を高めるために複数のレーザビームを同
時に走査するようにしたマルチビーム式のレーザプリン
タも実用化されている。また、レーザビームをオン/オ
フさせて二値画像を形成するだけでなく、階調を有する
画像を形成するため、レーザ光源から強度の異なるレー
ザ光を出力するようにしたレーザプリンタも実用化され
ている。この種のレーザプリンタでは、レーザ光源が、
与えられた画像信号の振幅に正しく比例した強度のレー
ザ光を生成すること、および画像信号の変化に素早く追
従してレーザ光の強度を変化させることが重要である。
そのため、従来より、レーザ光源が出力したレーザ光を
光センサによって検出し、その検出結果をフィードバッ
クしてレーザ光源を制御するいわゆるAPC(自動強度
制御)が行われている。
【0004】このようなAPCによって階調表現を行う
レーザプリンタでも、複数のレーザビームを同時に走査
して高速化を図ることはもちろん可能である。例えば2
本のレーザビームを同時に走査するレーザプリンタの光
走査装置は図6のブロック図に示すようなものとなる。
【0005】このマルチビーム光走査装置200では、
レーザダイオード2から出力されたレーザ光はコリメー
トレンズ6によって平行光に変換された後、ビームスプ
リッタ10により強度調整のための検出用レーザビーム
L2と、走査のための走査レーザビームL1とに分割さ
れる。走査レーザビームL1はシリンドリカルレンズ1
4によって副走査方向において収束され、ポリゴンミラ
ー16に向かう。そして、ポリゴンミラー16の反射面
で反射された走査レーザビームL1はfθレンズ18を
通じて、不図示の感光ドラムの表面に入射し、光スポッ
トを形成して感光ドラム表面を露光する。
【0006】一方、第2のレーザダイオード4から出力
されたレーザ光はコリメートレンズ8によって平行光に
変換された後、ビームスプリッタ12により強度調整の
ための検出用レーザビームL4と、走査のための走査レ
ーザビームL3とに分割される。走査レーザビームL3
はビームスプリッタ10を通過してシリンドリカルレン
ズ14に入射し、シリンドリカルレンズ14によって副
走査方向において収束され、ポリゴンミラー16に向か
う。そして、ポリゴンミラー16の反射面で反射された
走査レーザビームL3はfθレンズ18を通じて、上記
感光ドラムに入射し、光スポットを形成して感光ドラム
表面を露光する。ただし、走査レーザビームL3の入射
位置は、走査レーザビームL1の入射位置に隣接した若
干下側の位置となっている。
【0007】ポリゴンミラー16はポリゴンモータ制御
回路22による制御のもとでそのモータが回転し、矢印
Aの方向に回転するので、ポリゴンミラー16の反射面
に対するレーザビームL1、L3の入射角が変化し、従
って感光ドラム表面に各レーザビームにより形成された
2つの光スポットは矢印Bの方向に主走査される。そし
て、上述のように走査レーザビームL1、L3の感光ド
ラム上の入射位置は上下に若干ずれているので、上記主
走査の結果、感光ドラムの表面には、矢印Bの方向に2
本の平行な走査線が近接して同時に形成される。
【0008】走査レーザビームの画像形成に寄与する偏
向範囲から外れた所定位置にはミラー26が配置されて
おり、走査レーザビームは、ポリゴンミラー16により
最も上流側に偏向されたとき、ミラー26で反射され書
き出し位置検出回路24の受光部に入射する。書き出し
位置検出回路24はレーザビームが入射するごとにパル
ス信号を発生し、水平同期信号HSとして出力する。こ
の水平同期信号HSは後述するように画像メモリから画
像データを読み出す際に用いられる。
【0009】一方、上記不図示の感光ドラムは矢印Bの
方向に延在する回転軸を中心に所定の速度で回転し、そ
の結果、副走査が行われる。従って、感光ドラムの表面
において、走査レーザビームL1、L3により形成され
る光スポットは2次元的に走査され、この走査に同期し
て各レーザダイオード2、4の発光強度を変化させるこ
とにより、感光ドラム表面に2次元画像の潜像を形成す
ることができる。この潜像をトナーによって現像し、記
録紙に転写して定着させたものが印刷結果となる。そし
て、この光走査装置200では、上述のように2本の走
査線が同時に形成されるので、1枚の画像を形成するの
に要する時間は、1本のレーザビームで走査を行う場合
に比べ半分に短縮される。
【0010】階調画像を形成するためには、レーザダイ
オード2、4の発光強度を変化させる必要があるが、こ
れは画像信号S1、S2にもとづき、フォトダイオード
48、50によるレーザビーム強度の検出結果を用いて
次のように行われる。差動アンプ28、30はそれぞ
れ、画像信号S1、S2が非反転入力端子に入力される
と、その電圧と、反転入力端子に入力されているI−V
変換器44、46の出力電圧との差に比例した電圧を出
力する。V−I変換器32、34はそれぞれ、この出力
電圧を電流に変換し、ホールドコンデンサ36、38を
充放電する。ここで、差動アンプ28、30の出力電圧
が正のときはコンデンサ36、38は充電され、逆に差
動アンプ28、30の出力電圧が負のときはコンデンサ
36、38は放電される。
【0011】V−I変換器40、42はそれぞれこれら
ホールドコンデンサ36、38の電圧を入力とし、その
電圧に比例した値の電流をレーザダイオード2、4にそ
れぞれ流す。そして、レーザダイオード2、4はそれぞ
れを流れる電流の大きさに対応した強度のレーザ光を発
生する。これらのレーザ光は上述のようにビームスプリ
ッタ10、12により、それぞれ走査レーザビームL
1、L3および検出用レーザビームL2、L4に分割さ
