KR910009142B1 - 복수 광빔의 주사빔 주사간격을 가변으로 하는 제어수단을 구비한 광빔주사장치 - Google Patents

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Description

복수 광빔의 주사빔 주사간격을 가변으로 하는 제어수단을 구비한 광빔주사장치
제1도는 본원 발명의 일실시예를 나타내는 전체 구성도.
제2도는 본원 발명에 사용하는 빔위치 간격을 검출 및 제어하기 위한 광검출기 계통의 상세구성도.
제3도는 본원 발명 장치를 동작시키기 위한 주사제어계의 회로 구성도.
제4도는 본원 발명의 동작을 나타내는 타임차트.
본원 발명은 광주사장치, 특히 복수개의 광원을 사용하여 복수개의 빔을 병행 주사하는 장치에 관한 것이다.
종래의 레이저빔 프린터와 같은 광주사장치에서는 회전다면경이나 진동경을 고속으로 동작시켜서 광선주사를 실현하고 있다. 이 경우, 장치가 고속화, 고해상도화 됨에 따라서, 그 동작속도를 현저하게 높일 필요가 있으나, 한도가 있다. 이에 대처하기 위해 복수개의 광원을 사용하고, 복수개의 광선을 주사면상에서 동시에 병행주사시키고, 또한 각 빔간격을 일정하게 유지하는 광주사장치가, 예를들면 일본국 특개소 60(1985)-166916호 등에 제안되어 있다.
그러나, 이 종래 제안되어 있는 장치는 항상 주사빔간격을 미리 정해진 하나의 정상치로 유지하는 것을 목적으로 하는 것이며, 빔간격을 소망의 값으로 적당히 변경함으로써 기록밀도의 변경을 가능하게 하기 위한 배려는 전혀 되어 있지 않고, 따라서 프린터의 기록밀도를 소망하는 값으로 임의로 바꾸는 것은 곤란했었다.
본원 발명의 목적은 기록대상의 종류가 다른 경우(예를들면 형상이 단순한 문자와 복잡한 도형)에는 그 기록밀도를 변경하도록 하는 것, 즉 정보의 화소밀도를 변경시킴으로써, 그 정보를 고속 또한 고정밀도로 전송하고, 또는 프린트하는 것을 가능하게 한 보다 고성능의 광주사장치를 제공하는 것이다.
그래서 본원 발명 장치에 있어서는 복수의 광선에 의한 병행동시 주사뿐만이 아니고, 특히 문자나 도형을 기록, 표시할 때의 화소밀도를 소정의 값으로 변경할 수 있는 구성을 가진 광빔주사장치에 관한 것이다.
즉, 본원 발명의 광주사장치는, (1) 복수개의 광원, (2) 이 광원의 빔강도를 기록정보에 따라 온·오프 및/또는 강도변화하는 변조수단, (이하 강도변조수단이라 총칭함), (3) 이 강도변조된 복수개의 빔을 주사면상에서 병행주사하기 위한 주사수단, (4) 이 주사빔의 간격을 제어하고, 따라서 표시화소밀도를 가변으로 하는 빔간격가변수단 및 (5) 상기 기록정보의 화소밀도에 따라서 상기 강도변조수단의 변조주파수, 상기 주사수단에 의한 주사속도 및 주사빔간격을 각각 가변으로 하는 제어수단을 갖는 것이다.
그리고, 또한 본원 발명은 복수개의 빔 각각의 위치를 검출하는 검출소자와, 이 검출소자로부터듸 출력에 의해 제어되고, 각 빔의 광로중에 배치된 광로변환소자를 가지며, 이 검출소자의 수광영역을 후술하는 바와 같이 변경함으로써 주사빔의 간격을 가변으로 할 수 있는 특징을 갖는 것이다.
본원 발명의 광주사장치에서는 복수개의 광원 각각으로부터 출사되는 각 빔의 강도를 각각 기록정보에 따라 변조하고, 이 변조된 빔의 상호간격을 일정하게 유지하면서 주사면상을 병행주사하지만, 그때 미리 정해진 화소밀도에 따라 주사방향의 화소밀도에 대해서는 광강도의 변조주파수 및 주사방향과 직각방향의 화소밀도에 대해서는 주사속도의 값을 각각 조정해서 결정한다. 그리고, 각 빔의 간격을 검지하는 검출소자와 각 빔에 대한 광로를 변경하는 소자를 설치함으로써, 소정의 화소밀도에 대해서 주사면상에서 적정한 값(예를들면 화소밀도가 면면의 종방향과 횡방향이 균등하계 되게 한 값)이 되도록 빔간격을 변경, 제어할 수 있으므로, 화소밀도변환에 적합한 복수빔주사가 가능해지고, 항상 문자나 화상을 고품위로 기록할 수 있게 된다. 또한, 상기 대응은 고속 또한 안정으로 실시가능하다.
