JPH01254911A - レーザ走査光学系における画素クロック発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ラスタ型のレーザ走査光学系における画素ク
ロック発生装置に関する。

従来技術 従来、この種のレーザ走査光学系は、レーザプリンタ、
レーザ製版機、レーザファクシミリ、デジタル複写機、
フライングスポットスキャナ等の機器において、光信号
の書込みや原稿情報の読取りに関連して、良く知られて
いる。

このような走査光学系において、走査のためのレーザビ
ームは、一般に、回転多面鏡等の偏向器で偏向走査させ
ている。このような光走査を適正に行なうためには、光
走査のタイミングをとるための同期信号が必要である。

そこで、一般には、レーザビームの走査光路上の走査開
始側であって画像範囲外となる位置に配置させた１つの
受光素子によりレーザビームを受光し、この受光素子に
より同期信号を得、この同期信号に同期してレーザビー
ムを画像情報により変調するようにしている。しかし、
このような方法では走査開始時のみの同期であるため、
画像終端部側では、レーザビーム走査用の偏向器の回転
ムラ、加工精度のムラ等により、光走査の速度ないしは
タイミングが必ずしも各走査毎に一定とはならない。こ
れにより、ドツト配列精度、即ち印字品質等が劣化して
してしまう。

この点、グレーティング（スリット、グリッド又はスケ
ールとも称される）を用いて画素クロックを発生させる
方法として、例えば特開昭６０−１０９６７号公報に示
されるものがある。これは、グレーティング（スケール
）の後方に散乱面を配設し、その散乱光を側面に配置し
た受光素子で受光して光電変換し、基準パルス信号を得
、これに位相同期させて画素クロックを発生させるもの
である。しかし、この方式の場合、散乱光を用いるため
、受光素子にて受光する光量が少なく、感度の高い特殊
な受光素子（例えば、フォトマルなど）が必要となる。

つまり、コスト高であり、かつ、半導体レーザに対し感
度の低いものである。

また、特開昭６０−７５１６８号公報によれば、凹面ミ
ラーアレイと複数の小径の受光素子（例えば、ビンフォ
トダイオード）とを用いる方式が示されている。そして
、これらの受光素子からの信号を加算し、そのまま画素
クロックとし、ＡＯＭを駆動させるものである。この方
式では記録密度と同じピッチの細かなグレーティングが
必要であるが、このようなグレーティングは製作が困難
でコスト高となる。

目的 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、低コス
トにして走査速度変動によるドツト配列精度の劣化を低
減させ得る、安定した画素信号変調用の画素クロックを
発生させるグレーティング方式のレーザ走査光学系にお
ける画素クロック発生装置を得ることを目的とする。

構成 本発明は、上記目的を達成するため、記録用レーザビー
ムと画素クロック発生用ビームとの光路内にこれらのレ
ーザビームを偏向させる偏向器を設け、偏向された前記
画素クロック発生用レーザビームの走査線上に記録密度
のＮ倍のピッチで透明部と非透明部とを形成したグレー
ティングを配置し、このグレーティングからの透過光を
光電変換する光電変換素子を設け、光電変換素子からの
基準パルス信号と位相同期してＮ逓倍された画素クロッ
クを発生するＰＬＬ回路を設けたレーザ走査光学系にお
ける画素クロック発生装置において、前記グレーティン
グを透過したレーザビームを走査線長に対応する長さに
列状に複数個のレンズ要素を配列した分割集光用のレン
ズアレイを設け、このレンズアレイの各レンズ要素によ
り集光されるビームを受光する前記レンズ要素数と同数
で各々のレンズ集光位置に配列された複数の前記光電変
換素子による受光部を設け、これらの光電変換素子から
の信号を加算する加算回路を設け、この加算回路からの
基準パルス信号入力を受けて画素クロックを出力するＰ
　Ｌ　Ｌ回路を設けてなり、さらには、画素クロック発
生用ビームによるグレーティング走査長を記録用レーザ
ビームによる記録走査長より長く設定し、基準パルス信
号を記録開始よりも先に発生させることを特徴とする。