れ、検出用レーザビームL2、L4はそれぞれレンズ5
2、54により収束され、さらに絞り56、58によっ
て適切に強度が調節された後、フォトダイオード48、
50に入射する。
【0012】その結果、フォトダイオード48、50に
は入射したレーザビームの強度に対応した電流が流れ、
I−V変換器44、46はフォトダイオード48、50
を流れる電流をそれぞれ電圧に変換し、フィードバック
電圧として差動アンプ28、30の反転入力端子に供給
する。そして、差動アンプ28、30は、上述のよう
に、画像信号S1、S2と、これら反転入力端子に供給
された電圧との差に比例した電圧を出力する。
【0013】すなわち、ある電圧値の画像信号S1、S
2が差動アンプ28、30に入力されると、そのときレ
ーザダイオード2、4が発生するレーザ光の強度がフォ
トダイオード48、50によって検出され、その検出結
果にもとづいて、レーザダイオード2、4の発光強度が
画像信号S1、S2の上記電圧値に対応する値となるよ
うにフィードバック制御される。このようなAPCによ
り、レーザダイオード2、4が発生するレーザ光の強度
は速やかに画像信号S1、S2の電圧値に対応した強度
となり、優れた応答性と良好な直線性が得られる。
【0014】なお、画像信号S1、S2の波形は図7の
タイミングチャートに示すようなものとなっている。画
像信号S1、S2は所定の画像メモリに格納された画像
データを一定周期TのクロックCLKに同期して、書き
出し位置検出回路24からの上記水平同期信号HSにも
とづいて各走査線ごとに読み出し、D/A変換して生成
されたものである。そして、図に示すように、各周期T
の前半の1/2周期の期間taにおける電圧V1、V2
が各画素の濃度、従って発生すべきレーザビームの強度
を表している。
【0015】また、各周期の後半の1/2周期の期間t
bにおいても画像信号S1、S2がある電位を有してい
るのは、各レーザダイオード2、4にこれらの期間では
暗電流を流しておき、次の周期Tで画像信号S1、S2
が立ち上がり、各レーザダイオード2、4に電流が流れ
て発光する際、各レーザダイオード2、4が素早く応答
するようにするためである。この暗電流の値は、レーザ
ダイオードのバラツキのため、レーザダイオードごとに
若干異なった値に設定される。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】図6に示したような構
成の光走査装置200を用いることにより、階調表現を
行うレーザプリンタでも2本のレーザビームを用いて高
速化を図ることが可能である。しかし、図6および上記
説明から明らかなように、光走査装置200では、2つ
のレーザダイオード2、4のそれぞれに対応して、レン
ズ6、8、ビームスプリッタ10、12、レンズ52、
54、強度調整用絞り56、58、ならびにフォトダイ
オード48、50など、高価な光学系やフォトダイオー
ドを2組設けなければならない。従って、装置は非常に
コスト高となり、また、装置の規模も大きくなる。
【0017】そこで本発明の目的は、複数のレーザ光源
のそれぞれに対して関連する光学系や光センサを個別に
設けるという無駄を省き、低コスト化および小型化を図
ったマルチビーム光走査装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、所定の周期で出力される画素データによりレ
ーザビームを強度変調し該変調されたレーザビームによ
り走査面を走査露光する光走査装置であって、前記走査
面上に平行な複数の走査線を同時に形成するレーザビー
ムをそれぞれ生成する複数のレーザ光源と、前記各レー
ザ光源が前記画素データで変調される強度信号により発
光する発光タイミングを前記所定の周期内において互い
に異なる位相で制御するタイミング制御手段とを備えて
いることを特徴とする。本発明はまた、前記各レーザ光
源の発光タイミングは、前記所定周期Tをレーザ光源数
nで割ったT/n周期ずつずれていることを特徴とす
る。本発明はまた、前記タイミング制御手段による異な
るタイミングで発光することにより生じる各レーザ光源
走査線上における各レーザビームの照射位置を該レーザ
ビームの副走査方向に並ぶように補正する位置補正手段
を更に備えてなるものである。本発明はまた、前記複数
のレーザ光源がそれぞれ生成する前記レーザビームの一
部が入射する光センサと、前記複数のレーザ光源のそれ
ぞれに対して供給される複数の強度信号と、前記光セン
サの出力信号とに基づいて前記複数のレーザ光源が生成
する各レーザビームの強度を、前記複数の強度信号にそ
れぞれ対応する強度に調整する帰還制御手段とを更に備
えてなるものである。
【0019】本発明はまた、前記複数のレーザ光源各走
査線上における各レーザビームの照射位置は、そのレー
ザビームの前記走査面に対する向きを調整することで補
正されるものである。本発明はまた、前記位置補正手段
が、前記走査面に入射する各レーザビームの位置を変更
する光学系であることを特徴とする。本発明はまた、前
記レーザ光源がレーザダイオードにより構成されている
ことを特徴とする。本発明はまた、前記レーザ光源がレ
ーザダイオードと、前記レーザダイオードが生成するレ
ーザ光を導く光ファイバとにより構成されていることを
特徴とする。本発明はまた、前記レーザ光源と前記光セ
ンサとの間に配置され、前記光センサに入射するレーザ
ビームの強度を調整する入射光強度調整手段をさらに備
えたことを特徴とする。本発明はまた、前記入射光強度
調整手段が、前記光センサに入射する前記レーザビーム