다음에, 실시예에 따라 본원 발명을 상세하게 설명한다.
제1도는 본원 발명의 일실시예를 나타낸다. 2개의 직선편광광(偏光光)을 발하는 광원(1a),(1b)을 사용하며, 또한 각각의 편광방향을 대략 직교배치(P, S편광)한다. 이들 광원에서 출사된 빔(4a),(4b)은 렌즈(2a),(2b), 광로변경소자(211),(212)(이것은 예를들면 미러(31),(32) 각각에 붙인 회전구동체를 차동증폭기(221),(223)의 출력(331),(332)에 의해 구동시키고, 따라서 광로를 변경시키는 것)을 장비한 미러(31),(32)를 경유해서 편광빔 스프리터(5)에 달한다. 이 빔스프리터(5)는 P편광광을 직진시키고, S편광광을 직각으로 굴곡시키는 작용을 하므로, 빔(4a),(4b)은 빔스프리터(5)를 통과후 대략 동일방향으로 진행하고, 상기 빔의 편향수단이 되는 회전다면경(6)과 주사렌즈(8)를 지나서 주사면(9)상에서 주사선(141),(142)로서 동시 병행주사를 행하게 된다.
주사빔검출기(15)는 빔주사마다 주사개시위치를 나타내기 위한 것으로서, 이 검출기(15)로부터의 출력은 도시생략하였으나, 기록(인쇄)데이터를 송출할 때의 동기신호로서 사용된다.
여기서, 주사선(141)과 (142)의 간격 d는 소정의 화소밀도에 대응하는 적정한 값으로 유지할 필요가 있다.
이를 위해 빔스프리터(5)에 입사한 빔(4a),(4b)의 일부를 빔위치제어용빔(101),(102)으로서 출력하고, 빔위치검출기(111),(112)에 입사한다. 이 검출기는 제2도에 나타내는 바와 같이 기본적으로는 주사와 직각인 방향으로 2분할된 것으로, 그 분할경계의 각각의 측의 조사광량을 광전변환해서 전기신호로서 출력할 수 있다. 따라서, 이 신호를 차동증폭기(221),(222)를 통해서 차분(差分)신호를 만들어, 광로변경소자(331),(332)에 각각 가하고, 이 차분신호가 항상 0이 되도록 미러(31),(32)의 경사를 조정하면, 제어용빔(101),(102)을 검출기(111),(112) 각각의 분할경계를 중심으로 하는 위치에 안정화할 수 있다.
그리고, 제2도 도시의 검출기(111)에 있어서, 리드선단부 C를 단부 A 및 단부 B에 접촉하지 않는 상태로 하는 동시에, 스포트(601)에 의해 생기는 출력(331)을 0으로 하고, 또한 검출기(112)에 있어서는 스포트(602)에 의해 생기는 출력(332)을 0으로 한다. 그와 같은 경우에 있어서는 검출기(111)와 (112)와의 상호배치는 제1도 도시의 주사면(9)위의 주사빔 간격 d에 맞도록 정해져 있으므로 제어용빔(101) 및(102)의 위치를 안정화하게 되고, 이 경우의 주사빔(141) 및 (142)의 간격 d는 일정치로 유지할 수 있다.
제3도는 상기 광학계를 동작시키기 위한 주사제어계(24)(제1도에도 도시되어 있음)의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 화소밀도의 변경은 제어계(16)로부터의 도트밀도변경명령(17)에 의해 행해진다.
여기서, 주사면(9)의 빔의 이동속도를 일정하게 해두고, 화소밀도의 변경을 도모하는 경우에 있어서, 빔주사방향과 이것에 직교하는 방향으로 나누어서 생각하면 다음과 같이 된다.
먼저 주사방향에 관해서는 화소신호에 대한 빔강도의 변조펄스폭의 조정에 의해 노광면적을 연결함으로써 화소밀도의 변경이 가능하다. 이를 위한 신호(301),(302)는 주사제어계(24)로부터 빔강도변조계(201),(202)에 송출된다. 이 경우, 도트밀도변경명령(17)에 의해 발진기(431),(432)로부터의 발진주파수(fD1),(fD2)중 어느 한쪽을 선별기(44)로 선별한다. 이어서, 데이터메모리(421),(422)로부터 기록(인쇄)데이터가 선별된 주파수로 각각의 빔강도변조계(201),(202)로 송출되고(301,302), 레이저광을 소정의 속도로 온·오프시킨다.
