JPH10109441A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近接した光ビームの同期を容易にとることが
可能であり、しかも各ビーム強度の均一化が可能な構成
の画像形成装置を提供する。 【解決手段】 光ビームによって感光体ドラム３０９を
走査するとともに、画像領域外に設けた光ビームを受光
する光センサ３０５の出力に基づいて光ビームの主走査
方向の同期をとる構成において、光センサ３０５の出力
を微分し、光センサ出力の極大値もしくは極小値を検知
する光センサ出力極値検知装置３０６を具備し、光セン
サ出力極値検知装置３０６で光センサ出力の極大値が得
られた時点で光ビームの同期信号３２３、３２４を発生
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、デジタル複写機、
レーザプリンタ等の書き込み系に用いられる光走査装置
を有する画像形成装置に関し、とりわけマルチビーム化
により記録速度を著しく向上させる光走査装置を有する
画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこうした光走査装置では、感光体
上を１本の光ビームで走査するのが一般的であるが、１
本の光ビームで走査する場合よりも記録速度を速くする
ために複数の光ビームを同時に走査させるように構成し
たマルチビーム型の光走査装置が実用化されている。マ
ルチビーム型の光走査装置を実現するための手法として
は、例えば複数の半導体レーザの光ビームを合成する方
法が提案されている。

【０００３】前記のような複数のレーザビームを用いた
光走査装置において、それぞれのビーム毎に同期信号を
設定して個別に光源の変調を制御することが、走査位置
のズレを回避するために必要となる。これには従来、種
々の方法が提案されており、例えば第１のビーム入射に
対応した同区信号が検知された後に適当な遅延を与えて
これを第２の同期信号とする方法がある。ところが前記
の方法によると、２本のビームの間隔は使用環境によっ
て変化する可能性があるため、高精度な同期信号の形成
は困難であり、また、遅延時間を高精度に調整する必要
が生じ、量産効果にすぐれないという問題があった。

【０００４】このような問題を解決する方法として、例
えば特開平０２―１８８７１３号公報で開示されている
ように、光センサに入射するビームを時系列に順次検出
し、それぞれのビームの同期信号とするものが提案され
ている。また、特開平０６―２４６９６４号で開示され
ているものは、検出した光センサ出力の立ち上がりによ
り分周信号を発生させ、さらにこの分周信号の立ち上が
り／立ち下がりで２個のマルチバイブータのそれぞれを
トリガーとする構成によって、２本のビームの同期信号
を得ている。

【０００５】一般に、光ビームが走査する領域のうち、
画像領域外に光センサを配し、光センサの光電偏変換を
適当なスレッショルドレベルで２値化することにより、
光ビームの同期信号を得ることができる。ここで前記の
ように時系列に光センサを走査するそれぞれの光センサ
出力を独立に同期信号とすることで、複数の光ビームの
同期信号を独立に得るものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光ビー
ムのビーム強度はガウス分布をなしているため、前記の
ような従来技術の適用において、図１５のように２本の
ビームが時間的に十分離れている場合はそれぞれのビー
ムを分類することが容易であるが、図１７のように２本
のビームが時間的に近接している場合は、２本のビーム
に対する光センサ出力信号ＡとＢは合成されて信号Ｃと
なり、２本の光ビームを分離して同期信号を得ることが
不可能になるという欠点がある。また、図１６のように
２本のビームが近接するものの、それらの合成波が一つ
の頂点を形成した波形にならない程度に離れている場合
は、信号Ａ、Ｂを分離するため、２値化のためのしきい
値を調整する必要があった。

【０００７】本発明は、前記のような従来技術における
問題点を解決するためなされたもので、近接した光ビー
ムの同期を容易にとることが可能であり、しかも各ビー
ム強度の均一化が可能な構成の画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明に係る画像形成装置は、光ビームによって走査対
象物を走査するとともに、画像領域外に設けた前記光ビ
ームを受光する光センサの出力に基づいて前記光ビーム
の主走査方向の同期をとる光走査装置を有する画像形成
装置において、前記光センサの出力を微分し、光センサ
出力の極大値もしくは極小値を検知する光センサ出力極
値検知装置を具備し、前記光センサ出力極値検知装置で
光センサ出力の極大値が得られた時点で前記光ビームの
同期信号を発生することを特徴とする。