の光路上に配置された可変絞りであることを特徴とす
る。本発明はまた、前記走査面が感光体であり、前記強
度変調した前記レーザビームにより前記感光体表面を走
査露光することにより、前記感光体表面に潜像を形成す
ることを特徴とする。本発明はまた、前記光センサがフ
ォトダイオードであることを特徴とする。本発明はま
た、前記帰還制御手段が、前記フォトダイオードに流れ
る電流を電圧に変換する変換手段を有し、前記電圧と前
記強度信号の電圧とを比較することにより、前記レーザ
光源が生成する前記レーザビームの強度を調整すること
を特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について説明
する。図1は本発明によるマルチビーム光走査装置を備
えたレーザプリンタ一例の主要部を示すブロック図、図
2は同画像信号生成部を示すブロック図である。図1
中、図6のマルチビーム光走査装置200と同一の要素
には同一の符号を付した。
【0021】図1に示したマルチビーム光走査装置30
0が、図6に示した従来のマルチビーム光走査装置20
0とまず第1に異なるのは、レーザダイオード2、4が
出力したレーザ光の強度を検出するための光学系および
フォトダイオードが共通化されている点である。すなわ
ち、レーザダイオード2が出力したレーザ光はそれぞれ
コリメートレンズ6によって平行光に変換された後、ビ
ームスプリッタ10により強度調整のための検出用レー
ザビームL2と、走査のための走査レーザビームL1と
に分割され、同様に、レーザダイオード4が出力したレ
ーザ光はそれぞれコリメートレンズ6によって平行光に
変換された後、ビームスプリッタ10により強度調整の
ための検出用レーザビームL4と、走査のための走査レ
ーザビームL3とに分割される。
【0022】そして、検出用レーザビームL2、L4は
共にレンズ52により収束され、さらに絞り56によっ
て適切に強度が調節された後、フォトダイオード48に
入射する。その結果、フォトダイオード48には入射し
たレーザビームの強度に対応した電流が流れ、この電流
はI−V変換器44’、46’により電圧に変換され、
フィードバック電圧として差動アンプ28、30の反転
入力端子に供給される。
【0023】I−V変換器44’、46’は詳しくは図
1に示すようにオペアンプ64によるI−V変換回路6
0と、オペアンプ66による反転アンプ62とにより構
成されている。I−V変換回路60を構成するオペアン
プ64の反転入力端子はフォトダイオード48のアノー
ドに接続され、また抵抗68を通じてオペアンプ64の
出力端子に接続されている。一方、オペアンプ64の非
反転入力端子はグランドに接続されている。
【0024】反転アンプ62を構成するオペアンプ66
の反転入力端子は抵抗70を通じてオペアンプ64の出
力端子に接続され、また抵抗76によりオペアンプ66
の出力端子に接続されている。一方、オペアンプ66の
非反転入力端子は抵抗74を介してグランドに接続され
ており、また、抵抗72を介して、I−V変換器44’
では後述するD/A変換器84の出力端子に、I−V変
換器46’では後述するD/A変換器82の出力端子に
それぞれ接続されている。I−V変換器44’、46’
にD/A変換器84、82からそれぞれ電圧が供給され
ているのはレーザダイオード2、4に暗電流を流すこと
に関連してであり、これについては後に詳しく説明す
る。
【0025】マルチビーム光走査装置300が図6のマ
ルチビーム光走査装置200と異なる点は、図2に示す
ように、各レーザダイオード2、4が画素データで変調
される強度信号により発光する発光タイミングを、所定
の周期内でマルチビーム光走査できるように互いに異な
る位相で制御するところにあり、このために、マルチビ
ーム光走査装置を画像データにより制御する制御部は、
レーザプリンタ制御部100と、このレーザプリンタ制
御部100からの画像データ及びクロック信号に基づい
て所定のタイミングでレーザダイオード2、4を発光さ
せる強度信号をS1’、S2’生成する信号生成部11
0を備え、レーザプリンタ制御部100と信号生成部1
10間は信号ケーブル120で接続されている。
【0026】まず、レーザプリンタ制御部100につい
て説明すると、このレーザプリンタ制御部100は、書
き出し位置検出回路24からの水平同期信号HSに同期
してクロックCLK1を発生するクロック発生部78A
と、このクロック発生部78AからのクロックCLK1
を反転してクロックCLK2を発生させるNOTゲート
78Bと、上下に隣接する2本の走査線上に配列される
2つの画素の画像データのうち、上側の走査線に対応す
る画素の画像データを格納し、クロック発生部78Aか
らのクロックCLK1により画像データが読み出される
画像メモリ90と、下側の走査線に対応する画素の画像
データを格納し、NOTゲート78BからのクロックC
LK2により画像データが読み出される画像メモリ91
と、装置全体を制御するCPU80を備える。なお、ク
ロック発生部78AとNOTゲート78Bは本発明にお
けるタイミング制御手段を構成する。CPU80はポリ
ゴンモータ制御回路22を制御してポリゴンミラー16
を回転制御すると共に、画像メモリ90、91への画像
データの書き込みを行い、さらに、白レベル設定用のD
/A変換器82、84、黒レベル設定用のD/A変換器
86、88にデータを出力してそれぞれ白レベルおよび
黒レベルを設定する。
【0027】なお、白レベルとは上述した暗電流のレベ
ルのことであり、このレベルの電流ではレーザダイオー
