JPS6023538B2 - 動作状態検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はしーザ等のビームを用いた情報形成装置（情報
記録装置及び情報表示装置を含む）において光ビームの
動作状態をチェックできる光ビーム動作状態検知装置に
関する。

従来用いられてきたレーザー光等の光ビームを用いた情
報形成装置に於いては、光ビームの発振、走査、変調が
正常であるか否かを、検知する確認装置を有していない
のが一般的であり、従って光ビームの動作の信頼性の点
に関し問題があった。

例えば変調されないままの光ビームが偏向走査されると
、これを記録媒体又はスクリーンに入射せしめても、情
報化された像が全く得られない。又走査光学系や結像光
学系等の光学系が光ビームの通過又は走査に対して適正
に調整できていないと、光ビームが記録媒体又はスクリ
ーンの所定位置に到達しないという欠点を有していた。
更に、レーザーの発振器等の光ビーム発振器そのものに
欠陥があると、光ビームの発生がなされず結果的に光ビ
ームを利用した記録や表示がおこなわれない。前記確認
装置として、前記３者の状態をそれぞれ独立に確認する
装置が考えられる。

例えば、光ビームの発振状態は、発振された光ビームの
１部を検出しその強度により確認し、変調状態は、変調
すべき信号と変調された光ビームの状態を比較すること
により確認し、走査状態は、走査光学系の正常な動きを
もって確認する装置である。

この装置では確かにそれぞれの状態を確実にチェックは
できるがこの装置を具体的に実現しようとすると難しい
問題が多くある。例えば変調状態をチェックするための
比較といっても実際にどのように比較したらよいかとい
う問題がある。光ビームを変調する手段（例えばＡＯ変
調キ）には、入力信号に対する大きな遅延（この遅延は
立上りと立下りで異る）が存在するため、入力信号と検
出信号は必ずしも一致はしない。又走査状態を確認する
と言ってもそれを具体化する手段は難しい。又その問題
として、３者の状態をそれぞれ独立にチェックするため
に３種の確認装置を設けねばならない。光ビームの発振
、走査状態をチェックする装置としては本出願人が既に
特顔昭５０−１８５２７で１つの装置を提示している。

この装置は、走査ビームの同期信号を得るために感光媒
体の側端に設けたビーム検出器からの検出信号が、周期
的に繰り返されることを確認することにより、ビームの
正常状態をチェックするものである。この装置は、光ビ
ームの発振、走査状態を、簡便な方法で確認できるとい
う優れた特徴をもつ。しかしながら光ビームの変調状態
をチェックすることは、できない。例えば光ビームが変
調されず。ＯＮ‘こなったままだとするとこの場合も前
記ビーム検出器からは、周期的な信号を得ることができ
るため、変調状態の不良を発見することはできない。本
発明はかかる従前の欠点を除去するものにして、変調状
態の不良等光ビームの動作状態をチェックできるもので
ある。

すなわち本発明は、変調信号の印加により該変調信号に
より変調されたビームを形成するビーム形成手段、前記
ビーム形成手段により形成したビームが照射される被照
射部材、前記被照射部村上に情報を形成する為の情報信
号を前記ビーム形成手段に印加する第１の印加手段、前
記情報信号の有無にかかわらず所定周期毎に変調信号を
前記ビーム形成手段に印加する第２の印加手段、前記ビ
ーム形成手段より導出されたビームを検出するためのビ
ーム検出手段、前記ビーム検出手段により前記ビームの
強度変化が所定期間内に発生しなかったことを検知する
検知手段、とを有する動作状態検知装置を提供すること
を目的とするものである。又本発明による装置は従来の
記録又は表示装置に簡単な電子回路等を追加するだけで
実現出来るものである。

以下、本発明に係る光ビーム動作状態検出装置の実施態
様を図面を参照して詳細に説明する。

第１図第２図は、本発明に係る１実施態様の基本的な構
成を模式的に示した図である。レーザ発振器１より発振
されたレーザビームは、反射ミラー２を介して変調器３
の入力閉口に導かれる。

反射鏡２は、装置のスペースを小さくすべ〈光路を屈曲
させるために挿入されるもので、必要なければ、除去さ
れるものである。変調器３には、公知の音響光学効果を
利用した音響光学変調素子又は、電気光学効果を利用し
た電気光学素子が用いられる。変調器３において、レー
ザビームは、変調器３への入力信号に従って、強弱の変
調を受ける。

