JPH1026731A

JPH1026731A - 光ビーム走査装置

Info

Publication number: JPH1026731A
Application number: JP18230896A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishii; 昭石井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】光ビームの像担持体上の副走査方向の照射位
置の変動を容易、且つ、確実に補正することができ、そ
の結果、画質を向上させること。【解決手段】光ビームの主走査線上に、副走査方向の
位置に応じて主走査方向の幅が変化する受光面１３Ａ、
３６Ａを有し、光ビームの像担持体上の副走査方向の照
射位置に応じた検出信号を出力する光ビーム照射位置検
出手段１３、３６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ビームを像担持体
の主走査方向に走査する光ビーム走査装置に関し、特
に、光ビームの副走査方向の走査位置の変動を容易、且
つ、確実に補正できるようにして画質を向上させた光ビ
ーム走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル複写機やレーザプリンタ等に
適用される光ビーム走査装置として、画像情報に応じて
変調された光ビームを光偏向器、例えば、ポリゴンミラ
ーにより反射偏向し、感光体等の走査面上を走査して画
像情報を記録するものが一般的に知られている。

【０００３】ところで、このような光ビーム走査装置で
は、走査面上における光ビームの走査線が主走査の周期
で離散化するため、副走査方向の解像度が低く、斜め線
のぎざつき（ジャギー）の発生や、細線の再現性の低下
等、副走査方向の描画精度の低下が問題になっている。
このため、印刷やデスクトップパブリッシング分野で要
求される高精度の文字、線画画像を提供することが困難
な状況になっている。

【０００４】一方、副走査方向の解像度を高くするに
は、ポリゴンミラーを高速回転させて主走査を高速に行
えば実現できるが、ポリゴンミラーの高速回転には機械
的駆動上の限界があり、高速、高解像の両立が困難であ
った。

【０００５】そこで、このような問題を解決するため、
光ビームをジグザグに走査する方式が、例えば、特開平
３−１３１８１８号公報によって提案されている。

【０００６】この光ビーム走査方式は、光ビームを主走
査方向に走査するとき、音響光学素子、電気光学素子等
の光ビーム偏向素子を用いて、光ビームを副走査方向に
微小距離（例えば、副走査ピッチと等しい距離、或いは
その１／２）だけ繰り返し変位させるようになってい
る。図１２は、このときの光ビームの走査軌跡を示し、
走査面上の主走査ライン（Ｎ、Ｎ＋１、・・）にジグザ
グの光ビームの走査軌跡が形成される。

【０００７】この光ビーム走査方式では、光ビームを主
走査方向に走査したとき、隣接する主走査ライン間の領
域も走査できるため、副走査方向の解像度を高めること
ができ、その結果、副走査方向の描画精度を向上させる
ことができる。

【０００８】しかし、光ビーム偏向素子として音響光学
素子を用いている場合には、変調周波数変動による回折
格子の変動、また、電気光学素子を用いている場合に
は、温度による屈折率変動、更には光源の波長変動、ポ
リゴンミラーの経時変化に伴う面倒れ、回転軸の倒れ、
一時的な外乱等の要因によって光ビーム偏向素子の駆動
信号と光ビームの走査位置の関係が必ずしも一定でない
ため、画質劣化を招くという問題がある。例えば、音響
光学素子の偏向角度は半導体レーザの波長に比例する
が、一般にプリンタに用いられている７８０ｎｍ波長の
ＧａＡｓ系半導体レーザでは、０〜６０℃程度の温度範
囲で１５％程度の波長ドリフトが発生する。このため、
周囲温度に対して光ビームの副走査方向の照射位置の変
動が発生し、画像欠陥が発生する。

【０００９】一方、光ビームの副走査方向の照射位置の
変動を補正する、従来の光ビーム走査装置として、例え
ば、特開平４−２４０８１４号公報に開示されるものが
ある。

【００１０】この光ビーム走査装置は、画像信号に基づ
いて変調された光ビームを出射する光源と、光ビームを
反射偏向するポリゴンミラーと、反射偏向された光ビー
ムが露光されることにより静電潜像が形成される感光体
と、光ビームの主走査ライン上において光ビームの副走
査方向の照射位置を検出する照射位置センサと、光ビー
ムを副走査方向に変位させる光ビーム偏向素子と、光ビ
ームの照射位置の変動量に応じた変位を光ビームに与え
るように光ビーム偏向素子を駆動する制御部を備えてい
る。

【００１１】図１３は、この光ビーム走査装置に用いら
れる照射位置センサ１を示し、光ビームＬＢの主走査ラ
インで上下に２分割された受光面１Ａ、１Ｂを有し、光
ビームの副走査方向の照射位置に応じた検出信号を出力
するようになっている。