ド2、4の発光強度は極めて弱く、その強度のレーザビ
ームでは感光ドラムは感光しないが、このレベルを上回
る電流が流れると、レーザダイオード2、4は十分な強
度で発光し、感光ドラムは感光する。一方、黒レベルは
レーザダイオード2、4に流す最大の電流レベルのこと
であり、この電流によりレーザダイオードが発光したと
き、その光により感光ドラムは最も強く感光する。従っ
てそのとき画像濃度は最も濃いものとなる。D/A変換
器82、84はそれぞれCPU80からの白レベル設定
のためのデジタルデータをD/A変換して上記データに
対応する電圧を加算器96、98およびI−V変換器4
6’、44’に出力する。また、D/A変換器86、8
8はそれぞれCPU80からの黒レベル設定のためのデ
ジタルデータをD/A変換して上記データに対応する電
圧を強度変調用のD/A変換器92、94に出力する。
【0028】画像メモリ90、91には印刷すべき画像
の画像データが格納されており、画像メモリ90、91
の各画像データは、それぞれクロックCLK1、CLK
2より、1周期Tの前半と後半の期間ta,tbのタイ
ミングで順次出力される。この画像データは本実施例で
は10ビットのデジタルデータであり、従って各画素は
1024階調の濃度で表現されている。そして、画像メ
モリ90は上側の走査線の画像データを強度変調用のD
/A変換器92に出力し、また、画像メモリ91は下側
の走査線の画像データを強度変調用のD/A変換器94
に出力する。
【0029】D/A変換器92はクロック発生部78A
からのクロックCLK1に同期して画像メモリ90から
の画像データをアナログ信号に変換し、加算器96に出
力する。また、D/A変換器94はNOTゲート78B
からのクロックCLK2に同期して画像メモリ91から
の画像データをアナログ信号に変換し、加算器98に出
力する。その際、D/A変換器92、94は、それぞれ
が出力する信号のレベルを、画像データの各ビットD0
〜D9がすべて”1”のとき出力する上記アナログ信号
の電圧が、黒レベル設定用の各D/A変換器86、88
が出力している電圧に等しくなるようなレベルとする。
【0030】加算器96、98はそれぞれ、白レベル設
定用のD/A変換器82、84からの電圧と、強度変調
用のD/A変換器92、94からの信号を加算し、それ
ぞれ画像信号S1’、S2’として差動アンプ28、3
0(図1)の非反転入力端子に出力する。これらの画像
信号S1’、S2’はクロック発生部78A及びNOT
ゲート78Bが生成するクロックCLK1、CLK2に
対して、図3に示すようなタイミングおよび波形となっ
ている。
【0031】ここで、クロックCLK1、CLK2によ
る画像メモリ90、91の制御について、図3のタイミ
ングチャートを参照してさらに詳しく説明する。クロッ
ク発生部78Aは書き出し位置検出回路24から水平同
期信号HSが入力されると、水平同期信号HSに同期し
て周期TのクロックCLK1を発生する。また、NOT
ゲート78Bはクロック発生部78AからのクロックC
LK1を反転して1/2周期ずれたクロックCLK2を
発生する。このクロックCLK1、CLK2のデューテ
ィ比は1であり、1周期内でハイレベルの期間とローレ
ベルの期間とは長さが等しい。そして、このクロックC
LK1、CLK2に同期して、走査線上に配列する画素
の画像データを順次読み出すためのアドレスを画像メモ
リ90、91に与える。その際、クロックCLK1がハ
イレベルの期間taでは、上下に隣接する走査線の中の
上側の走査線上に配列する画素の画像データのアドレス
AD1を与え、一方、クロックCLK2がハイレベルの
期間tbでは、下側の走査線上に配列する画素の画像デ
ータのアドレスAD2を与える。
【0032】従って、画像メモリ90、91からはこれ
らのアドレスAD1、AD2に同期してそれぞれのアド
レスに格納されている上側の走査線上に配列する画素の
画像データDT1と、下側の走査線上に配列する画素の
画像データDT2とが読み出される。
【0033】すなわち、図6に示した従来のマルチビー
ム光走査装置200では、クロックCLKの1周期Tの
前半の期間taで2つの画素の画像データが同時に画像
メモリより読み出されたが(図7)、このマルチビーム
光走査装置300では、クロックCLK1、CLK2の
1周期Tの前半と後半の期間ta、tbでそれぞれ上下
に隣接する走査線上に配列する2つの画素の画像データ
が読み出されることになる。ただし、1周期Tの間に2
つの画素の画像データが読み出されるという点では同じ
であるため、マルチビーム光走査装置300でもマルチ
ビーム光走査装置200の場合と同一の速度で画像信号
S1’、S2’が差動アンプ28、30に供給され、従
って、2本の走査線を形成するのに要する時間は同じで
ある。すなわち、2本のレーザビームを用いたことによ
り印刷時間が半分に短縮するという利点が失われること
はない。
【0034】このマルチビーム光走査装置300が図6
に示したマルチビーム光走査装置200とさらに異なる
のはレーザ光源の構造の点においてである。すなわち、
マルチビーム光走査装置300のレーザ光源は、詳しく
は図4に示すように、レーザダイオード2、4と、各レ
ーザダイオードが発した光を導く光ファイバ2A、4A
とを含んで構成されている。そして、光ファイバ2A、
4Aの先端部は互いに平行に、かつ隣接して取り付け片
5上に固定されている。取り付け片5は、各光ファイバ
2A、4Aの先端部から出力されたレーザ光が図1に示
したレンズ6に入射するように配置されている。
【0035】取り付け片5は、図に示すように、中程の
