JPS63230346A - レ−ザビ−ム走査装置 - 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） 本発明は画像信号により変調されたレーザビームを偏向
器により偏向し、偏向されたレーザビームを結像レンズ
を介して記録媒体上に走査して記録媒体上に画像を記録
する、レーザビームプリンタに関し、特にそのレーザビ
ーム走査装置に関する。

（従来技術） まず、第１図、第２図に従ってレーザカラープリンタに
ついて説明する。

一般にフルカラーの画像出力が可能なカラープリンタは
、出力しようとする画像をイエロー（Ｙと略記）、マゼ
ンタ（Ｍと略記）、シアン（Ｃと略記）の色分解し、そ
れぞれの画像信号を適当なインターフェースを介して受
は取り、その信号に基づいてＹ、Ｍ、Ｃの単色画像を生
成し、それらを重ね合わせてフルカラー画像を得る。ま
たＹ。

Ｍ、Ｃの他にブラック（Ｂｋと略記）を用いることがあ
る。

これは印刷業界で行われる、すみ版に対応するブラック
の出力を行うためである。Ｙ、Ｍ、Ｃの３色を用いて表
現する色は、等量分のＹ、Ｍ、Ｃに対応するＢｋを含ん
でいるので、同し色を１３　ｋとＹ、Ｍ、Ｃの何れか２
色によって表現できる。

Ｂｋに対応する等量のＹ、Ｍ、Ｃを取り去ることが下色
除去（ＯＣＲ）であり、置き換えられるＢｋがすみ版で
ある。レーザカラープリンタでは、色再現とは別のメリ
ットとしてＵＣＲを行うとトナーの消費量が減り、出力
画像の厚みが軽減され、定着負荷も軽減される利点があ
る。従って、一般にはトナー像は４回形成され、４回転
写される。

図において画像信号で変調されたレーザ光は、レーザ光
源１７８により発せられ、回転モータＩＢｋで回転され
ている回転多面鏡１８Ｂｋで偏向される。偏向されたレ
ーザ光は結像レンズ２０８ｋを介し、感光ドラム８Ｂｋ
上の所定位置を走査する。このビーム走査は主走査と呼
ばれ、その方向は主走査方向と呼ばれる。回転多面鏡１
８８にの回転によってレーザ光は感光ドラム８Ｂｋ上の
一直線上を同一方向に繰り返し走査される。感光ドラム
８Ｂｋが矢印の方向に回転することにより、感光ドラム
８Ｂｋ上の周方向にもレーザ光が走査され〔この走査は
副走査と呼ばれ、この方向（反回転方向）は副走査方向
と呼ばれる〕レーザ光は感光ドラム８Ｂｋ上ラスクスキ
ヤンする。コロナ放電器７Ｂｋにより初期帯電された感
光ドラム８８には、レーザ光が画像信号に従って走査さ
れると、所定の露光エネルギーを受けた部分の電荷が除
去され、ドラム８Ｂｋ上に静電潜像が形成される。現像
器２Ｂｋにより、帯電したトナーを感光ドラム８Ｂｋ上
の露光部分に付着させ、静電潜像を現像する。この顕画
像は転写紙に転写される。

８ｖ、ａＭ、８−に−クいても同様の工程が行われる。

一方、給紙コロ４によってトレイ５から給紙された転写
紙は、搬送ベルト１３により矢印方向に搬送される。搬
送ベルト１３は、例えば、マイラで形成され、いくつか
のローラで回転駆動されている。感光ドラムと搬送ベル
ト１３との接触点が転写位置であり、転写放電器９　（
Ｂｋ、Ｙ、Ｍ。

Ｃ）によって、各色トナーが転写紙上に吸引される。各
色のトナー像が転写された転写紙は、分離爪２０により
搬送ベルト１３から分離され、熱ロールを用いた定着ユ
ニット１１を通過し、それにより色重ねしたトナー像が
定着され、排紙ローラ１２によりトレイ１６に排紙され
る。