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。第３図に本発明を適用した半導体レーザを
光源とするレーザ走査光学系による記録装置の一例を示
す。まず、２つの半導体レーザ（ＬＤ）１１．１２が設
けられている。半導体レーザ１１は画素信号により変調
される記録用レーザビームＰ１　を射出するものである
。半導体レーザ１２は画素クロック発生用レーザビーム
Ｐ、を射出する。これらの半導体レーザ１１，１２がら
射出されたビームＰ、、　　Ｐ、は各々コリメートレン
ズ１３．１４により平行光束化され、偏光ビームスプリ
ッタ１５により合成される。これらのビームはシリンダ
レンズ１６により副走査方向のビーム径が整形された後
、偏向器である回転多面鏡１７の１つの反射面に入射し
、その回転に伴い偏向される。この回転多面鏡１７によ
り偏向された両ビームＰ、、　　Ｐ、はｆθレンズ１８
に入射する。このｆθレンズ１８は回転多面鏡１７の各
反射面の倒れを補正する機能を持つアナモフィックな構
成、即ち主走査方向と副走査方向とで焦点距離が異なる
構成とされている。記録用ビームＰ１はｆθレンズ１８
により光導電性感光体等の感光性記録媒体１９上に微小
スポットに絞り込まれ、この記録媒体】、９上を主走査
方向に露光走査する。

一方、ｆθレンズ１８を透過した画素クロック発生用ビ
ームＰよは分離ミラー２０で反射され、記録用ビームｐ
２　と分離される。このため、まず、半導体レーザ１２
から射出される画素クロック発生用ビームＰ８の光軸は
第３図及び第４図に破線で示すように記録用ビームＰ、
　　（実線で示す）の光軸に対し副走査方向にわずかに
角度を持たせてあり、回転多面鏡１７による偏向後、こ
の分離ミラー２０により記録用ビームＰ１　　との分離
が可能とされている。即ち、両ビームＰ、、　　Ｐ、は
回転多面鏡１７の反射面上の路間−の位置に、互いにわ
ずかに異なった角度で入射し、わずかに異なった方向へ
反射される。もつとも１回転多面鋺１７の回転軸に直交
する平面への射影では両ビームＰ　Ｉ　ＩＦ５の反射光
は互いに重なり合う（即ち、主走査方向には同一位置と
なる）。

分離ミラー２０で分離反射された画素クロック発生用ビ
ームＰ２　は、グレーティング２１に入射し、回転多面
鏡１７の回転に従いこのグレーティング２１を走査する
。このグレーティング２１は特に図示しないが、周知の
ように、透明部（明部）と不透明部（暗部）とを一定の
ピッチ、具体的には記録画素密度のＮ倍（Ｎは整数）の
ピッチで交互に多数連続形成してなる。画素クロック発
生用ビームＰ、がグレーティング２１を走査しつつ透過
すると、その光強度は透明部、不透明部の配列に従い変
調される。

このグレーティング２１を透過したビームは、レンズア
レイ２２に入射する。このレンズアレイ２２は複数個（
ｎ個）の集光要素としての集光レンズ２３ａ〜２３ｎを
走査線長の全長に渡って密接させてアレイ配列したもの
である。また、レンズアレイ２に関してグレーティング
２１と反対側にはレンズアレイ２２の集光レンズ２３の
数ｎと同数の受光素子２４ａ〜２４ｎ（具体的には、ピ
ンフォトダイオード）をアレイ配列した受光系２５が配
備されている。各受光素子２４の受光面が受光系の受光
部となっており、これらの受光部はレンズアレイ２２に
おける各集光レンズ２３と１対１の関係で設けられ、か
つ、各集光レンズ２３の集光する光を当該レンズに対応
する受光部が受光するように設定されている。従って、
グレーティング２１を透過した画素クロック発生用ビー
ムＰ２が集光レンズ２３の１つに入射すると、この光は
、この集光レンズ２３に対応する受光素子２４に集光す
る。即ち、グレーティング２１を透過したビームはレン
ズアレイ２２により受光系２５に分割受光される。

これらの受光素子２４ａ〜２４ｎにより受光され光電変
換された受光信号は各々増幅器２６ａ〜２６ｎにより増
幅された後、加算回路２７により加算される。これによ
り、グレーティング２１の明暗配列に従う走査長全域に
渡るパルス列（基準パルス）信号となり、必要に応じて
波形整形回路２８による波形整形を受けた後、ＰＬＬ　
（フェーズ・ロックド・ループ）回路２９により処理さ
れて画素クロックが生成される。