【００１２】制御部は、照射位置センサ１の受光面１
Ａ、１Ｂの検出信号を比較して光ビームの副走査方向の
照射位置の変動を算出し、この比較結果に応じて光ビー
ム偏向素子の偏向角度を調整して光ビームの副走査方向
の照射位置の変動を補正する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光ビー
ム走査装置によると、照射位置センサの受光面の分割領
域を走査ビームの中央付近に取り付けなければ、光ビー
ムの副走査方向の照射位置の変動を正確に検出すること
ができない。一般に光ビームの副走査方向のビーム径は
走査ピッチと同等の４０〜６０μｍと小さい。このた
め、センサの取り付けに対して高い精度が必要になると
いう問題がある。

【００１４】従って、本発明の目的は光ビームの像担持
体上の副走査方向の照射位置の変動を容易、且つ、確実
に補正できるようにして画質を向上させることがてきる
光ビーム走査装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、光ビームの像担持体上の副走査方向を容易、且つ、
確実に補正できるようにして画質を向上させるため、光
ビームを副走査方向に変位させる変位信号を発生する変
位信号発生手段と、変位信号に応じて光ビームを副走査
方向に変位させる光ビーム変位手段と、光ビームの主走
査線上に配置されると共に、副走査方向の位置に応じて
主走査方向の幅が変化する受光面を有し、光ビームの副
走査方向の照射位置に応じた検出信号を出力する光ビー
ム照射位置検出手段と、検出信号に応じて変位信号を校
正する校正信号を前記変位信号発生手段へ出力する制御
手段を備えた光ビーム走査装置を提供するものである。

【００１６】上記光ビーム照射位置検出手段は、副走査
方向の位置に応じて主走査方向の幅が変化する受光面が
三角形である三角型光検出器、或いは副走査方向の位置
に応じて主走査方向の幅が変化する受光面が台形である
台形型光検出器によって構成されることが好ましい。三
角型光検出器、或いは台形型光検出器は、方形受光面に
三角形状のマスクを施して構成されることが好ましい。

【００１７】また、上記光ビーム照射位置検出手段は、
方形の受光面を有し、一辺が前記光ビームの主走査線と
所定の角度を有して配置された方形型光検出器によって
構成されることが好ましい。

【００１８】上記光ビーム変位手段は、駆動信号の周波
数に応じて前記光ビームを変位させる音響光学素子によ
って構成され、上記変位信号発生手段は、光ビームの変
位量に応じた周波数の変位信号を発生する構成であるこ
とが好ましい。また、変位信号発生手段は、画像形成サ
イクル時に周波数が鋸歯状に変化する変位信号を発生す
る構成が好ましい。

【００１９】上記光ビーム変位手段は、駆動信号の電圧
に応じて光ビームを変位させる電気光学素子によって構
成され、上記変位信号発生手段は、光ビームの変位量に
応じた電圧の変位信号を発生する構成であることが好ま
しい。また、変位信号発生手段は、画像形成サイクル時
に電圧が鋸歯状に変化する変位信号を発生する構成が好
ましい。

【００２０】上記制御手段は、画像形成サイクル前に、
変位信号発生手段から光ビーム変位手段に所定の変位信
号を出力させて、光ビームを副走査方向に変位させ、光
ビーム照射位置検出手段に像担持体上の光ビームの照射
位置を検出させて所定の変位信号と光ビームの副走査方
向の変位量を演算し、その結果に基づいて変位信号発生
手段に校正信号を出力する構成であることが好ましい。

【００２１】また、上記光ビーム走査装置に、光ビーム
照射位置検出手段から出力される検出信号の出力値を安
定させる安定化手段を設けることが好ましい。安定化手
段は、光ビーム照射位置検出手段から出力される検出信
号を積分する積分回路と、積分回路に蓄えられた電荷を
放電させるリセット回路より構成され、上記制御手段
は、光ビームの１主走査が終了する毎にリセット回路に
電荷の放電を行わせる構成であることが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光ビーム走査装置
について添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２３】図１は、本発明の第１の実施の形態の光ビ
ーム走査装置を示す。この光ビーム走査装置は、画像デ
ータに応じて変調された光ビームを出射する半導体レー
ザ２と、半導体レーザ２から出射された拡散する光ビー
ムを平行ビームにするコリメータレンズ３と、コリメー
タレンズ３を通過した平行ビームを副走査方向に変位さ
せる音響光学素子４と、音響光学素子４を通過した平行
ビームを副走査方向に集束させるシリンドリカルレンズ
５と、シリンドリカルレンズ５を通過した光ビームを所
定の方向へ反射する反射ミラー６と、反射ミラー６から
反射した光ビームを反射偏向するポリゴンミラー７と、
ポリゴンミラー７によって反射偏向した偏向ビームを主
走査方向に集束させて所定の主走査ライン上を等速度で
走査させるｆθレンズ８と、ポリゴンミラー７の偏向ビ
ームを副走査方向に集束させて所定の主走査ライン上に
合焦させるシリンドリカルレンズ９と、光ビームの走査
によって静電潜像が形成される感光体ドラム１０と、感
光体ドラム１０の手前に配置され、感光体ドラム１０の
非画像形成領域を走査する光ビームを所定の方向へ反射
する反射ミラー１１と、所定の主走査ラインと光学的に
等価な位置に配置され、反射ミラー１１で反射した光ビ
ームを受光して走査開始信号を出力する走査開始用光検
出器１２と、所定の主走査ラインと光学的に等価な位置
に配置され、反射ミラー１１で反射した光ビームを受光
してビーム位置検出信号を出力する三角型光検出器１３
と、後述するＣＰＵ１６から所定の制御信号を、また、
外部ホスト等から１６ビットの画像データをそれぞれ入
力して、半導体レーザ２、及び音響光学素子４を制御す
る画像記録制御部１５と、三角型光検出器１３から出力
されるビーム位置検出信号の出力値を安定させる安定化
回路１５と、安定化回路１５から出力されるビーム位置
検出信号と走査開始用光検出器１２から出力される走査
開始信号に基づいて画像記録制御部１１や、種々の機器
を制御するＣＰＵ１６を備えて構成されている。