箇所に段部5Aが形成されており、光ファイバ2Aの先
端部は段部5Aの上側に、一方、光ファイバ4Aの先端
部は段部5Aの下側にそれぞれ取り付けられている。そ
の結果、2本の光ファイバ2A、4Aの中心は矢印Cの
方向において段部5Aの高さに相当する距離Δだけずれ
ている。
【0036】そして、この取り付け片5は、矢印Cの方
向が図1の矢印Bの方向に対応するように配置されてい
る。従って、仮に各光ファイバ2A、4Aから同時にレ
ーザ光が出力されたとすると、感光ドラム上で、光ファ
イバ2Aから出たレーザ光は、光ファイバ4Aから出た
レーザ光より、主走査方向(図1の矢印Bの方向)にお
いて距離Δに対応する距離だけ進んだ位置に入射するこ
とになる。
【0037】このようにレーザ光の出射位置をずらせる
のは、画像信号S1’、S2’の時間的なずれを補正す
るためである。すなわち、図3のタイミングチャートに
示したように、主走査の方向(矢印Bの方向)で同一位
置に配置すべき画素の画像信号S1’、S2’が、1/
2Tだけ時間がずれている。従って、仮にレーザ光の出
射位置を一致させた場合には、主走査の方向で同一位置
に配置すべき画素が上記時間に相当する距離だけずれて
記録されることになる。そのため、光ファイバ2A、4
Aを上述のように距離Δだけずらして配置し、距離Δを
上記時間的なずれに相当する長さとすることにより、感
光ドラム上での上述のようなずれを解消することができ
る。
【0038】次に、このように構成されたマルチビーム
光走査装置300の動作について説明する。上述したよ
うにレーザダイオード2、4から出力されたレーザ光は
コリメートレンズ6によって平行光に変換された後、ビ
ームスプリッタ10により強度調整のための検出用レー
ザビームL2、L4と、走査のための走査レーザビーム
L1、L3とに分割される。走査レーザビームL1はシ
リンドリカルレンズ14によって副走査方向において収
束され、ポリゴンミラー16に向かう。そして、ポリゴ
ンミラー16の反射面で反射された走査レーザビームL
1はfθレンズ18を通じて、不図示の感光ドラムの表
面に入射し、光スポットを形成して感光ドラム表面を露
光する。
【0039】ここで、ポリゴンミラー16はポリゴンモ
ータ制御回路22による制御のもとでそのモータが回転
し、矢印Aの方向に回転しているので、ポリゴンミラー
16の反射面に対する走査レーザビームL1、L3の入
射角が変化し、走査レーザビームL1、L3、従って感
光ドラム表面に各レーザビームにより形成された2つの
光スポットは矢印Bの方向に主走査される。
【0040】その際、走査レーザビームL1、L3がミ
ラー26に入射すると、レーザビームは書き出し位置検
出回路24の受光部に入射し、このとき書き出し位置検
出回路24は水平同期信号HSを生成する。書き出し位
置検出回路24が水平同期信号HSを生成すると、タイ
ミング制御回路78は、図3のタイミングチャートに示
したように、水平同期信号HSに同期した周期Tのクロ
ックCLK1、CLK2を発生する。そして、このクロ
ック1、CLK2に同期して、走査線上に配列する画素
の画像データを順次読み出すためのアドレスを画像メモ
リ90、91に与える。その際、クロックCLK1がハ
イレベルの期間taでは、上下に隣接する走査線の中の
上側の走査線上に配列する画素の画像データのアドレス
AD1を与え、一方、クロックCLK2がハイレベルの
期間tbでは、下側の走査線上に配列する画素の画像デ
ータのアドレスAD2を与える。
【0041】従って、画像メモリ90、91からはこれ
らのアドレスAD1、AD2に同期してそれぞれのアド
レスに格納されている上側の走査線上に配列する画素の
画像データDT1と、下側の走査線上に配列する画素の
画像データDT2とが読み出される。
【0042】各D/A変換器92、94はクロック発生
部78A及びNOTゲート78BからのクロックCLK
1、CLK2に同期して画像メモリ90、91からの画
像データDT1、DT2をアナログ信号に変換し、加算
器96、98にそれぞれ出力する。加算器96、98は
それぞれ、白レベル設定用のD/A変換器82、84か
らの電圧と、強度変調用のD/A変換器92、94から
の信号を加算し、それぞれ画像信号S1’、S2’とし
て差動アンプ28、30(図1)の非反転入力端子に出
力する。
【0043】これらの画像信号S1’、S2’はクロッ
ク発生部78A及びNOTゲート78Bが生成するクロ
ックCLK1、CLK2に対して、図3に示すようなタ
イミングおよび波形となっている。すなわち、画像信号
S1’では、各画素の画像データDT1がクロックCL
K1の各周期内のハイレベルの期間、つまり前半の1/
2周期の期間taにおいて画像メモリより出力され、D
/A変換されるので、クロックCLK1の各周期のこの
期間taにおける電圧V1が各画素の濃度、従ってレー
ザダイオード2の発光強度を表すものとなっている。一
方、画像信号S2’では、各画素の画像データDT2が
クロックCLK2の各周期内のハイレベルの期間、すな
わち後半の1/2周期の期間tbにおいて画像メモリよ
り出力され、D/A変換されるので、クロックCLK2
の各周期のこの期間tbにおける電圧V2が各画素の濃
度、従ってレーザダイオード4の発光強度を表すものと
なっている。
【0044】また、画像信号S1’の期間tbにおける
電圧VW1は、D/A変換器82からの電圧が加算器9
6において加算されているので、白レベルを表す電圧と
なっている。画像信号S2’では逆に、期間taにおけ
る電圧VW2が、D/A変換器84からの電圧が加算器