【０００９】前記の構成を有する本発明にかかる画像形
成装置によれば、微分値に基づく極値の、かつ極大値の
出現時点において同期信号が発生されるから、光ビーム
の同期が確実にとられる。

【００１０】あるいは、本発明に係る画像形成装置は、
複数本（Ｎ本）の光ビームによって走査対象物を走査す
るとともに、画像領域外に設けた前記光ビームを受光す
る光センサの出力に基づいて前記複数本の光ビームの主
走査方向の同期をとる光走査装置を有する画像形成装置
において、前記光センサの出力を微分し、光センサ出力
の極大値もしくは極小値を検知する光センサ出力極値検
知装置を具備し、前記光センサ出力極値検知装置で光セ
ンサ出力の極大値が得られた時点で前記複数本の光ビー
ム各々の同期信号を発生することを特徴とする。

【００１１】前記の構成により、合成波が一つの頂点を
もつ波形を形成しない程度に近接した光ビームの同期が
容易にとられる。

【００１２】また、本発明に係る画像形成装置は、複数
本（Ｎ本）の光ビームによって走査対象物を走査すると
ともに、画像領域外に設けた前記光ビームを受光する光
センサの出力に基づいて前記複数本の光ビームの主走査
方向の同期をとる光走査装置を有する画像形成装置にお
いて、前記光センサの出力を微分し、光センサ出力の極
大値もしくは極小値を検知する光センサ出力極値検知装
置と、前記光ビームのビーム強度を調整する光ビーム強
度調整装置を具備し、前記光センサ出力極値検知装置で
検知した光センサ出力で極小値が得られる時点で前記複
数本の光ビーム各々の同期信号を発生するとともに、前
記光センサ出力極値検知装置で検知した光センサ出力で
極小値が得られる時点が時間的に前後する２個の極大値
が得られる時点の中間に配置されるように前記複数本の
光ビームそれぞれの前記光ビーム強度を調整することを
特徴とする。

【００１３】従って前記の構成により、各光ビームのビ
ーム強度が均等になされることになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形
態のブロック構成図である。スキャナ、画像メモリ（図
示されない）等から入力された印字データ３２０は、印
字制御部３０１により偶数ライン・奇数ラインのデータ
に分けられ、半導体レーザ制御部３０２を通して光源ユ
ニット３０３内の半導体レーザ１０、１１への変調信号
となる。また、半導体レーザ制御部３０２は画像領域外
に配置された光センサ３０５にレーザビームが入射する
ように光源ユニット３０３に対し半導体レーザを発光さ
せる変調信号を出力する。

【００１５】光源ユニット３０３では２ライン分の印字
データが２本の半導体レーザ光に変換され、ビーム合成
プリズム１９により合成される。ビーム合成プリズム１
９を出た２本のレーザビームＬ１、Ｌ２は、ポリゴンミ
ラー３０４により共通に偏向を受け、感光体ドラム３０
９を感光する。さらに２本のレーザビームＬ１、Ｌ２は
走査領域内の画像領域外で光センサ３０５を走査し、光
センサ３０５は時系列に順次入射された光ビームを光電
変換して光センサ出力３２１とし、これを光センサ出力
極値検知装置３０６に対し出力する。

【００１６】本発明の光センサ出力極値検知装置３０６
は、光センサ３０５からの光センサ出力３２１を受ける
と、これを微分し、極大値・極小値を検出して光センサ
出力極値信号３２２とする。同期信号発生装置３０７
は、光センサ出力極値信号３２２に基づき各ラインの同
期信号である奇ライン同期信号３２３、偶ライン同期信
号３２４を発生し、印字制御部３０１に対し出力する。
印字制御部３０１は、奇ライン同期信号３２３、偶ライ
ン同期信号３２４に基づき各ラインの印字データ書き出
しタイミングを決定する。さらに印字制御部３０１は、
同期リセット信号３２９を送って同期信号発生装置３０
７をリセットする。