また、レーザ発振器１が、半導体レーザの場合、あるい
は、ガスレーザ等においても電流変調が可能な型あるい
は、変調素子を発振光路中に組み込んだ型の内部変調型
のレーザを使用するにあたっては、変調器３は省略され
直接ビームエキスパンダー４に導かれる。変調器３から
のレーザビームはビームエキスパンダーにより平行光の
ままビーム径が拡大される。

さらに、ビーム径が拡大されたレーザビームは鏡面を複
数個有する多面体回転鏡５に入射される。多面体回転鏡
５は高精度の軸受（例えば、空気軸受）に支えられた軸
に取り付けられ、定速回転（例えばヒステリシスシンク
ロナスモータ、ＤＣサーボモータ）のモータ６により駆
動される多面体回転鏡５により、水平に掃引される。レ
ーザビーム９はｆ−８特性を有する結像レンズ７により
、感光ドラム１０上にスポットとして結像される。一般
のレンズでは、光線の入射角ａの時、像面上での結像す
る位置ｒについて、ｒ：ｆ・ねｎ８−【１｝（ｆ：結像
レンズの焦点距離）なる関係があり、本実施例のように
、回転一定の多面体回転鏡５により、反射されるレーザ
ビーム９は結像レンズ７への入射角が、時間と共に一次
関数的に変化する。従って、像面たる感光ドラム１０上
での結像されたスポット位置の移動速度は、非直線的に
変化し一定ではない。すなわち、入射角が大きくなる点
で移動速度が増加する。従って、一定時間間隔で、レー
ザビームをオンして、スポット列を感光ドラム１０上に
描くと、それらの間隔は両端が、中央部に比較して広く
なる。この現象を避けるため、結像レンズ７は、ｒ＝ｆ
・ａ−‘２’ なる特性を有するべく設計される。

この様な結像レンズ７をｆ−８レンズと称する。

さらに、平行光を結像レンズでスポット状に結像させる
場合、そのスポット最小型ｄｍｉｎは、ｄｍｉｎ＝ｆ会
−細い綿腿ン柳総距離 入；用いられる光の波長 Ａ；結像レンズの入射開□ で与えられ、ｆ，入が一定の場合Ａを大きくすればより
４・さし、スポット径ｄｍｉｎが得られる。

先に述べたビームエキスパンダー４は、この効果を与え
るために用いられる。従って、必要なｄｍｉｎがレーザ
発振器のどーム径によって得られる場合にはビームエキ
スパンダー４は省略される。ビーム検出器８は、小さな
入射スリットと、応答時間の遠い光電変換素子（例えば
ＰＩＮダイオード）から成る。ビーム検出器８は掃引さ
れるレーザビームの位置を検出し、この検出信号をもっ
て、感光ドラム上に所望の光情報を与えるための変調器
３への入力信号のスタートのタイミングを決定する。こ
れにより、多面体回転鏡５の各反射面の分割精度の誤差
および、回転ムラによる、水平方向の信号の同期ずれを
、大中に軽減でき、質の良い画像が得られると共に、多
面体回転鏡５及び駆動モーター６に要求される精度の許
容範囲が大きくなり、より安価に製作できるものである
。上記のごとく、偏向、変調されたレーザビーム９は、
感光ドラム１０‘こ照射され、電子写真処理プロセスに
より頭像化された後、普通紙１１に転写、定着されハー
ドコピーとして出力される。本実施例に適用される電子
写真プロセスとして、本出願人の特公昭４２一２３９１
ぴ号公報に記載されたプロセス、特公昭４２一１９７４
８号公報に記載されたプロセス、更に特公昭４３−２４
７４８号公報に記載されたプロセスがある。又上記電子
写真プロセスに限定されることなくあらゆる電子写真プ
ロセスに適用可能である。ビームェクスパンダ４と、多
面体回転鏡５の間には半透明ミラー（ビーム分割器）１
２を設け、光ビームの１部を取り出し、モニタ用光検出
器１３により分割された光の状態を光検出する。

モニタ用光検出器１３への光入力に際して、前記ミラー
１２と光検出器１３との間に集光レンズビーム集光器１
４を設けてもよい。なお、ビーム分割器１２の設置場所
は、前記の他、変調器３とビームェクスパンダ４の間で
あってもよい。

