JPS6232768A - 光走査装置 - 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、光走査方法に関する。

（従来技術） 半導体レーザーからの変調光を、回転多面鏡やホログラ
ムスキャナー等の回転偏向器で偏向させる方式の光走査
方式は良く知られている０回転偏向器は、一般に、光束
を１等角速度的に偏向させるので、被走査面上における
走査速度を一定にするために、一般にはｆＯレンズが用
いられている。

しかし、ｆθレンズは特殊なレンズであり、製造コスト
も高い。従って、できればｆθレンズを用いずにすませ
たいという要望もある。また、近時。

光束の走査角速度が一定でないような、特殊なポリゴン
ミラーも提案されつつあり（特願昭５９−２７４３２４
号）、このような場合には、ｆθレンズを用いても、走
査速度は一定とならないので、ｆθレンズの使用ができ
ない。

このような事情に鑑みて、近来、ｆθレンズを用いずに
、光走査を行なう光走査方式が意図されつつある０例え
ば、第５図は、このような光走査方式の走査装置の１例
を示している。

光束は、レンズ８０を介して、回転偏向器たる回転多面
鏡８２に入射し、その反射面のひとつにより反射されて
、光導電性の感光体８４に入射し、レンズ８０の作用で
感光体上に集束する。回転多面鏡８２を矢印方向へ等速
回転させれば、光束は、第６図で左方から右方へ向って
偏向し、感光体８４を、その母線方向へ、左方から右方
へと光走査する。なお、符号８６は、受光素子を示し、
この受光素子８６は、光走査の起点の同期をとるのに用
いられる。

回転多面１Ｉｔ８２の回転により、光束を反射する反射
面が切換るにつれて、偏向すなわち、光走査が周期的に
繰返されることになる。

ところで、光走査の際、１画素の情報書込にねりあてら
れる時間をＴとして、１／Ｔで与えられる周波数ｆＫを
もつクロックを画像走査クロックという。

ｆθレンズを用いない光走査方式では、走査光による。

被走査面上の走査速度は一定とならない。

のであるから１画像走査クロックの周波数ｆ　＋＜を一
定にしておくと、書き込まれた情報に歪みが生じてしま
う。かかる情報の歪みを除去するには、被走査面上にお
ける走査速度の変化に応′じて、上記周波数ｆｇを変化
させる必要がある。すなわち、走査速度が大きいところ
では、それに応じて、画像走査クロックの周波数ｆＩ（
を高くし、走査速度の小さいところでは、周波数ｆＫを
低くしなければならない。

このように１画像走査クロックの周波数ｆＫを。

走査速度に応じて変化させることによって、書き込まれ
た情報画像の歪みを有効に軽減させることができる。

ところで、先にのべたように、周波数ｆｇは、１画素の
情報書込みに割当られた時間Ｔの逆数である。従って、
周波数ｆｇが変化することは、時間Ｔが変化することに
対応する。そうすると、光走査の際、走査光の強度が一
定であると、走査速度の大きいところ（時間Ｔが短かい
）と、小さいところ（時間Ｔが長い）で、１画素の書込
みに使用される光エネルギーに差異を生ずることになり
、光走査による書込の際、走査速度の変化に従って、１
画素あたりの露光光量が変化し、得られる情報画像には
、走査速度の変化に応じた像濃度変化が生ずることにな
る。

（目　　的） 本発明は、上述した情報に鑑みてなされたものであって
、ｆθレンズを用いない光走査方式において、走査速度
の変化に起因する。情報画像の歪み、像濃度変化を有効
に軽減しうる。新規な光走査方法の提供を目的とする。

（構　　成） 以下、本発明を説明する。

光走査方法は、本発明において、光源として。

半導体レーザーを用いる。半導体レーザーからの変調光
（画像信号に応じた変調信号で変調されている）は１回
転偏向器、すなわち１回転多面鏡やホログラムスキャナ
ーで偏向され、ｆθレンズを用いることなく、被走査面
を光走査する。