【００１７】本発明は前記のように、光センサ出力３２
１の極大点（光ビーム強度の頂点）を同期タイミングと
して各ラインの同期信号を発生させる構成であるから、
２本の光ビームが近接していて分離が困難である場合で
あっても、容易に各ラインの同期をとることができる。

【００１８】次に、前記の各構成部分につき説明する。
図２は、図１中で示された光源ユニット３０３の構成を
説明する分解斜視図である。また図３は、副走査ピッチ
の説明図である。以下、図２および図３に基づき、本発
明の装置におけるビーム合成の原理を説明する。図２に
示されるように、光源ユニット３０３は、２個の半導体
レーザ１０、１１が発生させる光ビームＬ１、Ｌ２を合
成して出射する構成となっている。２個の半導体レーザ
１０、１１は、いずれもｐ−ｎ接合面に垂直な方向をＸ
０軸およびＸ１軸方向に一致させて同一平面上に配列さ
れ、発射されるレーザ光はコリメータレンズ１２、１３
によって各々平行光束径のレーザ光１４、１５に整形さ
れる。

【００１９】これらの光束のうち、一方の光束１５は二
分の一波長板１８により偏光面を９０度回転させてビー
ム合成プリズム１９に入射され、斜度１９ａで内面反射
し、さらに偏光ビームスプリッタ面１９ｂで反射され
て、基準となる光束１４の光軸近傍に合成される。

【００２０】この際において、半導体レーザ１１とコリ
メータレンズ１３とをわずかに偏心させて構成する。こ
れにより、主走査方向に所定の角度αだけ隔てて出射さ
れるようになり、図２に示されるように、記録面上で主
走査方向に間隔Ｌを隔てて光源装置全体を光軸回りに回
転することで副走査ピッチを可変にすることが可能であ
る。図中、最も解像度が高く、副走査ピッチが最も狭い
ものがＰ１とθ１、次がＰ２とθ２である。

【００２１】また、上記のような２個の半導体レーザを
用いる構成例の他に、光源を１チップ内に独立に変調可
能な複数の発光点を有する半導体レーザアレイで構成し
てもよい。

【００２２】図４は、本発明に係る画像形成装置に適用
される光センサの構成例と作用の説明図である。光セン
サ３０５を構成するデバイスとして、一般的にはフォト
ダイオードが用いられるが、フォトダイオードの受光面
は光ビームのビーム径よりも大きいため、光ビームをそ
のままフォトダイオードに入射させると、フォトダイオ
ードが受光する光エネルギーはビームがフォトダイオー
ドを走査している間の積分量となり、よって例えば図１
７に示すようなガウス分布は観測できない。

【００２３】そこで、本発明では光センサ３０５は、図
４のように、ビーム径よりも小さいスリットを受光面に
配置して構成される。この構成により、走査方向におけ
る微小領域毎の光ビームエネルギーを検知することがで
き、検出精度が向上する。

【００２４】図５は、本発明に係る画像形成装置に適用
される光センサ出力極値検知装置の構成例の説明図であ
る。また、図６には、光センサ出力に入射される２本の
光ビームを示し、図７は光センサ出力を微分した信号を
示す。さらに図８は光センサ出力極値信号を示す。ここ
で、光センサ３０５に入射する２本の光ビームＡ、Ｂ
は、図６のように部分的に重畳した位置関係にあるとす
る。したがって光センサ出力極値検知装置３０６内の光
センサ出力微分装置５０１は、光センサ出力３２１を微
分して、図７に示されるような波形とする。ついでコン
パレータ５０２は、この微分波形信号を０Ｖの信号と比
較し、マイナス電圧からプラス電圧に変化する場合に立
ち上がり、かつプラス電圧からマイナス電圧に変化する
場合に立ち下がる波形にして、これを光センサ出力極値
信号３２２とする。

【００２５】すなわち、光センサ出力極値信号３２２
は、図８に示されるように光センサ出力３２１が極小値
になる時点で立ち上がり、極大値となる時点で立ち下が
る信号となる。本発明は、光センサ出力極値信号３２２
の立ち下がりをもって各ラインの同期タイミングをとる
構成とする。図５ではオペアンプを用いた簡単な構成例
を示しているが、より正確な微分動作およびコンパレー
ション動作が必要な場合は、より精密な回路構成とする
ことができる。