具体的なチェック装置について説明するに先だち、先づ
、本発明を適用する記録装置がコンピュータからの図形
、文字情報を受け取り、本実施態様（第１図、参照）に
示した装置にて、所望のハードコピーを作製するまでの
動作を、第３図を参照しながら説明する。コンピュータ
２１からの情報は直接あるいは、磁気テープ、滋気ディ
スク等の記憶媒体を介して、第３図に示したブロック回
路を包含する装置のインターフェイス回路２２に定めら
れたフオーマツトで入力される。コンピュータからの種
々の命令は、インストラクション実行回路２４で解読さ
れかつ実行される。データはデータメモリ２３に一定の
重づつ貯えられる。データの形式は、文字情報の場合に
は、２進コードで与えられ、図形情報の場合には、図形
を構成する画素単位のデータである場合又は、図形を機
成す線のデータ（いわゆるベクトルデータ）である場合
がある。これらのモードは、デー外こ先立って指定され
、ィンストラクション実行回路２４は、前記指定モード
‘こ従って、データを処理する様にデータメモリ２３，
ラインデータジェネレータ２６を制御する。ラインデー
タジヱネレータ２６では１スキャンライン分の最終デー
タを発生させる。すなわち、データが文字コードで与え
られた時は、キヤラクタジェネレー夕２５から文字パタ
ーンを読み出し、１行分の文字パターンを並べてバッフ
ァするか、或いは一行分の文字コードをバツフアし逐次
キヤラクタジェネレー夕２５より文字パターンを読み出
して１スキャンライン分のレーザ光を変調するためのデ
ータを順次作成する。

データが図形情報である場合にも、データをスキャンラ
インデータに変換して順次１ラインスキャン分のレーザ
光を変調するためのデータを作り出す。１スキャンライ
ン分のデータは、１スキャンライン分の画素数に等しい
数のビット数を持つシフトレジスタ等からなるラインバ
ッファ２７およびラインバッファ２８に、バッファスイ
ッチ制御回路の制御により交互に入力される。

さらに、ラインバッファ２７およびラインバッファ２８
のデータは、ビーム検出器８からのビーム検出信号をト
リガ信号として、１スキャンライン分１ビットずつ順次
読み出され、変調器制御回路３１に加えられる。

１つの反射面が、感光ドラム上を回転方向に垂直な線に
沿って走査する間に、ラインバッファに貯えられた１ス
キャンライン分のデータが変調器３に加えられ、１スキ
ャンラインの明暗のパターンが感光ドラム８に与えられ
る。

ラインバッファ２７，２８からは、バッファスイッチ制
御回路２９の制御により交互に読み出される。これらの
時間的関係を第４図に示す。すなわちラインバッファー
の片方から読み出している時、他方のラインバッファへ
書き込んでいる。この方式により、多面体回転鏡が感光
ドラム上を掃引するのに、一つの反射面と次に続く反射
面への間隔が非常に短い時に、もれなくデータを変調器
に加えることができる。１スキャンラインを走査する間
に、感光ドラムは定速回転を続け、適当なスキャンライ
ン間隔分だけ移動する。

さらに、プリンタ制御回路３３は、ィンストラクション
実行回路２４からのスタート命令を受けると、プリンタ
２０の動作を開始させると共に、プリンタレディの信号
をィンストラクション実行回路２４に返す。変調器３に
信号が加えられ、感光ドラムへ−頁の最初のデータが書
き込まれると、この書き込まれたデータが、転写位置に
於いて、丁度ページの頭の部分に転写されるべく、タイ
ミングを取って、記録紙１１が給紙機構により送り出さ
れる。かくして、コンピュータ２１からの文字、図形情
報は、普通紙上に鮮明なハードコピーとして出力される
。

次に、モニタ用光検出器１３によって得られた光検出信
号により、いかにして光ビームの動作状態を検知するか
を、第５図〜第８図を用いて更に詳細に説明する。

第５図は本発明に係る動作状態検知装置を示すフロック
線図であるが、第１〜第３図と同一の番号を付した部分
は第１〜３図で説明したのと同様の部材より成るもので
ある。

ここで４０で示すのが、本発明の一部を構成するビーム
チェック回路である。

このビームチェック回路４０の説明に入る前にＬ前記ビ
ーム検出器８及び変調器制御回路３１の動作について更
に詳しく説明するならば、記録情報に応じてビームをＯ
Ｎとすることにより情報の記録を行い、ビームのＯＦＦ
で記録を行なわない方式の記録装置であるときには、第
２図に示す感光ドラム８において、記録区域Ｗにおいて
記録信号が印加された以外の処でビームが照射されては
ならない。