98において加算された電圧であり、白レベルを表す電
圧となっている。
【0045】差動アンプ28は、画像信号S1’が非反
転入力端子に入力され、クロックCLK1の各周期の期
間taにおいてレーザダイオード2の発光強度を表す電
圧V1が供給されると、画像信号S1’の電圧V1と、
反転入力端子に入力されているI−V変換器44’の出
力電圧との差に比例した電圧を出力する。V−I変換器
32は、この出力電圧を電流に変換し、ホールドコンデ
ンサ36を充放電する。ここで、差動アンプ28の出力
電圧が正のときはコンデンサ36は充電され、逆に差動
アンプ28の出力電圧が負のときはコンデンサ36は放
電される。
【0046】V−I変換器40はこれらホールドコンデ
ンサ36の電圧を入力とし、その電圧に比例した値の電
流をレーザダイオード2に流す。そして、レーザダイオ
ード2は流れる電流の大きさに対応した強度のレーザ光
を発生する。これらのレーザ光は上述のようにビームス
プリッタ10により、走査レーザビームL1および検出
用レーザビームL2に分割され、検出用レーザビームL
2はレンズ52により収束され、さらに絞り56によっ
て適切に強度が調節された後、フォトダイオード48に
入射する。
【0047】その結果、フォトダイオード48には入射
したレーザビームの強度に対応した電流が流れ、I−V
変換器44’はフォトダイオード48を流れる電流をそ
れぞれ電圧に変換し、フィードバック電圧として差動ア
ンプ28の反転入力端子に供給する。そして、差動アン
プ28は、上述のように、画像信号S1’と、これら反
転入力端子に供給された電圧との差に比例した電圧を出
力する。
【0048】すなわち、ある電圧V1の画像信号S1’
が差動アンプ28に入力されると、そのときレーザダイ
オード2が発生するレーザ光の強度がフォトダイオード
48によって検出され、その検出結果にもとづいて、レ
ーザダイオード2の発光強度が画像信号S1’の電圧V
1に対応する値となるようにフィードバック制御され
る。このようなAPCにより、レーザダイオード2が発
生するレーザ光の強度は速やかに画像信号S1’の電圧
V1に対応した強度となり、優れた応答性と良好な直線
性が得られる。
【0049】なお、D/A変換器84から白レベルを設
定するための電圧がI−V変換器44’の反転アンプ6
2に入力されているが、これはレーザダイオード2の発
光強度に関する上述のようなAPCにおいて、レーザダ
イオード4に係わる白レベル設定の影響を受けないよう
にするためである。すなわち、期間taにおいてレーザ
ダイオード2に関して上述のようなAPCが行われると
きでも、レーザダイオード4はD/A変換器84の出力
電圧にもとづく白レベル設定により暗電流が流れ、弱い
レーザ光を発生している。そしてこのレーザ光もビーム
スプリッタ10を通じて一部がフォトダイオード48に
入射するので、フォトダイオード48に流れる電流は上
記レーザ光の影響を受けたものとなっている。このよう
な影響はレーザダイオード2に関するAPCにおいて有
害であり、排除する必要がある。そこで、I−V変換器
44’の反転アンプ62において、D/A変換器84か
らの白レベル設定電圧を、抵抗72、74により値を調
整して減算している。
【0050】一方、差動アンプ30は、画像信号S2’
が非反転入力端子に入力され、クロックCLK2の各周
期の期間tbにおいてレーザダイオード4の発光強度を
表す電圧V2が供給されると、画像信号S2’の電圧V
2と、反転入力端子に入力されているI−V変換器4
6’の出力電圧との差に比例した電圧を出力する。V−
I変換器34は、この出力電圧を電流に変換し、ホール
ドコンデンサ38を充放電する。ここで、差動アンプ3
0の出力電圧が正のときはコンデンサ38は充電され、
逆に差動アンプ30の出力電圧が負のときはコンデンサ
38は放電される。
【0051】V−I変換器42はこれらホールドコンデ
ンサ38の電圧を入力とし、その電圧に比例した値の電
流をレーザダイオード4に流す。そして、レーザダイオ
ード4は流れる電流の大きさに対応した強度のレーザ光
を発生する。これらのレーザ光は上述のようにビームス
プリッタ10により、走査レーザビームL3および検出
用レーザビームL4に分割され、検出用レーザビームL
4はレンズ52により収束され、さらに絞り56によっ
て適切に強度が調節された後、フォトダイオード48に
入射する。
【0052】その結果、フォトダイオード48には入射
したレーザビームの強度に対応した電流が流れ、I−V
変換器46’はフォトダイオード48を流れる電流をそ
れぞれ電圧に変換し、フィードバック電圧として差動ア
ンプ30の反転入力端子に供給する。そして、差動アン
プ30は、上述のように、画像信号S2’と、これら反
転入力端子に供給された電圧との差に比例した電圧を出
力する。
【0053】すなわち、ある電圧V2の画像信号S2’
が差動アンプ30に入力されると、そのときレーザダイ
オード4が発生するレーザ光の強度がフォトダイオード
48によって検出され、その検出結果にもとづいて、レ
ーザダイオード4の発光強度が画像信号S2’の電圧V
2に対応する値となるようにフィードバック制御され
る。このようなAPCにより、レーザダイオード2の場
合と同様に、レーザダイオード4が発生するレーザ光の
強度は速やかに画像信号S2’の電圧V2に対応した強
度となり、優れた応答性と良好な直線性が得られる。
【0054】また、D/A変換器82から白レベルを設
定するための電圧がI−V変換器46’の反転アンプ6
2に入力されているが、これはI−V変換器44’の場
合と同様の理由によるものであり、レーザダイオード4