【００２４】図２は、三角型光検出器１３を示す。三角
型光検出器１３は、副走査方向の位置に応じて主走査方
向の幅が変化する三角形状の受光面１３Ａを有するフォ
トダイオードによって構成され、通過する光ビームＬＢ
の副走査方向の位置に応じてその受光領域が変化するよ
うになっている。つまり、光ビームＬＢが、例えば、副
走査方向の位置Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃で主走査方向に走査さ
れた時、受光領域Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃において光ビームＬ
Ｂをそれぞれ検出するようになっている。

【００２５】図３は、三角型光検出器から出力される光
ビームＬＢの副走査方向の位置Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃におけ
るビーム位置検出信号を示し、所定のレベルのビーム位
置検出信号に基づく電流ｉｐが受光領域Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ
₃に応じた時間にわたってそれぞれ出力される。

【００２６】図４は、画像記録制御部１４を示す。画像
記録制御部１４は、画像形成プロセス時にＣＰＵ１６か
ら主走査の同期信号ＬｉｎｅＳｙｎｃ、及び掃引レン
ジ設定信号Ｖｈ、Ｖｌを入力して、画像データアクセス
のための画素クロックＰ−ＣＬＫと、その４倍の周期の
鋸歯状の掃引信号を出力する掃引信号制御部１７と、画
像形成サイクル前の検査モード時にＣＰＵ１６から出力
される変位信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ１８
と、ＣＰＵ１６から出力される制御信号によって切り換
えられ、画像形成サイクル時に掃引信号制御部１７から
出力される掃引信号を通過させ、検査モード時にＤ／Ａ
コンバータ１８から出力される変位信号を通過させるア
ナログスイッチ１９と、主走査の同期信号ＬｉｎｅＳ
ｙｎｃが入力される毎に各ラインの先頭画素から順に各
画素に対応した１６ビットの画像データを画素クロック
Ｐ−ＣＬＫに同期して入力し、画素クロックＰ−ＣＬＫ
の１６倍の周波数のドットクロックＤ−ＣＬＫに基づい
て画像データを最上位ビットから順にパラレル／シリア
ル変換することにより画像パターンに応じたレーザ変調
信号を出力するレーザ制御部２０と、レーザ変調信号に
基づいて半導体レーザ２を駆動するレーザ駆動回路２１
と、掃引信号、及び変位信号の電圧に応じて周波数変調
された駆動信号を出力して音響光学素子４を駆動する音
響光学素子駆動回路２２を有して構成されている。

【００２７】図５は、掃引信号制御部１７を示す。掃引
信号制御部１７は、ＣＰＵ１６から出力される掃引レン
ジ設定信号Ｖｈ、ＶｌをそれぞれＤ／Ａ変換するＤ／Ａ
コンバータ２３Ａ、２３Ｂと、高周波発振回路２４から
出力されるクロックを主走査の同期信号ＬｉｎｅＳｙ
ｎｃに同期して分周して、画素クロックＰ−ＣＬＫとそ
の４倍の周期の掃引クロックＳ−ＣＬＫを生成する分周
回路２５と、掃引クロックＳ−ＣＬＫを周期に、Ｄ／Ａ
コンバータ２３Ａ、２３Ｂから出力される掃引レンジ設
定信号Ｖｈ、Ｖｌを最大電圧値、最小電圧値とした鋸歯
状波の掃引信号を生成する掃引信号生成部２６を有して
構成されている。

【００２８】図６は、画像形成プロセス時における光ビ
ームの走査軌跡を示す。掃引信号制御部１７から掃引信
号が出力されると、光ビームの主走査方向への走査時に
光ビームの感光体ドラム１０上の照射位置（スポット位
置）が副走査方向に変位し、１画素における感光体ドラ
ム１０上の光ビームの走査線が、主走査方向に対して所
定の角度を有する平行な傾斜直線Ａ−Ｂ、Ｃ−Ｄ、Ｅ−
Ｆ、Ｇ−Ｈと、副走査方向に伸びる垂直線Ｂ−Ｃ、Ｄ−
Ｅ、Ｆ−Ｇ、Ｈ−Ａを交互に繰り返す鋸歯状の軌跡にな
る。