一方、ビーム検出器８でビームを検出するには、少なく
ともビーム検出器でビームを検出するには「ビームが照
射されてなければならない。

従って変調器４に記録すべき信号が印放されるか、され
ないかには無関係に、少なくともビームがビーム検出器
８により検出されるまではビームが変調器４より導出さ
れる如く、該変調器４を制御しなければならないし、又
ビームが感光ドラム８上の感光区域Ｄを走査していると
きは、記録信号が印加されるまではビームが変調器４よ
り導出されない如く該変調器４を制御しなければならな
い。かかるビームの制御は、例えば本出願人が先に出願
した特糠昭５０−１４５４３号において、即に詳細に説
明した如く、行うことも出来るし、又、以下の如くも行
うことが出来る。

即ち、第７図に示す如くリトリガラプルモノマルチノゞ
ィブレ−夕４１（例えばＳＮ７４１２洲）のトリガー入
力に前記ビーム検出器８の検出出力（第６図ｍ）をＥＯ
力ロし、該マルチパイプレータ４１の出力パルス幅Ｗ．
を、第２図において、ビームがビーム検出器８より感光
ドラムを通過してしまう時間より大きく、かつ、ビーム
の１走査周期Ｔよりも小さくなる様に選ぶことにより第
６図｛２｝に示す如き信号をマルチパイプレータ４１よ
り得ることが出来る。

かかる信号はオアゲート４２により信号線４６上に印加
された記録信号第６図‘３ーと混合されて第６図４に示
す如き信号となり前記変調器４に印加されるものである
。なお、前記マルチパイプレータ４１は例えばＳＮ７４
１２１Ｎの如き単安定マルチパイプレータでもよい。

以上述べた如く、記録信号の存在の如何にかかわらず当
該ビームは必ず期間Ｔに１回変動されるものである。

前記ビームチェック回路４０として、第８図に示す如く
リトリガラブル、モノスティブル、モノマルチバィブレ
ータ、４３（例えばＳＮ７４１２洲）を用いるならば、
変調の状態、ビーム発生の状態を確認出来るものである
。但しこのマルチパイプレータ４３の出力パルス幅は前
記Ｔよりも大きくとっておく。即ち、変調器やビーム発
生器、ビーム検出器等が正確に動作しているならば、ビ
ームの１走査に必ず１回以上ビームは変調器より出射さ
れるので、光検出器１３の検出出力（第６図における‘
４｝と同じ波形である。）とトリガ信号として前記マル
チパイプレータ４３の入力信号線４４に印加するならば
、出力信号線４５には正常動作的（期間Ｔの間に変調信
号が存在している時）には第６図■に示す如く、高レベ
ルの出力信号を定常的に得ることが出来るものである。
しかしながらビーム検出器、変調器、ビーム発生器、走
査機構、等の故障によりビ−ムの変調が第６図【６１で
示す如く時情郡，で停止してしまったとしたら、前記マ
ルチパイプレータ４３により定められた一定時惜敗，を
経過しても変調信号が到来しないので、該マルチパイプ
レータ４３の出力は時間ｔ２において低レベルに変化す
るものである。

（第６図７｝に示す）従って、このマルチパイプレータ
４３の出力により警告装置を駆動するなり、又は記録装
置の停止を行う等することにより、各部における故障を
早期発見し得るものである。

以上説明した様に本実施例によれば、光ビームの正常な
発振状態、走査状態、変調状態等の動作状態を常時検出
してチェックできるものである。すなわち、情報の有無
にかかわらず一走査中に少なくとも１回光ビームのＯＮ
．ＯＦＦを行う手段を設けることにより、一走査中に少
なくとも一回の強度変調を有する光ビームを得、かつ前
記強度変調された光ビームを検出して、前記検出信号の
強度変化が、一走査期間内に少なくとも１度現われるこ
とを検知することにより、光ビームの正常な動作状態を
チェックすることができるものである。

なお、上記実施例においては、前記マルチパイプレータ
４３の出力バルブ幅Ｔ，をＴ＜Ｔ，＜２ｒとしたが、前
記マルチパイプレータ４３の両トリガの周期は必ずしも
ビームの１走査とする必要はなく、Ｔ．＜ｎＴとして任
意の長さとしてよいものである。