の発光強度に関する上述のようなAPCにおいて、レー
ザダイオード2に係わる白レベル設定の影響を受けない
ようにするためである。
【0055】なお、上述したI−V変換器44’、4
6’、差動アンプ28、30、V−I変換器32、3
4、コンデンサ36、38、V−I変換器40、42に
より本発明に係わる帰還制御手段が構成されている。
【0056】このようなAPCのもとでレーザダイオー
ド2、4から出力され、さらにビームスプリッタ10に
よる分割により生成された2本の走査レーザビームL
1、L3は、シリンドリカルレンズ14を通じてポリゴ
ンミラー16に入射し、偏向されて不図示の感光ドラム
の表面に、図5の(B)に示すように2本の走査線を形
成する。図5中、LN1が走査レーザビームL1により
形成される走査線であり、LN2が走査レーザビームL
3により形成される走査線である。これら2本の走査線
の間隔は、図4に示したように、レーザ光源を構成する
2本の光ファイバ2A、4Aの先端部における、矢印D
の方向での間隔に対応している。なお、図5中、矢印B
は主走査の方向を表している。
【0057】図5の(B)において、P1、P2はそれ
ぞれ各走査線LN1、LN2上の同一の位置に配置され
る1つの画素を表している。すなわち、画素P1が走査
線LN1の上流側端部からn番目の画素であれば、画素
P2も走査線LN2の上流側端部からn番目の画素であ
る。これらの画素P1、P2の濃度は、図3に示したク
ロックCLKのn番目の周期における画像信号S1’、
S2’の電圧V1、V2によって決定される。しかし、
既に説明したように、クロックCLKの各周期において
前半の期間taで対応する画像信号S1’の電圧V1が
与えられ、後半の期間tbで対応する画像信号S2’の
電圧V2が与えられるので、これらの電圧が与えられる
タイミングは1/2Tの時間だけずれている。従って、
図4に示したように、光ファイバ2A、4Aの先端部が
距離Δだけずれていなかったとすると、図5の(A)に
示すように、画素P2は画素P1より進んだ位置に配置
されることになる。しかし、このマルチビーム光走査装
置300では、図4に示したように、光ファイバ2A、
4Aの先端部が距離Δだけずらせて配置されているの
で、上記ずれは補正され、図5の(B)に示したように
2つの画素P1、P2は走査線方向で同一の位置に配置
される。
【0058】このように本実施例のマルチビーム光走査
装置300では、2つのレーザダイオード2、4が発生
するレーザ光を、収束させ、分割し、さらにフォトダイ
オードに導く光学系を共通化し、そしてフォトダイオー
ドも共通化したので、2本のレーザビームにより2本の
走査線を同時に形成するにもかかわらず、1組の上記光
学系およびフォトダイオードを設けるのみでよく、装置
の低コスト化および小型化を実現できる。
【0059】なお、上記位置ずれの補正は、図4のよう
な構造とする以外にも、単純に隣接配置したレーザダイ
オード全体、あるいは光ファイバ全体を光軸に平行な直
線の回りに所定の角度だけ回転させる構造としても実現
できる。さらに、適切な光学系を用いて2本の走査レー
ザビームL1、L3の位置を相対的に移動させることに
よっても行うことができる。また、上記実施例では2本
のレーザビームを用いる場合を説明したが、さらに多数
のレーザビームを用いて同時に多数の走査線を形成し、
一層の高速化を図ることも可能である。例えば3本のレ
ーザビームを用いる場合には、クロックCLKの1周期
Tを3等分し、それぞれの期間で、上述の場合と同様に
して、各レーザビームごとのAPCを行う構成とすれば
よい。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、所定の周
期で出力される画素データによりレーザビームを強度変
調し該変調されたレーザビームにより走査面を走査露光
する光走査装置であって、前記走査面上に平行な複数の
走査線を同時に形成するレーザビームをそれぞれ生成す
る複数のレーザ光源と、前記各レーザ光源が前記画素デ
ータで変調される強度信号により発光する発光タイミン
グを前記所定の周期内において互いに異なる位相で制御
するタイミング制御手段とを備える構成とした。また本
発明は、前記タイミング制御手段による異なるタイミン
グで発光することにより生じる各レーザ光源走査線上に
おける各レーザビームの照射位置を該レーザビームの副
走査方向に並ぶように補正する位置補正手段を更に備え
る構成とした。また本発明は、前記複数のレーザ光源が
それぞれ生成する前記レーザビームの一部が入射する光
センサと、前記複数のレーザ光源のそれぞれに対して供
給される複数の強度信号と、前記光センサの出力信号と
に基づいて前記複数のレーザ光源が生成する各レーザビ
ームの強度を、前記複数の強度信号にそれぞれ対応する
強度に調整する帰還制御手段とを更に備える構成とし
た。
【0061】従って、本発明のマルチビーム光走査装置
では、複数のレーザ光源が発生するレーザ光を、収束さ
せ、分割し、さらに光センサに導く光学系を共通化し、
そして光センサも共通化することができ、複数のレーザ
ビームにより複数の走査線を同時に形成するにもかかわ
らず、1組の上記光学系および光センサを設けるのみで
装置を構成できる。その結果、装置の低コスト化および
小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるマルチビーム光走査装置の一例を
示すブロック図である。
【図2】本発明によるマルチビーム光走査装置の一例に
おける他の構成要素を示すブロック図である。