【００２９】図７は、安定化回路１５を示す。安定化回
路１５は、三角型光検出器１３から出力されるビーム位
置検出信号に基づく電流ｉ_pを積分すると共に、その電
荷を所定の時間だけ蓄える積分回路２７と、積分回路２
７に蓄えられた電荷を所定のタイミングで放電させるリ
セット回路２８と、データバス３０、及び制御バス３１
を介してＣＰＵ１６に接続され、積分回路２７に蓄えら
れた電荷に基づく電圧出力Ｖ_fをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
コンバータ２９を有して構成されている。

【００３０】積分回路２７は、静電容量Ｃ_fの帰還用の
コンデンサ３２を有し、出力信号が入力信号の重み付き
の和の積分時間に等しい電圧出力Ｖ_fを発生させる演算
増幅器３３によって構成されている。演算増幅器３３か
ら出力される積分電圧Ｖ_fは電流ｉ_pにより次式で与え
られる。

【数１】従って、演算増幅器３３は光ビームが三角型光検出器１
３を通過した後もＶ_fの値を保持するようになってい
る。

【００３１】リセット回路２８は、演算増幅器２７の入
力側とグラウンド間に挿入され、データバス３０、及び
制御バス３１を介してＣＰＵ１６と接続されたＩ／Ｏポ
ート３５から制御信号を入力して開閉するスイッチ３４
から構成されている。

【００３２】ＣＰＵ１６は、電源スイッチの投入時、或
いはプリントジョブ間等の画像形成サイクル前に試験モ
ードの制御プログラムを実行するようになっている。即
ち、図４に示したように、アナログスイッチ１９に制御
信号を出力して、Ｄ／Ａコンバータ１８と音響光学素子
駆動回路２２が接続されるようにアナログスイッチ１９
を切り換える。そして、ポリゴンミラー７を駆動させ、
定常回転に達したらレーザ制御部２０に所定の制御信号
を出力して、半導体レーザ２から試験用の光ビームを出
射させることにより光ビームを主走査方向に走査させ
る。また同時に、所定の電圧の変位信号をＤ／Ａコンバ
ータ１８に出力して、音響光学素子駆動回路２２から音
響光学素子４に所定の周波数の駆動信号を出力させて、
音響光学素子４に試験用の光ビームの副走査方向の変位
を行わせる。そして、このときの光ビームの感光体ドラ
ム１０上の副走査方向の照射位置を三角型光検出器１３
で検出させ、三角型光検出器１３から出力されたビーム
位置検出信号を積分回路２７を介して入力する。次に、
前述した手順で再び光ビームを主走査方向に走査させ、
そのときに前回の光ビームの主走査方向への走査の時と
異なった電圧の変位信号をＤ／Ａコンバータ１８に出力
して、音響光学素子駆動回路２２から音響光学素子４に
所定の周波数の駆動信号を出力させて、音響光学素子４
に検査用の光ビームの副走査方向の変位を行わせる。そ
して、このときの光ビームの感光体ドラム１０上の副走
査方向の照射位置を三角型光検出器１３で検出させ、三
角型光検出器１３から出力されたビーム位置検出信号を
積分回路２７を介して入力する。このようにして光ビー
ムの周走査方向への走査を複数回行い、１主走査毎に変
位信号の電圧を変えていき、このときの光ビームの感光
体ドラム１０上の副走査方向の照射位置を検出する。そ
して、これらの検出結果に基づいて、図８に示すような
変位信号の電圧値と光ビームの副走査方向位置の関係を
算出し、これから画像形成サイクル時の光ビームの副走
査方向の設定変位量における掃引レンジの最大電圧値Ｖ
ｈ、及び最小電圧値Ｖｌを算出し、これを掃引レンジ設
定信号としてＶｈ、Ｖｌとして掃引信号制御部１７に出
力する。一方、画像形成サイクル時には、アナログスイ
ッチ１９に制御信号を出力して、掃引信号制御部１７と
音響光学素子駆動回路２２が接続されるようにアナログ
スイッチ１９を切り換える。また、走査開始用光検出器
１１から走査開始信号を入力すると、主走査の同期信号
ＬｉｎｅＳｙｎｃを掃引信号制御部１７、及びレーザ
制御部２０に出力すると共に通常の画像形成制御を行う
ようになっている。

【００３３】以下、本発明の光ビーム走査装置の動作
を、図９、及び図１０を参照しながら説明する。

【００３４】電源スイッチが投入されると、ＣＰＵ１６
は検査モードの制御プログラムを実行する。即ち、ＣＰ
Ｕ１６はアナログスイッチ１９に制御信号を出力して、
Ｄ／Ａコンバータ１８と音響光学素子駆動回路２２が接
続されるようにアナログスイッチ１９を切り換える。そ
して、ポリゴンミラー７を駆動させ、定常回転に達した
らレーザ制御部２０に所定の制御信号を出力して、半導
体レーザ２から試験用の光ビームを出射させる。