【００２６】図９には、同期信号発生装置３０７の構成
例を示す。図１０には、同期信号発生装置３０７の各信
号のタイミングチャートを示す。各ラインの同期タイミ
ングは、上述の通り光センサ極値検知信号３２２の立ち
下がりをもって取ればよいので、それぞれのライン用に
光センサ出力極値検知信号３２２の立ち下がりで立ち上
がるＪＫラッチ７０２、７０３を備えるように構成す
る。その際、同期信号を立ち上げようとしているライン
以外の同期信号をマスクするため、マスクシーケンサ７
０１により各ラインの同期用マスク信号７３１、７３２
を生成する。

【００２７】奇ライン同期用マスク信号７３１は、先ず
各ラインでの同期検出以前に予め出力される同期リセッ
ト信号３２９により立ち上がり、光センサ出力極値検知
信号３２２の１番目の立ち下がりで立ち下がるようにす
る。偶ライン同期用マスク信号７３２は、光センサ出力
極値検知信号３２２の１番目の立ち下がりで立ち上が
り、光センサ出力極値検知信号３２２の２番目の立ち下
がりで立ち下がるようにする。

【００２８】それぞれの同期用マスク信号は、それぞれ
のＪＫラッチのＣＬＲピンに配線されているので、対応
する同期用マスク信号がＬの時は同期信号が出力されな
くなる。また、各ライン用の同期用マスク信号は、光セ
ンサ出力極値検知信号３２２の各立ち下がりで立ち下が
るので、各ラインの同期信号は立ち上がったつぎの瞬間
に立ち下がることになり、パルス幅を短くすることがで
きる。

【００２９】尚、上記実施例において、Ｎを２として奇
ライン・偶ラインの２本のビームにより構成した例を述
べたが、Ｎが３以上の場合でも各ビームに対応した同期
信号を生成するように構成すればよい。

【００３０】図１１は、本発明に係る画像形成装置の別
の実施形態のブロック構成図である。同図に基づき、以
下に、別の実施形態を説明する。なお、前記実施形態と
同一の部分は、同一符号を付けて説明は省略される。

【００３１】同図に示されるように、光ビーム強度調整
装置４０８は、光センサ出力極値信号３２２から得られ
る光ビームの極大値及び極小値を基に、半導体レーザ制
御部３０２に対し光ビーム強度調整信号４２５、４２６
を出力する。

【００３２】一般に、複数の光ビームのビーム強度には
バラツキがあるので、各ビームのビーム強度を測定して
出力パワーを調整する必要がある。複数のビームが合成
波が一つの頂点を持つ波形にならない程度に近接してい
る場合、２つのビームの間の裾野で極小値をとる時点
は、２つのビーム強度が均等な場合はほぼ２つのビーム
の極大値（光ビーム強度の頂点）の中央にくる。これ
が、片方のビームのビーム強度が大きい場合には、図１
２のように極小値が片寄ってしまう。

【００３３】この極小値が中央にくるように半導体レー
ザへの変調信号を調整してやれば、２つのビームのビー
ム強度がほぼ等しくなる。そこで、本実施形態では、光
センサ出力極値信号３２２の極小値が得られる時点が時
間的に前後する２つの極大値が得られる時点の中間にく
るようにするため、半導体レーザ制御部３０２に対し、
光ビーム強度調整信号４２５、４２６を出力する。この
光ビーム強度調整信号４２５、４２６は、例えば奇ライ
ンの光ビーム極大値からつ次の極小値までの時間と、極
小値から偶ラインの光ビームの極大値までの時間とす
る。