以上述べてきた実施例においては、記録方式として記録
情報が有るときはビームをＯＮとし、情報がないときは
ビームをＯＦＦする記録方式を採用している。

しかしながら他の記録方式としては、記録情報が有ると
きにはビームをＯＦＦ，記録情報がないときにビームを
ＯＮする記録方式がある。

かかる場合は記録情報が存在していないときは、ビーム
をＯＮ状態に継続するものであるので、光検出器１３か
らは一定レベルの検出信号が得られるのみであり、前の
実施例において述べた如き一走査に１回のビームのレベ
ル変化は生じない。

従って、かかる記録方式を用いる場合は、ビームの−走
査毎にビームのＯＮ−ＯＦＦを行う装置を付加すること
によりすでに説明した如きビームチェック回路をそのま
ま適用することが出来るもである。

即ち、第９図はこの様な記録方式を用いる場合の変調器
制御回路を詳細に示すものであるが、パルス幅Ｌのパル
スを導出するモノマルチバィブレータ４７（例えばＳＮ
７４１２１Ｎ）の入力信号線４８にビーム検出器８の出
力信号（第１０図‘１１）を印加し、このモノマルチバ
イブレータ４７の出力信号（第１０図‘２’）をＮＯＲ
ゲート４９′に印加すると共に、該ＮＯＲゲート４９の
他の入力には記録信号（第１０図｛３｝）を印加する。

従って該ＮＯＲゲート４９の出力線５０からは第１０図
４’に示す如き変調信号が得られるものである。従って
、ビームは記録信号の存在とは無関係に、一走査に１回
は必ず前記マルチパイプレータの出力で変調されるもの
であるので、前の実施例において述べた如きビームチェ
ック回路をそのまま用いることができるものである。

但し前記Ｔ２は第２図におＣ、て、ビームがビーム検出
器８を通過してドラムの始端Ｓ，に到達するよりも短い
期間に設定し、このマルチパイプレータ４７の出力によ
り感光ドラム１０上に記録がほどこされない様にする。

以上詳述した如く、本発明による動作状態検知装置によ
るならば、ビ−ム形成手段から導出された変調ビー−ム
を検知するものであるので、変調状態の不良等ビームの
動作状態をチェックできるものである。なお、上記実施
例においてはしーザ発生器と変調器は別個に説明したが
、これは半導体レーザ等を用いることにより１つに出釆
、又記録装置のみならず表示装置にも用いることが出来
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した記録装置の斜視図、第２図は
本発明を適用した記録装置の上面図、第３図は第１図、
第２図に示した記録装置の電気制御回路を示すブロック
線図、第４図は第３図の各部における波形図、第５図は
本発明を適用した記録装置の主要部を示すブロック線図
、第６図は本発明による動作状態検知装置の動作説明に
供する信号波形図、第７図は本発明に適用した変調器制
御回路を示す回路図、第８図は本発明に適用したビーム
チェック回路を示す回路図、第９図は本発明に適用した
他の実施例による変調器制御回路、第１０図は第９図に
示した変調器制御回路の動作説明に供する信号波形図、
ここで、１はしーザ発振器、３は変調器、５は多面体回
転鏡、８はビーム検出器、１川ま感光ドラム、１２はミ
ラー、１３は光検出器、４川まビームチェック回路、４
１はリトリガラブルモノマルチバイブレータ、４３はリ
トリガラブルモノステイブル、モノマルチバイブレータ
、４７はモノマルチバイブレータである。 豹２図 孫４図 孫ぅ図 図 へ船 図 ○ 縦 図 心 ※ 図 船 茶７図 豹８図 孫４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 変調信号の印加により該変調信号により変調された
   ビームを形成するビーム形成手段、前記ビーム形成手段
   により形成したビームが照射される被照射部材、前記被
   照射部材上に情報を形成する為の情報信号を前記ビーム
   形成手段に印加する第１の印加手段、前記情報信号の有
   無にかかわらず所定周期毎に変調信号を前記ビーム形成
   手段に印加する第２の印加手段、前記ビーム形成手段よ
   り導出されたビームを検出するためのビーム検出手段、
   前記ビーム検出手段により前記ビームの強度変化が所定
   期間内に発生しなかつたことを検知する検知手段、とを
   有することを特徴とする動作状態検知装置。