【００３５】半導体レーザ２から出射された光ビーム
は、コリメータレンズ３、音響光学素子４、シリンドリ
カルレンズ５、及び反射ミラー６を経てポリゴンミラー
７で反射偏向され、その後、ｆθレンズ８、及びシリン
ドリカルレンズ９を経て感光体ドラム１０上の主走査ラ
イン上を走査する。また同時に、ＣＰＵ１６から所定の
電圧の変位信号がＤ／Ａコンバータ１８に出力され、音
響光学素子駆動回路２２から音響光学素子４に所定の周
波数の駆動信号を出力させて、音響光学素子４に光ビー
ムの副走査方向の変位を行わせる。

【００３６】このとき、反射ミラー１１を介して三角型
光検出器１３に光ビームが入射し、三角型光検出器１３
から光ビームの感光体ドラム１０上の副走査方向の照射
位置に応じた出力時間の電流ｉ_p（図９の(a))がビーム
位置検出信号として積分回路２７に出力される。積分回
路２７はビーム位置検出信号に基づく電流ｉ_pを積分
し、その出力値を安定させる。積分回路２７で積分され
た積分電圧Ｖ_f（図９の(b))は、時間ｔ₁における値が
Ａ／Ｄコンバータ２９でＡ／Ｄ変換された後、ＣＰＵ１
６で読み取られる。

【００３７】ＣＰＵ１６は、時間ｔ₂のときにＩ／Ｏポ
ート３５を介してリセット回路２８に制御信号を出力
し、スイッチ３４を閉じることによって積分回路２７の
コンデンサ３２に溜まっている電荷をグラウンドに逃が
す。これにより積分回路２７から出力される積分電圧Ｖ
_fは０Ｖになる。また、ＣＰＵ１６は、時間ｔ₃のとき
にＩ／Ｏポート３５を介してリセット回路２８に制御信
号を出力し、スイッチ３４を開放する。

【００３８】このようにして光ビームを主走査方向へ走
査して光ビームの感光体ドラム１０上の副走査方向の照
射位置を検出すると、再び光ビームの主走査方向への走
査を前回の主走査方向への走査と同様に行い、このとき
の光ビームの感光体ドラム１０上の副走査方向の照射位
置を三角型光検出器１３に検出させる。そのときに前回
の主走査方向への走査と時と異なった変位量の変位信号
を画像記録制御部１４のＤ／Ａコンバータ１８に出力し
て、音響光学素子駆動回路２２から音響光学素子４に所
定の周波数の駆動信号を出力させて、音響光学素子４に
光ビームの副走査方向の変位を行わせる。三角型光検出
器１３から出力されたビーム位置検出信号は、前回の主
走査方向への走査と時と同様に積分回路２７で積分され
た後、ＣＰＵ１６で読み取られる。

【００３９】このようにして光ビームの主走査方向への
走査を複数回行い、１主走査毎に変位信号の電圧を変え
ていき、このときの光ビームの感光体ドラム１０上の副
走査方向の照射位置を検出する。そして、所定数のサン
プリングが終了すると、ＣＰＵ１６は図８に示すような
変位信号の電圧値と光ビームの副走査方向位置の関係を
算出し、これから画像形成サイクル時の光ビームの副走
査方向の変位量における変位信号の掃引レンジ、つま
り、最大電圧値Ｖｈ、及び最小電圧値Ｖｌを算出する。

【００４０】ここで、画像形成プロセス時における光ビ
ームの主走査方向への走査時に光ビームのスポット位置
を副走査方向に変位させる変位量として設定すべき値が
±２０ミクロンで、測定結果が実線（環境Ｂ）であれ
ば、変調信号の最大電圧値Ｖｈは０．４Ｖ、最小電圧値
は１．７Ｖとなる。

【００４１】ＣＰＵ１６は変調信号の最大電圧値Ｖｈ、
最小電圧値Ｖｌを算出すると、これを電圧設定信号Ｖ
ｈ、Ｖｌとして画像記録制御部１４の掃引信号制御部１
７に出力する。掃引信号制御部１７に入力した電圧設定
信号Ｖｈ、Ｖｌは、Ｄ／Ａコンバータ２３Ａ、２３Ｂで
Ｄ／Ａ変換され、再度設定されるまで一定に保持され
る。

【００４２】次に、ＣＰＵ１６が画像形成指令を受ける
と、画像形成モードのプログラムを実行する。まず、Ｃ
ＰＵ１６は画像記録制御部１４のアナログスイッチ１９
に制御信号を出力して、掃引信号制御部１７と音響光学
素子駆動回路２２が接続されるようにアナログスイッチ
１９を切り換える。次に、ポリゴンミラー７を駆動させ
それが定常回転に達したら、画像記録部１４のレーザ制
御部２０に所定の駆動信号を出力して、半導体レーザ２
から光ビームを出射させる。