【００３４】図１３には、光ビーム強度調整装置４０８
の構成例を示す。図１４には、光ビーム強度調整装置４
０８での各信号のタイミングチャートを示す。

【００３５】ＪＫラッチ９０３、Ｄラッチ９０４は、先
ず各ラインでの同期検出以前に予め出力される同期リセ
ット信号３２９によりリセットされる。奇ラインビーム
強度調整用カウンタ９０１は、光センサ出力極値検知信
号３２２の立ち下がりでトグルするＪＫラッチ９０３の
出力Ｑの立ち上がりでカウントをスタートし、光センサ
出力極値検知信号３２２の立ち上がりでトグルするＤラ
ッチ９０４の反転出力Ｑバーの立ち上がりでカウントを
終了するよう構成する。

【００３６】偶ラインビーム強度調整用カウンタ９０２
は、Ｄラッチ９０４の反転出力Ｑバーの立ち上がりでカ
ウントをスタートし、ＪＫラッチ９０３の反転出力Ｑバ
ーの立ち上がりでカウントを終了するよう構成する。奇
ラインビーム強度調整用カウンタ９０１でカウントされ
た奇ラインビームの極大値と次の極小値までの時間Ｔｏ
ｄが奇ライン用光ビーム強度調整信号４２５となり、偶
ラインビーム強度調整用カウンタ９０２でカウントされ
た極小値から偶数ラインビームの極大値までの時間Ｔｅ
ｖが偶ライン用光ビーム強度調整信号４２６となる。

【００３７】半導体レーザ制御部では、光ビーム強度調
整信号４２５、４２６を参照し、各ビーム強度調整信号
が均等になるように半導体レーザへの変調信号を調整す
る。即ち、奇ライン用光ビーム強度調整信号４２５が偶
ライン用光ビーム強度調整信号４２６がより小さい値の
場合は、偶ラインのビーム強度が奇ラインのビーム強度
より強いので、偶ラインのビーム強度を弱めるようにす
る。

【００３８】尚、上記実施例において、Ｎを２として奇
ライン・偶ラインの２本のビームにより構成した例を述
べたが、Ｎが３以上の場合でも各ビームの極大値と次の
ラインのビームとの間の極小値の時間をカウントするよ
うに構成すればよい。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
に係る画像形成装置は、光ビームによって走査対象物を
走査すると共に、画像領域外に設けた前記光ビームを受
光する光センサの出力に基づいて光ビームの主走査方向
の同期をとる光走査装置を有する画像形成装置におい
て、光センサの出力を微分し、光センサ出力の極大値も
しくは極小値を検知する光センサ出力極値検知装置を具
備し、光センサ出力極値検知装置で光センサ出力の極大
値が得られた時点で光ビームの同期信号を発生する構成
とするものであるから、同期が確実にとれるという効果
を奏する。

【００４０】本発明の請求項２に係る画像形成装置は、
複数（Ｎ本）の光ビームによって走査対象物を走査する
と共に、画像領域外に設けた前記光ビーム受光する光セ
ンサの出力に基づいて前記複数本の光ビームの主走査方
向の同期をとる光走査装置を有する画像形成装置におい
て、光センサの出力を微分し、光センサ出力の極大値も
しくは極小値を検知する光センサ出力極値検知装置を具
備し、光センサ出力極値検知装置で光センサ出力の極大
値が得られた時点で各光ビームの同期信号を発生する構
成とするものであるから、合成波が一つの頂点を持つ波
形にならない程度に近接した光ビームの同期を容易にと
ることができる。

【００４１】本発明の請求項３に係る画像形成装置は、
複数（Ｎ本）の光ビームによって走査対象物を走査する
と共に、画像領域外に設けた前記光ビームを受光する光
センサの出力に基づいて前記複数本の光ビームの主走査
方向の同期をとる光走査装置を有する画像形成装置にお
いて、光センサの出力を微分し、光センサ出力の極大値
もしくは極小値を検知する光センサ出力極値検知装置と
光ビームのビーム強度を調整する光ビーム強度調整装置
を具備し、光センサ出力極値検知装置で光センサ出力の
極大値が得られた時点で各光ビームの同期信号を発生す
ることにより近接した光ビームの同期を独立にとれるよ
うにすると共に光センサ出力極値検知装置で検知した光
センサ出力で極小値が得られる時点が時間的に前後する
２つの極大値が得られる時点の中間にくるように前記各
光ビームの光ビーム強度を調整する構成とするものであ
るから、合成波が一つの頂点を持つ波形にならない程度
に近接した光ビームの同期を容易にとれるようにし尚且
つ各ビームのビーム強度を均等にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の第１実施形態のブ
ロック構成図である。