ここに、二のＰＬＬ回路２９の構成・作用を第２図によ
り説明する。まず、加算回路２７による基準パルスは、
電圧制御発振器（ＶＣＯ）３０から出力される画素クロ
ックを分周器３１により１／Ｎ分周してなる比較パルス
との間の位相差が、位相比較器３２において比較される
。そして、この位相比較器３２からの出力は雑音や高層
波成分を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ’）３３を
介して電圧制御発振器３０に出力され、基準パルスと比
較パルスとの位相が一致するように電圧制御発振器３０
がフィードバック制御される。これにより、電圧制御発
振器３０からは基準パルスに位相同期し、かつ、Ｎ逓倍
された画素クロックが発生する。このようなＰＬＬ回路
２９により走査速度の変化（基準パルスの周波数変化）
に追従した画素クロックが得られる。そこで、プリンタ
コントローラ又はホストマシン３４から記録用の半導体
レーザ１１用の駆動変調回路３５に出力する画素対応の
記録情報を、このＰＬＬ回路２９からの画素クロックに
同期させて変調させながら記録を行なわせることにより
、ドツト配列精度の高い露光記録が可能となる。即ち、
記録中に回転多面鏡１７の回転ムラ等によって走査速度
が変動しても、それに応じて半導体レーザ１１の変調タ
イミングも画素クロックにより制御されるので、適正な
光書込みが可能となる。

なお、画素クロック発生ビームＰ８用の半導体レーザ１
２は駆動回路３６により発光駆動される。

このように、本実施例によれば、まず、集光用にレンズ
アレイ２２を用いたので、接合容量の小さな小径の受光
素子、例えばビンフォトダイオード２４ａ〜２４ｎを使
用でき、高速処理化を低コストにてなし得る。また、グ
レーティング２１は、透明部と非透明部とのピッチが、
記録密度のＮ倍と粗いピッチ構造とされているので、製
作容易であり、かつ、ゴミ等による汚れの影響を受けに
くい。

なお、本実施例では光源として半導体レーザ１１．１２
を用いたが、その他の光源、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ、
Ａｒレーザ等のガスレーザを用いた場合には、第５図及
び第６図に示す如く構成すればよい。まず、ガスレーザ
４１の場合、半導体レーザと異なり連続発振であるので
１つの光源でよい。そして、記録用ビームＰ１　　を考
えた場合、プリンタコントローラ又はホストマシン３４
からの記録情報に応じて駆動される変調器ドライバ４２
によりＡＯＭ等のＡ１０変調器４３を通してガスレーザ
４１からのレーザを回転多面鏡１７側に変調出力するこ
とになる。そこで、ガスレーザ４１からのレーザを変調
器４３よりも手前の位置でビームスプリッタ４４により
２分割し、画素クロック発生用ビームＰ２　を分離させ
る。そして、分離されたこの画素クロック発生用ビーム
Ｐ、を３つのミラー４５．４６．４７により、前記実施
例の半導体レーザ１２からのビームの場合と同様の光路
となるような状態に変化させつつ、記録用レーザビーム
Ｐ、とともにコリメータレンズ１６側に合成入射させる
。以後は、前記実施例と同様である。

つづいて、本発明の第二の実施例を第７図及び第８図に
より説明する。まず、第２図に示したようなＰ　Ｌ　Ｌ
回路２９では、基準パルス信号が入力されてからＰＬＬ
回路２９自体がこの基準パルス信号に位相同期した画素
クロックを安定して出力するまでには、第８図（ｂ）中
にＬ８で示すような一定の時間（プルインタイム）が必
要となる。−方、この種のレーザ走査光学系では、基準
パルスは第８図（ａ）に示すように走査毎に断続信号と
して入力される。従つ゛て、画素クロックは走査開始直
後なるプルインクイムｔ１では不安定なものとなる。

しかして、本実施例では不安定なるこのプルインクイム
ｔ１　での記録動作を避けるため、第７図に示すように
、感光性記録媒体１９上での画像記録幅（主走査方向）
Ｗよりも、グレーティング２１に対する画素クロック発
生層ビームＰ、が、走査開始側に、より広く、即ち幅広
に走査するグレーティング走査幅（主走査方向）Ｇとな
るように設定したものである。即ち、走査開始方向にＯ
ｌの振れ角から記録動作を開始する記録用レーザビーム
Ｐ、に対し、画素クロック発生用ビームＰ２は走査開始
方向にθ、くθ２なる関係の振れ角０２にてグレーティ
ング２１の走査を開始させるものである。この結果、第
８図に示すように画素クロックの安定したロック領域ｔ
８にて記録動作が行なわれることになる。