【００４３】半導体レーザ２から出射された光ビームが
ポリゴンミラー７で反射偏向され、走査開始用光検出器
１１がその光ビームを検出すると、走査開始信号をＣＰ
Ｕ１６に出力する。ＣＰＵ１６は、走査開始信号の入力
に基づいて主走査の同期信号ＬｉｎｅＳｙｎｃを画像
記録制御部１５の掃引信号制御部１７とレーザ制御部２
０に出力する。

【００４４】画像記録制御部１４の掃引信号制御部１７
において、分周回路２５が主走査の同期信号Ｌｉｎｅ
Ｓｙｎｃを入力すると、主走査の同期信号ＬｉｎｅＳ
ｙｎｃに同期した画素クロックＰ−ＣＬＫをレーザ制御
部２０に、また、画素クロックＰ−ＣＬＫとその４倍の
周期の掃引クロックＳ−ＣＬＫを掃引信号生成部２６に
それぞれ出力する。掃引信号生成部２６は、掃引クロッ
クＳ−ＣＬＫを周期にメモリ内に格納された電圧設定信
号Ｖｈ、Ｖｌを最大値、最小値とした鋸歯状の掃引信号
を音響光学素子駆動回路２２に出力する。

【００４５】レーザ制御部２０が主走査の同期信号Ｌｉ
ｎｅＳｙｎｃを入力すると、その度に各ラインの先頭
画素から順に各画素に対応した１６ビットの画像データ
を画素クロックＰ−ＣＬＫに同期してパラレルに入力す
る。そして、画素クロックＰ−ＣＬＫの１６倍の周波数
のドットクロックＤ−ＣＬＫに基づいて画像データを最
上位ビットから順にパラレル／シリアル変換して画像パ
ターンに応じたレーザ変調信号を生成し、それをレーザ
駆動回路２１に出力する。

【００４６】レーザ駆動回路２１は、レーザ変調信号に
基づいて半導体レーザ２から光ビームを出射させる。半
導体レーザ２から出射された光ビームは、コリメートレ
ンズ３、音響光学素子４、シリンドリカルレンズ５、及
び反射ミラー６を経てポリゴンミラー７で反射偏向さ
れ、ｆθレンズ８、及びシリンドリカルレンズ９を経て
感光体ドラム１０上の主走査ライン上を走査する。

【００４７】一方、音響光学素子駆動回路２２は鋸歯状
の掃引信号に応じたキャリア周波数の駆動信号を音響光
学素子４に出力し、音響光学素子４を通過する光ビーム
を副走査方向に変位させる。

【００４８】このようにして光ビームの主走査方向への
走査時に、光ビーム鋸歯状の掃引信号に応じて副走査方
向に変位させると、図６における走査線の各垂直線Ｂ−
Ｃ、Ｄ−Ｅ、Ｆ−Ｇ、Ｈ−Ａの部分は走査が瞬時に行わ
れるので、感光体ドラム１０は露光されず、所定の時限
をもって走査する各傾斜直線Ａ−Ｂ、Ｃ−Ｄ、Ｅ−Ｆ、
Ｇ−Ｈ上にそれぞれ１６ビットの画像データの最上位ビ
ットから各４ビットに対応するドットパターンの露光像
が形成される。このとき、検査モードの検出結果に基づ
いて光ビームの副走査方向の変位量が校正されるため、
ＮラインとＮ＋１ラインの各傾斜直線の繋がりが保た
れ、画質が低下するのを防ぐことができる。また、プリ
ントジョブ間において前述した検査モードを実行させれ
ば、機器周辺の温度が変化し、レーザの波長変動などで
図７に示す破線（環境Ａ）や点線（環境Ｃ）にように変
位信号と光ビームの副走査方向位置の関係が変動して
も、設定すべき副走査変位量に対する変位信号の掃引レ
ンジを求めることができる。

【００４９】このように本実施の形態では、副走査方向
の位置に応じて主走査方向の幅が変化する受光面１３Ａ
を有し、光ビームの副走査方向の位置に応じて出力時間
の異なった検出信号を出力する三角型光検出器１３で光
ビームの副走査方向の位置を検出するようにしているた
め、光ビームの主走査線に対する光検出器の位置の制約
がなくなり、光ビームの副走査方向の走査位置の変動を
容易、且つ、確実に検出することができる。通常、フォ
トダイオードは１ｍｍ前後から数ｍｍ程度の辺の長さを
持っているので、数十ミクロンのビームが横切る走査線
に対して、光検出器の取付位置の精度は非常に緩くする
ことができる。