半導体レーザーの発光強度は温度に対して非常に不安定
であるので、出力強度制御回路により、発光強度の基準
値への設定が行なわれる。

発光強度の基準値への設定は、光書込走査時以外の時間
に行なわれる。すなわち、１頁分の光書込走査の開始に
先立つスタンバイ時に行ってもよいし、あるいは、光走
査が行なわれている状態において、走査光の各偏向の際
の、光書込時間以外の時間を利用して行ってもよく、上
記光書込時間以外の時間を利用し、偏向が数回行なわれ
るご凪に１度の割合で行なうなどしてもよい。

出力強度制御回路としては、出願人が先に特願昭６０−
１６０１０号において提案したものを用いることができ
る。

また、画像走査クロック周波数制御回路により、被走査
面上における走査速度の変化に応じて、周波数が連続的
に変化する画像走査クロックが発生せしめられる。

この画像走査クロック周波数制御回路としては。

出願人が先に特願昭６０−９２９６０号において提案し
たものを用いることができる。

さて、半導体レーザーの、光書込走査時における発光強
度が基準値に設定されるとき、デジタルの基準値信号が
、出力強度制御回路から得られる。

一方１画像走査クロック周波数制御回路では、発振器か
らの基準クロックに対する分周率が１段階的に切換られ
、それに応じて、フェイズ・ロックド・ループ回路から
、周波数が連続的に変化する画像走査クロックが得られ
るのであるが、分周率が切換られるたびに、アップ／ダ
ウンカウンタ−を駆動して、デジタルの補正信号を得る
。

そして、上述の基準値信号と補正信号とを、演算回路に
印加する。

演算回路は、デジタル回路であって、印加されてくる上
記基準値信号を補正信号で演算変調する。

この演算変調は、演算回路の出力信号が、走査速度の変
化に比例的に対応して階段的に変化する信号となるよう
に行なわれる。

演算回路における演算は、加算、減算９乗算。

除算のいずれでもあり得る。

すなおち、補正信号が、走査速度の変化と比例的に対応
するならば、加減算あるいは乗算の演算が行なわれるし
、補正信号と走査速度変化の対応が反比例的であるとき
は、加減算あるいは除算の演算が行なわれる。

演算回路からの出力は、Ｄ／Ａコンバーターでアナログ
信号に変換される。このアナログ信号は、やはり、走査
速度の変化に比例的に、階段状に変化する。このアナロ
グ信号の階段的な変化が１画像走査クロックの周波数変
化に応じた適正な露光量によい近似で対応するように、
アップ／ダウンカウンタ−の出力値や、演算回路におけ
る演算式％式％ そして、このアナログ信号を、変調信号で変調しつつ、
半導体レーザーを駆動する。

すると、上記アナログ信号は、走査速度の変化に比例し
て階段的に変化するから、半導体レーザーの発光強度は
、階段的であるとはいえ、走査速度の大きいところでは
大きく、走査速度の小さいところでは小さく、しかも、
適正な露光量によい近時で対応する。従って１画像走査
クロックの周波数変化に起因する露光むらを有効に軽減
できる。

以下、具体的な実施例に即して説明する。

第１図は１本発明の光走査方式のための回路例を示して
いる。第１図において、画像走査クロック周波数制御回
路３８と、デジタル値設定回路４０とをのぞいた部分は
、出願人が先に特願昭６０−１６０１０号において提案
した。出力強度制御回路と同じである。

そこで、第１図を参照して、まず、半導体レーザーの発
光強度の基準値への設定と、基準値信号の発生につき説
明する。

演算回路４２には、アップ／ダウンカウンタ−２０から
の出力とデジタル値設定回路４０からの出力とが印加さ
れるが、上記発光強度の基準値への設定が行なわれると
き（以下、出力強度制御時という）には、デジタル値設
定制御回路４０からの出力は、演算に寄与しない値を示
す。従って、出力強度制御時には、演算回路４２は、ア
ップ／ダウンカウンタ−２０の出力に対し、１倍の乗算
回路として機能する。