그리고, 주사와 직교방향의 화소밀도의 변경은 광편향용의 회전다면경(6)의 회전구를 변경할 필요가 있다.
이를 위해서는 도트밀도변경명령(17)에 따라 주사제어계(24)내에서 회전경구동용주파수(fM1),(fM2)에 대해서 선별기(47)로 선별하고, 이 선별된 주파수를 구동펄스회로(48)에 통과시킨다. 그래서, 회전속도제어용 클록펄스를 형성하여 회전경구동전원(23)을 동작시켜서 적정한 회전속도로 하고, 소정의 주사회수를 실현한다.
그러나, 복수빔, 예를들면 2개의 빔(141)과 (142)를 동시에 주사하는 경우에는 이 복수의 주사빔 상호간의 간격 d를 화소밀도변경에 알맞는 부분(미리 설정해둠)만 변화할 필요가 있다. 이를 위해서는 빔위치검지용의 한쪽의 검출기(111)의 분할경계(다음에 설명함(53) 및 (54))를 주사빔간격에 대응시켜 이동시키면 된다.
이 경우의 동작도 주사제어계(24)를 통해서 도트밀도변경명령(17)에 의해 행해진다. 이를 위한 검출기 계통을 제2도에 나타낸다. 이것은 주사빔 간격 d을 2종류 변화시킨 경우의 예이다. 검출기(111)는 빔(101)용이며, 그 스포트(601)의 위치를 검출한다. 검출기(111)는 5분할의 광검출부(511)~(515)로 구성된다. 이중, (511)과 (512) 및 (514)와 (515)는 각각 리드선(56),(57)으로 전기적으로 접속되고, 이어서 차동증폭기(221)에 결합되어 있다. 또한, 검출부(513)의 리드선단부 C는 주사제어계(24)로부터의 신호(31)에 의해 A 또는 B에 선택적으로 결합되도록 되어 있다. 지금, C가 A에 접속되었을때 검출기(111)는 분할경계(53)을 분할라인으로 하는 2분할검출기로서 작용하고, 이때의 차분신호에 대한 서보제어에 의해 빔스포트는 검출기(111)위에 있어서 제2도 도시의 점선으로 표시(611)하는 위치에서 안정된다. 한편, 검출기(112)는 검출부(521)와 (522)로 이루어지는 2분할검출기로 분할경계(58)를 중심으로 해서 빔스포트(602)는 안정화된다.
이때, 2개의 검출기의 분할경계(53)과 (58)의 간격은 P2이며, 이 값에 대응해서 주사면상의 주사빔(141),(142)의 간격 d이 정해진다. 다음에, 주사제어계(24)로부터의 신호(31)에 의해 C를 B에 접속했을때에는 검출기(111)는 분할경계(54)를 분할라인으로 하는 2분할검출기로서 작용한다. 이때의 차분신호에 대한 서보제어에 의해서 빔스포트는 (601)의 위치에서 안정화된다. 이때의 검출기계통에서의 2개의 빔스포트간격은 P1이 되고, 이에 대응해서 주사면상의 빔간격 d도 다른 값을 취할 수 있다.
상기와 같이 해서, 복수의 빔주사의 경우 화소밀도 또는 인쇄도트 밀도의 변환을 행하는 경우 적정한 주사빔간격을 항상 유지할 수 있다.
제4a도~제4h도는 본원 발명의 주사광학계를 동작시킬때의 타임차트이다.
제4a도는 2종류의 화소밀도(도트밀도포함)(51),(52)의 상태를 나타내고, 이들중 하나를 선택한다. 제4b도는 제4a도의 상태에 추종해서 변하는 제2도에 나타내는 빔위치제어용검출기(111)의 안의 분할부(513)의 접속상태를 나타낸다(신호(31)에 상당). 제4c도는 제4a도의 상태에 추종해서 변하는 회전다면경(6)의 구동주파수(fM1), 또는 (fM2)의 상태를 나타낸다(신호(32)에 상당). 또한, 레이저변조주파수(fD1) 또는 (fD2)도 같이 선택된다. 제4d도 및 제4e도는 각각 레이저의 변조신호를 나타낸다((301),(302)에 상당). 이중에서, m,m′부는 기록(인쇄)해야 할 패턴의 신호파형을 나타내고, 변조주파수는(fD1) 또는 (fD2)이다.