【００５０】以上の実施の形態では、光ビームの副走査
方向の位置を三角型光検出器１３で検出したが、受光面
が台形の台形型光検出器で検出しても良い。また、これ
らの光検出器は、図１１の(a),(b) に示すように、方形
型光検出器３６の受光面３６Ａに三角形状のマスク３７
を施すことにより構成されても良い。更には、図１１の
(c) に示すように、光ビームの主走査線と所定の角度を
有し、且つ、光ビームの通過領域が実効的に三角形の範
囲に入るように配置された方形型光検出器３６で検出し
ても良い。また、音響光学素子４の代わりに電気光学素
子を用いて光ビームを副走査方向に変位させても良い。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の光ビーム走
査装置によると、光ビームの主走査線上に、副走査方向
の位置に応じて主走査方向の幅が変化する受光面を有
し、光ビームの像担持体上の副走査方向の照射位置に応
じた検出信号を出力する光ビーム照射位置検出手段を設
けため、光ビームの像担持体上の副走査方向の照射位置
の変動を容易、且つ、確実に補正することができ、その
結果、画質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す説明図。

【図２】第１の実施の形態における三角型光検出器を示
す説明図。

【図３】第１の実施の形態におけるビーム位置検出信号
を示す説明図。

【図４】第１の実施の形態における画像記録制御部を示
す説明図。

【図５】第１の実施の形態における掃引信号制御部を示
す説明図。

【図６】第１の実施の形態における画像形成プロセス時
の光ビームの走査軌跡を示す説明図。

【図７】第１の実施の形態における安定化回路を示す説
明図。

【図８】第１の実施の形態における変位信号と光ビーム
の副走査方向位置の関係を表すグラフ。

【図９】第１の実施の形態におけるる積分回路の入力前
と出力後のビーム位置検出信号の波形を示す説明図。

【図１０】第１の実施の形態における画像形成プロセス
時の動作を示すタイミングチャート。

【図１１】本発明の他の実施の形態を示す説明図。

【図１２】副走査方向の解像度が高い光ビーム走査方式
を示す説明図。

【図１３】従来の光ビーム走査装置を示す説明図。

【符号の説明】１照射位置センサ１Ａ、１Ｂ受光面２半導体レーザ３コリメータレンズ４音響光学素子５シリンドリカルレンズ６反射ミラー７ポリゴンミラー８ｆθレンズ９シリンドリカルレンズ１０感光体ドラム１１反射ミラー１２走査開始用光検出器１３三角型光検出器１３Ａ受光面１４画像記録制御部１５安定化回路１６ＣＰＵ１７掃引信号制御部１８Ｄ／Ａコンバータ１９アナログスイッチ２０レーザ制御部２１レーザ駆動回路２２音響光学素子駆動回路２３Ａ、２３ＢＤ／Ａコンバータ２４高周波発振回路２５分周回路２６掃引信号生成部２７積分回路２８リセット回路２９Ａ／Ｄコンバータ３０データバス３１制御バス３２コンデンサ３３演算増幅器３４スイッチ３５Ｉ／Ｏポート３６方形型光検出器３６Ａ受光面３７マスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】副走査方向に所定の速度で移動する像担
持体をポリゴンミラーを含む光学系を介して画像信号に
よって変調された光ビームで主走査方向に走査して前記
像担持体に静電潜像を形成する光ビーム走査装置におい
て、前記光ビームを副走査方向に変位させる変位信号を発生
する変位信号発生手段と、前記変位信号に応じて前記光ビームを副走査方向に変位
させる光ビーム変位手段と、前記光ビームの主走査線上に配置されると共に、副走査
方向の位置に応じて主走査方向の幅が変化する受光面を
有し、前記光ビームの副走査方向の照射位置に応じた検
出信号を出力する光ビーム照射位置検出手段と、前記検出信号に応じて前記変位信号を校正する校正信号
を前記変位信号発生手段へ出力する制御手段を備えてい
ることを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項２】前記光ビーム照射位置検出手段は、副走
査方向の位置に応じて主走査方向の幅が変化する前記受
光面が三角形である三角型光検出器によって構成される
請求項１記載の光ビーム走査装置。
【請求項３】前記光ビーム照射位置検出手段は、副走
査方向の位置に応じて主走査方向の幅が変化する前記受
光面が台形である台形型光検出器によって構成される請
求項１記載の光ビーム走査装置。
【請求項４】前記三角型光検出器は、方形受光面に三
角形状のマスクを施して構成される請求項２記載の光ビ
ーム走査装置。
【請求項５】前記台形型光検出器は、方形受光面に三
角形状のマスクを施して構成される請求項３記載の光ビ
ーム走査装置。
【請求項６】前記光ビーム照射位置検出手段は、方形
の受光面を有し、一辺が前記光ビームの主走査線と所定
の角度を有して配置された方形型光検出器によって構成
される請求項１記載の光ビーム走査装置。