【図3】本発明によるマルチビーム光走査装置の一例に
おけるタイミングの制御を説明するためのタイミングチ
ャートである。
【図4】本発明によるマルチビーム光走査装置の一例を
構成するレーザ光源を詳しく示す斜視図である。
【図5】本発明によるマルチビーム光走査装置の一例に
おいて形成される走査線と画素を示す説明図である。
【図6】従来のマルチビーム光走査装置を示すブロック
図である。
【図7】図6のマルチビーム光走査装置における信号の
タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
2、4 レーザダイオード 2A、4A 光ファイバ 5 取り付け片 5A 段部 6、8 コリメートレンズ 52、54 レンズ 10、12 ビームスプリッタ 22 ポリゴンモータ制御回路 14 シリンドリカルレンズ 16 ポリゴンミラー 18 fθレンズ 24 位置検出回路 26 ミラー 28、30 差動アンプ 32、34、40、42 V−I変換器 36、38 ホールドコンデンサ 44’、46’ I−V変換器 48、50 フォトダイオード 60 I−V変換回路 62 反転アンプ 64、66 オペアンプ 68、70、72、74、76 抵抗 78A クロック発生部(タイミング制御回路) 78B NOTゲート(タイミング制御回路) 80 CPU 82、84、86、88、92、94 D/A変換器 90、91 画像メモリ 96、98 加算器 100 レーザプリンタ制御部 110 信号生成部 200、300 マルチビーム光走査装置

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の周期で出力される画素データによ
    りレーザビームを強度変調し該変調されたレーザビーム
    により走査面を走査露光する光走査装置であって、 前記走査面上に平行な複数の走査線を同時に形成するレ
    ーザビームをそれぞれ生成する複数のレーザ光源と、 前記各レーザ光源が前記画素データで変調される強度信
    号により発光する発光タイミングを前記所定の周期内に
    おいて互いに異なる位相で制御するタイミング制御手段
    と、 を備えていることを特徴とするマルチビーム光走査装
    置。
  2. 【請求項2】 前記各レーザ光源の発光タイミングは、
    前記所定周期Tをレーザ光源数nで割ったT/n周期ず
    つずれていることを特徴とする請求項1記載のマルチビ
    ーム光走査装置。
  3. 【請求項3】 前記タイミング制御手段による異なるタ
    イミングで発光することにより生じる各レーザ光源走査
    線上における各レーザビームの照射位置を該レーザビー
    ムの副走査方向に並ぶように補正する位置補正手段を更
    に備える請求項1記載のマルチビーム光走査装置。
  4. 【請求項4】 前記複数のレーザ光源がそれぞれ生成す
    る前記レーザビームの一部が入射する光センサと、前記
    複数のレーザ光源のそれぞれに対して供給される複数の
    強度信号と、前記光センサの出力信号とに基づいて前記
    複数のレーザ光源が生成する各レーザビームの強度を、
    前記複数の強度信号にそれぞれ対応する強度に調整する
    帰還制御手段とを更に備える請求項1記載のマルチビー
    ム光走査装置。
  5. 【請求項5】 前記複数のレーザ光源の各走査線上にお
    ける各レーザビームの照射位置は、そのレーザビームの
    前記走査面に対する向きを調整することで補正される請
    求項1または3記載のマルチビーム光走査装置。
  6. 【請求項6】 前記位置補正手段は、前記走査面に入射
    する各レーザビームの位置を変更する光学系である請求
    項1または3記載のマルチビーム光走査装置。
  7. 【請求項7】 前記レーザ光源はレーザダイオードによ
    り構成されている請求項1から6のいずれかに記載のマ
    ルチビーム光走査装置。
  8. 【請求項8】 前記レーザ光源はレーザダイオードと、
    前記レーザダイオードが生成するレーザ光を導く光ファ
    イバとにより構成されている請求項1から6のいずれか
    に記載のマルチビーム光走査装置。
  9. 【請求項9】 前記レーザ光源と前記光センサとの間に
    配置され、前記光センサに入射するレーザビームの強度
    を調整する入射光強度調整手段をさらに備えた請求項1
    記載のマルチビーム光走査装置。
  10. 【請求項10】 前記入射光強度調整手段は、前記光セ
    ンサに入射する前記レーザビームの光路上に配置された
    可変絞りである請求項9記載のマルチビーム光走査装
    置。
  11. 【請求項11】 前記走査面は感光体であり、前記強度
    変調した前記レーザビームにより前記感光体表面を走査
    露光することにより、前記感光体表面に潜像を形成する
    請求項1記載のマルチビーム光走査装置。
  12. 【請求項12】 前記光センサはフォトダイオードであ
    る請求項1記載のマルチビーム光走査装置。
  13. 【請求項13】 前記帰還制御手段は、前記フォトダイ
    オードに流れる電流を電圧に変換する変換手段を有し、
    前記電圧と前記強度信号の電圧とを比較することによ
    り、前記レーザ光源が生成する前記レーザビームの強度
    を調整する請求項12記載のマルチビーム光走査装置。
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