【図２】本発明に係る画像形成装置に適用される光源ユ
ニットの構成例を示す分解斜視図である。

【図３】図２に示す光源ユニットの原理説明図である。

【図４】本発明に係る画像形成装置に適用される光セン
サの構成例と作用の説明図である。

【図５】本発明に係る画像形成装置に適用される光セン
サ出力極値検知装置の構成例の説明図である。

【図６】図５に示す光センサ出力極値検知装置の作用説
明図である。

【図７】図５に示す光センサ出力極値検知装置の作用説
明図である。

【図８】図５に示す光センサ出力極値検知装置の作用説
明図である。

【図９】図１に示される同期信号発生装置の構成例のブ
ロック図である。

【図１０】図９に示される同期信号発生装置の各信号の
タイミングチャートである。

【図１１】本発明に係る画像形成装置の別の実施形態の
ブロック構成図である。

【図１２】ビームの強度差の説明図である。

【図１３】図１１に示される同期信号発生装置の構成例
のブロック図である。

【図１４】図１３に示される同期信号発生装置の各信号
のタイミングチャートである。

【図１５】ビームの重畳状態の説明図である。

【図１６】ビームの重畳状態の説明図である。

【図１７】ビームの重畳状態の説明図である。

【符号の説明】

１ 本発明に係る画像形成装置 １０ 半導体レーザ １１ 半導体レーザ １９ ビーム合成プリズム ３０１ 印字制御部 ３０２ 半導体レーザ制御部 ３０３ 光源ユニット ３０４ ポリゴンミラー ３０５ 光センサ ３０６ 光センサ出力極値検知装置 ３０７ 同期信号発生装置 ３０９ 感光体ドラム ３２０ 印字データ ３２１ 光センサ出力 ３２２ 光センサ出力極値信号 ３２３ 同期信号 ３２４ 同期信号 ３２９ 同期リセット信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームによって走査対象物を走査する
   とともに、画像領域外に設けた前記光ビームを受光する
   光センサの出力に基づいて前記光ビームの主走査方向の
   同期をとる光走査装置を有する画像形成装置において、 前記光センサの出力を微分し、光センサ出力の極大値も
   しくは極小値を検知する光センサ出力極値検知装置を具
   備し、前記光センサ出力極値検知装置で光センサ出力の
   極大値が得られた時点で前記光ビームの同期信号を発生
   することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 複数本（Ｎ本）の光ビームによって走査
   対象物を走査するとともに、画像領域外に設けた前記光
   ビームを受光する光センサの出力に基づいて前記複数本
   の光ビームの主走査方向の同期をとる光走査装置を有す
   る画像形成装置において、 前記光センサの出力を微分し、光センサ出力の極大値も
   しくは極小値を検知する光センサ出力極値検知装置を具
   備し、前記光センサ出力極値検知装置で光センサ出力の
   極大値が得られた時点で前記複数本の光ビーム各々の同
   期信号を発生することを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 複数本（Ｎ本）の光ビームによって走査
   対象物を走査するとともに、画像領域外に設けた前記光
   ビームを受光する光センサの出力に基づいて前記複数本
   の光ビームの主走査方向の同期をとる光走査装置を有す
   る画像形成装置において、 前記光センサの出力を微分し、光センサ出力の極大値も
   しくは極小値を検知する光センサ出力極値検知装置と、
   前記光ビームのビーム強度を調整する光ビーム強度調整
   装置を具備し、 前記光センサ出力極値検知装置で検知した光センサ出力
   で極小値が得られる時点で前記複数本の光ビーム各々の
   同期信号を発生するとともに、 前記光センサ出力極値検知装置で検知した光センサ出力
   で極小値が得られる時点が時間的に前後する２個の極大
   値が得られる時点の中間に配置されるように前記複数本
   の光ビームそれぞれの前記光ビーム強度を調整すること
   を特徴とする画像形成装置。