【請求項７】前記光ビーム変位手段は、駆動信号の周
波数に応じて前記光ビームを変位させる音響光学素子に
よって構成され、前記変位信号発生手段は、前記光ビームの変位量に応じ
た周波数の前記変位信号を発生する構成の請求項１記載
の光ビーム走査装置。
【請求項８】前記変位信号発生手段は、画像形成サイ
クル時に前記周波数が鋸歯状に変化する前記変位信号を
発生する構成の請求項７記載の光ビーム走査装置。
【請求項９】前記光ビーム変位手段は、駆動信号の電
圧に応じて前記光ビームを変位させる電気光学素子によ
って構成され、前記変位信号発生手段は、前記光ビームの変位量に応じ
た電圧の前記変位信号を発生する構成の請求項１記載の
光ビーム走査装置。
【請求項１０】前記変位信号発生手段は、画像形成サ
イクル時に前記電圧が鋸歯状に変化する前記変位信号を
発生する構成の請求項９記載の光ビーム走査装置。
【請求項１１】前記制御手段は、画像形成サイクル前
に、前記変位信号発生手段から前記光ビーム変位手段に
所定の変位信号を出力させて、前記光ビームを副走査方
向に変位させ、前記光ビーム照射位置検出手段に前記像
担持体上の前記光ビームの照射位置を検出させて前記所
定の変位信号と前記光ビームの副走査方向の変位量を演
算し、その結果に基づいて前記変位信号発生手段に前記
校正信号を出力する構成の請求項１記載の光ビーム走査
装置。
【請求項１２】副走査方向に所定の速度で移動する像
担持体をポリゴンミラーを含む光学系を介して画像信号
によって変調された光ビームで主走査方向に走査して前
記像担持体に静電潜像を形成する光ビーム走査装置にお
いて、前記光ビームを副走査方向に変位させる変位信号を発生
する変位信号発生手段と、前記変位信号に応じて前記光ビームを副走査方向に変位
させる光ビーム変位手段と、前記光ビームの主走査線上に配置されると共に、副走査
方向の位置に応じて主走査方向の幅が変化する受光面を
有し、前記光ビームの副走査方向の照射位置に応じた検
出信号を出力する光ビーム照射位置検出手段と、前記光ビーム照射位置検出手段から出力される前記検出
信号の出力値を安定させる安定化手段と、前記安定化手段で安定化された安定検出信号に応じて前
記変位信号を校正する校正信号を前記変位信号発生手段
へ出力する制御手段を備えていることを特徴とする光ビ
ーム走査装置。
【請求項１３】前記光ビーム照射位置検出手段は、副
走査方向の位置に応じて主走査方向の幅が変化する前記
受光面が三角形である三角型光検出器によって構成され
る請求項１２記載の光ビーム走査装置。
【請求項１４】前記光ビーム照射位置検出手段は、副
走査方向の位置に応じて主走査方向の幅が変化する前記
受光面が台形である台形型光検出器によって構成される
請求項１２記載の光ビーム走査装置。
【請求項１５】前記三角型光検出器は、方形受光面に
三角形状のマスクを施して構成される請求項１３記載の
光ビーム走査装置。
【請求項１６】前記台形型光検出器は、方形受光面に
三角形状のマスクを施して構成される請求項１４記載の
光ビーム走査装置。
【請求項１７】前記光ビーム照射位置検出手段は、方
形の受光面を有し、一辺が前記光ビームの主走査線と所
定の角度を有して配置された方形型光検出器によって構
成される請求項１２記載の光ビーム走査装置。
【請求項１８】前記安定化手段は、前記光ビーム照射
位置検出手段から出力される前記検出信号を積分する積
分回路と、前記積分回路に蓄えられた電荷を放電させる
リセット回路より構成され、前記制御手段は、光ビームの１主走査が終了する毎に前
記リセット回路に前記電荷の放電を行わせる請求項１２
記載の光ビーム走査装置。
【請求項１９】前記光ビーム変位手段は、駆動信号の
周波数に応じて前記光ビームを変位させる音響光学素子
によって構成され、前記変位信号発生手段は、前記光ビームの変位量に応じ
た周波数の前記変位信号を発生する構成の請求項１２記
載の光ビーム走査装置。
【請求項２０】前記変位信号発生手段は、画像形成サ
イクル時に前記周波数が鋸歯状に変化する前記変位信号
を発生する構成の請求項１８記載の光ビーム走査装置。
【請求項２１】前記光ビーム変位手段は、駆動信号の
電圧に応じて前記光ビームを変位させる電気光学素子に
よって構成され、前記変位信号発生手段は、前記光ビームの変位量に応じ
た電圧の前記変位信号を発生する構成の請求項１２記載
の光ビーム走査装置。
【請求項２２】前記変位信号発生手段は、画像形成サ
イクル時に前記電圧が鋸歯状に変化する前記変位信号を
発生する構成の請求項２０記載の光ビーム走査装置。
【請求項２３】前記制御手段は、画像形成サイクル前
に、前記変位信号発生手段から前記光ビーム変位手段に
所定の変位信号を出力させて、前記光ビームを副走査方
向に変位させ、前記光ビーム照射位置検出手段に前記像
担持体上の前記光ビームの照射位置を検出させて前記所
定の変位信号と前記光ビームの副走査方向の変位量を演
算し、その結果に基づいて前記変位信号発生手段に前記
校正信号を出力する構成の請求項１２記載の光ビーム走
査装置。