なお、光書込走査時には、アップ／ダウンカウンタ−２
０の出力は保持される。さて、半導体レーザー１０から
後方へ射出されたレーザー光は、ホトセンサー１４に受
光される。ホトセンサー１４は、受−光した光の強度に
比例した電流を出力し、この電流の増幅器１６により電
圧に変換され、比較器１８に電圧値ＶＭとして印加され
、基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。比較器１８の出力電
圧は、電圧ＶＭとＶｒｅｆの大小関係に応じて高レベル
または低レベルとなり、アップ／ダウンカウンタ−２０
（以下、単にカウンター２０と称する）のカウントモー
ドを制御する。例えば、Ｖ　Ｍ　＜　Ｖ　ｒｅｆのとき
、すなわち。

半導体レーザーｌＯの出力強度が基準値に達してぃない
ときは、比較器１８の出力が低レベルとなり。

カウンター２０はアップカウンターとして作動するカウ
ントモードすなわちアップモードとなり、７間〉Ｖ　ｒ
ｅｆのときは逆にダウンカウンタ−として動作するカウ
ントモードすなわちダウンモードとなる。

エツジ検出回路３２は、フレーム同期信号ＦＳＹＮＣの
立上りエツジを検出し、その検出信号はオア回路３４を
通ってアンド回路３０で、フレーム同期信号ＦＳＹＮＣ
とのアンドがとられる。

フリップフロップ２８は、アンド回路３０の出力により
スタンバイモードの始めにセットされて出力信号を生じ
、この出力信号はアンド回路２６で、非走査信号とのア
ンドがとられる。

カウンター２０は、アンド回路２６の出力信号により、
ディスエーブル状態が解除され、クロックパルス発生器
２４からのクロックパルスをアップまたはダウンカウン
トする。

カウンター２０のカラン１−出力は、演算回路４２を介
してＤ／Ａコンバータ４３に印加され、Ｄ／Ａコンバー
ター４３によりアナログ信号に変換されて半導体レーザ
ー駆動回路１２に印加される。

同回路１２は、変調（８号により、半導体レーザーＩＯ
を駆動するが、その駆１ｊＪ電流を演算回路からの出力
に応じて変化させる。

したがって、カウンター２０の計数値が徐々に増加（ま
た減少）するにともなって、半導体レーザー１０からの
レーザー光の強度は徐々に増加（または減少）し、比較
器１８に印加される電圧ＶＭは、徐々に増加（または減
少）する。

電圧ＶＭが徐々に変化して、　Ｖｒｅｆとの大小関係が
反転すると、比較器１８の出力も、低レベルから高レベ
ル（または高レベルから低レベル）へと反転する。この
とき、エツジ検出回路２２が、比較器１８の出力の立上
り（または立下り）のエツジを検出して、フリップフロ
ップ２８をリセットし、カウンター２０をディスエーブ
ル状態に復帰させる。

従って、カウンター２０は、上記比較器１８の出力反転
の際の計数値を保持し、従って、半導体レーザー１０の
駆動電流の大きさが、そのまま保持される。

このとき実質的にＶ　Ｍ　＝　Ｖｒｅｆであり、半導体
し一ザー１０の出力強度は、基準電圧Ｖｒｅｆを通じて
設定された基準値に設定される。このように、半導体レ
ーザー１０の発光強度が基準値に設定された状態で、カ
ウンター２０から出力されるデジタル信号が基準値信号
である。

なお、エツジ検出回路２２は、比較器１８の出力が低レ
ベルから高レベルへ反転したときにのみ、カウンター２
０をディスエーブル状態にするように構成してもよい。

このようにすると、比較器１８の出力レベルが低レベル
から高レベルへ反転するときは、上記の場合と同じであ
るが、上記出力レベルが高レベルから低レベルへと反転
するときには、以下の如くになる。すなわち、高レベル
から低レベルに反転すると、カウンター２０は、ディス
エーブル状態が解除されたまま、アップカウンターとし
て動作することになる。そして、半導体レーザー１０の
駆動電流は増加し、比較器１８の出力が低レベルから高
レベルへと反転すると、エツジ検出回路２１がその立上
りエツジを検出して、カウンター２０をディスエーブル
状態にして、その計数値を保持させるのである。