주사주기는 회전경회전수와 일정한 관계로 정해지고, K는 이것을 나타내는 상수이다. g,g′부에서는 각 주사마다의 빔위치검출을 하기 위해 레이저를 온(점등)하고 있다. 제4f도는 광검출기(15)로 출력되는 주사빔 위치검출 신호파형이며, 기록(인쇄)패턴을 나타내는 도트신호의 송출타이밍을 정하기 위한 동기신호이다.
제4g도, 제4h도는 주사빔간격을 안정화하기 위해 사용하는 샘플치제어(Sampled-data Control)계의 샘플링 및 홀드시간을 나타낸다((331),(332)에 대응). TS1,TS2는 샘플링시간, TH1,TH2는 홀드시간을 나타낸다. 레이저의 주사개시부근의 점등중(TS,4d,4e의 g,g′에 대응)에 주사빔간격의 검출 및 제어를 하고, 그것에 계속되는 시간(TH)에서는 상태를 홀드하고, 이 동작을 각 주사마다 반복한다.
본원 발명에 사용하는 광로변경소자(211),(212)의 구체예로서는 갈바노미러로 대표되는 전자력구동을 사용하는 것, 또한 미러 미조정용의 압전소자등 이미 널리 알려져 있는 것이 사용가능하다.
나아가서는, 화소밀도의 값에 따라서는 주사면상의 빔스포트경을 변경할 필요가 있으나, 그때에는 빔파워 조정등의 수단을 본원 발명과 조합해서 사용하면 된다.
그리고, 상기 설명에서는 2개의 빔을 주사할 경우에 대해서 기술하였으나, 본원 발명은 다시 다수개의 빔주사에 대해서도 적용가능하다.
상기와 같이, 본원 발명에 의하면 복수광원을 사용한 복수개의 빔주사에 있어서, 주사빔간격을 소정의 값으로 변경할 수 있으며, 또한 안정되게 유지하는 수단을 설치했으므로, 동일장치로 화소밀도변환 또는 인쇄도트밀도변환을 행해서, 화상을 구성할 때에 고품질의 화상을 만들 수 있다. 더우기, 이들의 동작이 기계적 조정등 귀찮은 조작을 필요로 하지 않는 전기적인 조정으로 할 수 있으므로, 고도의 조정을 필요로 하는 일없이 비교적 용이하게 실행할 수 있으므로, 고성능 또한 취급이 용이한 광주사장치를 실현할 수 있는 점에서 본원 발명은 현저한 효과를 거두는 것이다.

Claims (4)

  1. 복수개의 광원과, 상기 광원의 빔강도를 기록정보의 화소밀도에 따라서 변화하는 빔강도변조수단과, 상기 빔강도변조된 복수개의 빔을 주사면상에서 병행주사하기 위한 주사수단과, 상기 복수개의 주사빔 상호간의 간격을 제어하는 빔간격제어수단과, 상기 기록정보의 화소밀도에 따라서 상기 빔강도변조수단의 변조주파수, 상기 주사수단에 의한 주사속도 및 주사빔간격을 가변으로 하는 제어수단을 주진 것을 특징으로 하는 광빔주사장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 빔 각각의 위치를 검출하는 위치검출소자와, 이 검출소자로부터의 출력에 의해 제어되는 동시에 상기 복수빔 각각의 광로중에 배치된 광로변환소자와, 상기 검출소자의 수광영역을 선택변경함으로써 주사빔의 간격을 가변으로 하는 것을 특징으로 하는 광빔주사장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수개의 빔의 각각의 위치를 검출하기 위한 검출소자로서, 동일기반상에 이 복수개의 빔의 각각에 독립해서 대응하도록 형상하고, 또한 최소한 1개의 빔에 대한 검출소자에 대해서는 3개 이상의 독립된 광검지소자로 이루어지는 분할형 광검출소자인 것을 특징으로 하는 광빔주사장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 3개 이상의 다분할의 광검출부를 5개의 광검출부에 의해 구성하는 동시에, 병렬로 배열된 5개의 광검출부중 양측부에 배열되는 각각 2개의 광검출부를 전기적으로 접속해서 얻어지는 2개의 단부 A,B를 설치하고 또한 상기 5개의 광검출부중 중간부에 배치된 광검출부에 전기적으로 인도되는 단부 C를 배설하고, 단부 C를 개방, 단부 A 또는 B와 접촉한 각 상태를 검출함으로써 병행주사빔 상호간의 간격을 제어하는 것을 가능하게 한 것을 특징으로 하는 광빔주사장치.
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