ところで、これらの実施例で用いたレンズアレイ２２の
レンズ要素なる集光レンズ２３ａ〜２３ｎは、ガラス製
の場合であれば、第９図（ａ）に示すように単体の集光
レンズ２３ａ′〜２３ｎ′をアレイ状に組合せることに
なる。しかし、ガラス製の集光レンズ２３ａ′〜２３ｎ
′の場合、加工時にエツジ部に欠けを生じやすい。この
対策として、エツジ部を面取りすることが考えられる。

しかし、第９図（ａ）に示す如く欠けや面取り５０のあ
る集光レンズ２３ａ′〜２３ｎ′を組合せると、レンズ
境界部５１でのグレーティング透過光は不可能となる。

この結果、基準パルスがレンズ継目部分で欠落すること
になり、基準パルスに不連続部が生じ、安定した画素ク
ロックを得ることができない。

この点、第９図（ｂ）に示すように集光レンズ２３ａ〜
２３ｎが一体成形されたプラスチックレンズによるレン
ズアレイ２２とすることにより、欠けを生ぜず、かつ５
面取りもなく、各集光レンズ２３間での基準パルスの欠
落がなくなる。これにより、安定して連続する基準パル
ス３画素クロックが得られる。また、ガラス製に比べ、
低コストでもある。

効果 本発明は、上述したように構成し、まず、集光用にレン
ズアレイを用いたので接合容量の小さな小径の受光素子
を光電変換素子として用いることができ、低コストにし
て高速向きのものとすることができ、また、グレーティ
ングを記録密度のＮ倍のピッチの粗いものとしたので、
ゴミ等による汚れに対して影響を受けにくいものとし、
これらの結果、安定して連続する高精度の画素信号変調
用の画素クロックを得ることができ、また、グレーティ
ング走査長を長くとることにより、Ｐ　Ｌ　Ｌ回路のプ
ルインタイムの影響を受けることなく、記録範囲内では
安定した画素クロックを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示すブロック図、第２
図はＰＬＬ回路のブロック図、第３図は走査光学系の概
略斜視図、第４図はその光学系の側面図、第５図は変形
例を示す概略斜視図、第６図はそのブロック図、第７図
は本発明の第二の実施例を示す平面図、第８図はそのタ
イミングチャート、第９図はレンズアレイ構成の説明図
である。 １７・・・偏向器、２１・・・グレーティング、２２・
・・レンズアレイ、２３ａ〜２３ｎ・・・集光レンズ、
２４ａ〜２４ｎ・・・光電変換素子、２５・・・受光部
、２７・・・加算回路、２９・・・ＰＬＬ回路、Ｐｌ　
・・・記録用レーザビーム、Ｐヨ・・・画素クロック発
生用ビーム、Ｇ・・・グレーティング走査長、Ｗ・・・
記録走査長、７１６　図 １７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録用レーザビームと画素クロック発生用ビームと
   の光路内にこれらのレーザビームを偏向させる偏向器を
   設け、偏向された前記画素クロック発生用レーザビーム
   の走査線上に記録密度のＮ倍のピッチで透明部と非透明
   部とを形成したグレーテイングを配置し、このグレーテ
   イングからの透過光を光電変換する光電変換素子を設け
   、光電変換素子からの基準パルス信号と位相同期してＮ
   逓倍された画素クロックを発生するＰＬＬ回路を設けた
   レーザ走査光学系における画素クロック発生装置におい
   て、前記グレーテイングを透過したレーザビームを走査
   線長に対応する長さに列状に複数個のレンズ要素を配列
   した分割集光用のレンズアレイを設け、このレンズアレ
   イの各レンズ要素により集光されるビームを受光する前
   記レンズ要素数と同数で各々のレンズ集光位置に配列さ
   れた複数の前記光電変換素子による受光部を設け、これ
   らの光電変換素子からの信号を加算する加算回路を設け
   、この加算回路からの基準パルス信号入力を受けて画素
   クロックを出力するＰＬＬ回路を設けたことを特徴とす
   るレーザ走査光学系における画素クロック発生装置。 ２、画素クロック発生用ビームによるグレーテイング走
   査長を記録用レーザビームによる記録走査長より長く設
   定し、基準パルス信号を記録開始よりも先に発生させる
   ことを特徴とする請求項１記載のレーザ走査光学系にお
   ける画素クロック発生装置。