また、カウンター２０は、比較器１２の出力が低レベル
でダウンカウンタ−として作動し、上記出力が高レベル
でアップカウンターとして作動するようにし、その計数
値と半導体レーザー１０の駆動電流が反比例するように
してもよい。

なお、出力制御タイミング発生回路３６は、フレーム同
期信号ＦＳＹＮＣによりスタンバイモードで作動し、一
定周期で出力制御タイミング信号を発生してオア回路３
４に出力することによって、半導体レーザー１０のパワ
ーセットを一定同期で行なわせる。

感光体を走査するときは、非走査信号がなくなってアン
ド回１２６がオフし、カウンター２０がディスエーブル
状態となり、半導体レーザー１０がスタンバイ状態の走
査時には駆動されず、半導体レーザー１０のパワーセッ
トは、未了なら中断される。

そして非走査時には上記パワーセットが再開される。　
上記の如くして、半導体レーザーの発光強度が基準値に
設定されると、カウンター２０から基半値信号が得られ
る。この基準値信号は、パワーセットの行なわれるたび
に変動する可能性はあるが、一旦パワーセソトが行なわ
れたのちは、次回まで変化することはない。

次に、補正信号の発生につき説明する。

第２図は、第１図における画像走査クロック周波数制御
回路３８、デジタル値設定回路４０の具体的な回路の１
例を示している。

第２図において、アップ／ダウンカウンタ−６８と演算
回路４２とを除いた部分は、画像走査クロック周波数制
御回路を構成し、この制御回路は、出願人が先に特願昭
６０−９２９６０号において提案したのと同じものであ
る。この画像走査クロック周波数制御回路において、位
相検波回路５８とローパスフィルター６０、電圧制御発
振器６２１分周器６４は、フェイズ・ロックド・ループ
回路（以下ＰＬＬ回路と称する）を構成する。

ＷＩ像走査クロック周波数制御回路から上記ＰＬＬ回路
をのぞいた部分と、アップ／ダウンカウンタ−６８とは
、第１図におけるデジタル値設定回路４０を構成してい
る。

まず、画像走査クロック周波数制御回路の働きにつき、
簡単に説明する。

発振器５４から発せられる周波数ｆｏの基準クロックは
１分周器５６により分周されて１周波数ｆｏ／Ｎの位置
制御用クロックとなり、制御回路１６およびＰＬＬ回路
の位相検波回路５８に入力する。

位相検波回路５８は、上記位置制御用クロックと分周器
６４から入力するクロックとの位相を比較し、その位相
差をパルス信号としてローパスフィルター６０に出力す
る。ローパスフィルター６０を介して、上記位相差の情
報が電圧制御発振器６２に入力すると同発振器６２は、
ローパスフィルター６０の出力電圧に応じた周波数のク
ロックを出力する。このクロックが画像走査クロックと
なる。画像走査クロックは分周器６４で分周され、クロ
ックとして位相検波回路５８へ印加され、位置制御用ク
ロックと位相比較される。

分周器６４の分周率は、これをＭとすると固定値であり
、この分周器６４から位相検波回路５８に印加Ｏ されるクロックと位置制御用クロック（周波数−）との
位相差が変化しないとき、電圧制御発振器６２から発せ
られる画像走査クロックの周波数ｆ＋＜は、ｆ　Ｋ　＝
ｆｏ・−である。

この状態で、分周器５６の分周率をＮからＮ１に切換る
と１位置制御用クロックの周波数はｆＯ・−となり１画
像走査クロックの周波数ｆＫは、ｆＯ・−からｆｏ・−
まで連続的かつ単調に変化する。

Ｎ。

従って分周器５６の分周率を段階的に切換ることにより
、周波数が連続的に変化する画像走査クロックが得られ
る。

さて、制御回路５０は、分周器５６における分周率のプ
リセット値を、アップ／ダウンカウンタ−５２（以下、
単にカウンター５２という）から出力させるためのクロ
ックＣＫ、ディスエーブル状態を解除する信号ＥＮ、ア
ップ／ダウンのモードを設定する信号Ｕ／Ｄを発する。

なお、制御回路５０９分周器５６には、受光素子８６（
第６図）から得られる同期信号が印加される。

アップ／ダウンのモードは、走査速度の極値近傍でアッ
プモード（もしくはダウンモード）からダウンモード（
もしくはアップモード）に切かえるように信号Ｕ／Ｄの
発生が行なわれる。

クロックＣＫが入力するとカウンター５２は、プリセッ
ト値を更新して１分周器５６の分周率を切換る６切換幅
ΔＮは一定である。

さて、光走査が行なわれる走査領域は、予め、複数のブ
ロックＢＬＩ、　Ｂ１０．・・・、ＢＬｉ、・・・、　
ＩＬＬにに分割されており、各ブロックＢＬｉ（ｉ＝１
〜Ｋ）ごとに、数値Ｍｉとｎｌ（ｉ＝ｌ〜Ｋ）とが定め
られている。

そして、ｉ番目のブロックＢＬｉでは、位置制御用クロ
ックが、制御回路５０にＭｉパルス入力するごとに、制
御回路は５０はクロックＣＫを発生させることによって
１分周器５６の分周率がΔＮだけ切換る。

ブロックＢｌｉでは、クロックＣＫの発生はｎｉ回生ず
る。従ってブロックＢＬｉは位置制御用クロックのＭｉ
−ｎｉ個に対応する。そしてブロックＢＬｉを光走査す
る間に、分周率はｎｉ・ΔＮだけ変化する。

ブロック数にや、　Ｍｉ、　ｎｉの値は、電圧制御発振
器２２から発生する画像走査クロックの周波数ｆＫが走
査速度変化に伴う理想の周波数変化を良く近似するよう
に、光走査装置の設計条件に応じて実験的あるいは理論
的に定められる。

第６図に１例を示す。図において曲線は、理想上の画像
走査クロックｆＫｏ（回転偏向器としては。

特願昭５９−２７４３２４号で提案さ胆た特殊なポリゴ
ンミラーを用いる回転多面鏡が想定されている。この回
転多面鏡では、ポリゴンミラーの回転角αに応じて、光
束の偏向角θは、ｓｉｎθ＝（１−−ｓｉｎα）なる関
係を満足する。Ａ、Ｒは、ポリゴンミラーの形態上の定
数である。）を、また、階段状のグている。分周率Ｎを
段階的に切換ることにより階段状に変化するのである。

この折線ｆｘ、の下の数字５．６．１０．１６は１図の
右端を走査開始側として、それぞれ旧、　Ｍ２．　Ｍ３
．　Ｍ４に対応している。図から明らかなようにｎ１＝
＝　６　、　ｎ２＝　９　ｒ　ｎ３＝３　、　ｎ４＝５
である。この図は対称図形の半分のみを示しており、対
称性から明らかなように、ブロック数には７、Ｍ５１０
．　ｎ５＝３．　Ｍ６＝６．　ｎ６＝９．　Ｍ７＝５゜
ロア：６である。また１分周率Ｎの切換幅ΔＮ＝１であ
る。分周率が段階的に切換られるに従い、画像走査クロ
ックは連続的に変化して、理想上の周波数変化ｆＩ（。

良く近似する。ちなみに、分周率Ｎは、走査領域の両端
で６９．中央部で８９である。

以上が、画像走査クロック周波数制御回路の説。

明である。

ここで、再び第２図にもどって、補正信号の発生につき
説明する。

制御回路５０で発生する信号ＥＮ、　ＣＫ、　Ｕ／Ｄは
、カウンター５２に印加されると時間に、アップ／ダウ
ンカウンタ−６８（以下、単にカウンター６８と称する
。）に印加される。従って、カウンター６８と。

カウンター５２とは、同時に、ディスエーブル状態を解
除され、カウントを行ない、アップモード。

ダウンモードの切換を行なう。従って、カウンター６８
は、画像走査クロック周波数制御回路における１発振器
５４からの基準クロックに対する分周率Ｎが切換られる
たびに駆動されてカウントを行ない、カウント量に応じ
て階段的に変化するデジタルの信号を出力する。この信
号が補正信号である。

この補正信号は、上に説明した例では、カウンター５２
．６８のアップ／ダウンモードの切換が同じであるので
、第４図に示すように、走査速度の大きいところで大き
く、走査速度の小さいところで小さい。

そこで、この補正信号により、前述の基準値信号を演算
変調する。

補正信号、基準値信号は、演算回路４２に印加され、基
準信号は補正信号により演算変調される。

今、説明している例では、補正信号は第４図に示すよう
に、走査速度の大小関係と比例的に変化する信号である
ので、例えば、演算回路４２により、この補正信号と基
準値信号とを掛は合せる乗算的な演算、あるいは両者の
和又は差をとる加・減算的な演算を行なうことにより、
走査速度の変化に比例して階段的に変化するデジタル信
号を得ることができる。

従って、このデジタル信号をＤ／Ａコンバーター４３で
アナログ化して半導体レーザー駆動回路１２に印加し、
変調信号で変調しつつ半導体レーザーを駆動することに
より、光走査領域における。走査速度の大きいところで
は、半導体レーザーの発光強度が大きく、走査速度の小
さいところでは、上記発光強度が小さくなる（ただし１
発光強度の変化は階段的である）ので、走査方向にわた
る露光量の不均一は有効に軽減されることになる。

第３図には、補正信号を得るための別の回路例を示す。

この例では、画像走査クロック周波数制御回路において
１分周率の段階的な切換の際に駆動されるアップ／ダウ
ンカウンタ−５２の出方自体を演算回路７０に印加し、
所定値と組合せて必要な演算処理例えば加算あるいは減
算の処理を行なうことにより所望の補正信号を得るよう
にしている。

なお、第２図、第３図において、モード設定信号は、出
力強度設定時の、デジタル値設定回路４０（第１図）の
出力が、半導体レーザー駆動に寄与しないように、デジ
タル値設定同口４０を制御し、また光書込走査時には、
カウンター２０の出力を保持するように、アップ／ダウ
ンカウンタ−２０を制御する。

（効　果） 以上、本発明によれば、新規な光走査方法を提供できる
。本発明の光走査方法は上記の如くに構成されているの
で、ｆθレンズを用いないにもかかわらず５記録画像に
おける歪みや濃度むらを有効に除去して、光走査を行う
ことができる。

また、補正信号もデジタル的に発生させるので、その発
生回路をコストの低いＩＣで構成でき、信頼性も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための回路の１例を示すブ
ロック図、第２図は、補正信号を発生させるための回路
の１例を示すブロック図、第３図は、補正信号を発生さ
せるための回路の別個を示すブロック図、第４図は、走
査速度と補正信号の対応を説明するための図、第５図は
、本発明を光走査方式を行うための光学配置の１例を示
す図、第６図は１画像走査クロック周波数制御回路の働
きを説明するための図である。 １０・・・・半導体レーザー、１４・・・・ホトセンサ
ー。 ２智ツ２ ％１１−　　図 チ　　！　　口 ＆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体レーザーからの変調光を回転偏向器で偏向させ、
   被走査面を、ｆθレンズを用いることなく走査する光走
   査方式において、 出力強度制御回路により、光書込走査時における半導体
   レーザーの発光強度を基準値に設定するための、デジタ
   ルの基準値信号を得、 画像走査クロック周波数制御回路により、被走査面上で
   の走査速度の変化に応じて周波数が連続的に変化する画
   像走査クロックを発生せしめ、上記画像走査クロック周
   波数制御回路において、発振器からの基準クロックに対
   する分周率が切換られるたびに、アップ／ダウンカウン
   ターを駆動して、デジタルの補正信号を得、 上記基準値信号と補正信号とを、演算回路に印加し、 上記演算回路により、上記基準値信号を補正信号で演算
   変調することにより、上記走査速度の変化に比例的に対
   応して階段的に変化する信号を得、この信号をＤ／Ａコ
   ンバーターでアナログ信号に変換し、 このアナログ信号を変調信号で変調しつつ、半導体レー
   ザーを駆動することを特徴とする、光走査方法。