上記の構成の他に、第３図のような１つまたは２つの偏
向器で複数のレーザ光を走査するものであっても良い。

次に第２図を用いてレーザプリンタの書き出し位置の設
定方法について説明する。一般に各ライン（主走査方向
）毎に書き出し位置を一定にするため、画像記録の前走
査の段階でレーザ光が特定位置に到来したことを検出し
て、検出信号を形成するビーム検出手段１９　（例えば
ＰＩＮフォトダイオード）を設け、ビーム検出手段１９
からの出力信号を基準とし、所定の時間（画像クロック
を所定数だけカウントすることにより計数する）経過後
、感光ドラム８へのレーザ光の画像記録開始を行う方法
が行われている。

さて、前述のようなレーザカラープリンタにおいて、基
準画素数における各色の書込み巾は常に等しく保たれな
ければならない。言い換えれば、各色の１画素間隔は常
に等しく保たれなければならない。それは以下の理由に
よるものである。

各色の１画素間隔に違いが生じると、転写紙上において
、同一個所に記録されるべき各色のドツトは、書き出し
位置は略揃っていても書き出し位置から主走査方向に離
れるに従い、徐々に主走査方向の位置ずれが生じ、書き
終わり位置においてそのずれが最大となる。このずれは
画像で見ると色ずれとなり、画像の質を著しく落とすも
のである。

第４図、第５図に位置ずれの様子を示す。第４図におい
てα６．α８．α１．α、はそれぞれ感光体面上での画
像書き出し位置である。

また、β６．β４．β９．β□は感光体面上での画像書
き終わり位置である。

第５図は基準画素数における各色の書込み巾に違いが生
じた場合の転写紙上での画像書き出し位置と画像書き終
わり位置の拡大図である。感光体上でαＣ１αＨ１α７
．α□の位置に形成された潜像は現像され、転写紙上に
おいてそれぞれ略同−個所α′に転写される。しかし、
画像書き終わり位置については、各色で書込み巾に違い
が生じているため、感光体上でβ６．β９．β７．β。

の位置に形成された潜像は現像され、転写紙上ではそれ
ぞれβ。′、βイ　′、β７　′、βＢＫ′の位置に転
写され、同一個所に転写されず、ずれが生じてしまう。

一般に、画像書き出し位置及び画像書き終わり位置が基
準設定位置になるように、装置の組付調整時に以下の調
整を行っている。

まず、感光体面上での基準画素数における画像書込み巾
（画像書き出し位置から画像書き終わり位置までの距Ｍ
）が基準設定値となるように、画像クロックの周波数を
調整する。次に、画像書き出し位置が、基準設定位置に
なるように、ビーム検出手段からの出力信号からの画像
クロックのカウント数を調整する。

以上の調整を行うことにより、画像書き出し位置及び画
像書き終わり位置を基準設定位置にすることが出来る。

ところで、前述のようなレーザカラープリンタにおいて
は、その組付調整時に、基準画素数における各色の書込
み巾は等しくなるように（各色の画像書き出し位置及び
画像書き終わり位置が転写紙上でそれぞれ同一個所に転
写されるように）調整している。ところが組付調整後、
使用にあたって、装置の温度膨張による偏向器と結像レ
ンズ（ｆθレンズ）との空気間隔変化等の光学的な変化
等により、スキャン範囲が伸縮し、基準画素数における
各色の画像書込み巾が組付調整時に対して経時約６こ変
化することがある。このように基準画素数における各色
の書込み巾に違いが生じた場合、前述のような色ずれが
生じ、品質の悪い画像となってしまう。

上記のような不具合を補正する方法として、特開昭６（
１−５８７７４号公報に開示の技術がある。

この技術は、走査線上の任意の２点をビームが走査する
タイミングを検知し、この走査時間内に常に一定の数の
パルスを出力することができるように制御ｒるようにし
たものである。

この従来技術についてさらに詳しく述べる。

この従来例では、第１及び第２の光検出器から出力され
る信号を、例えば、画像両端を示す信号とし、両信号の
時間間隔中に一定数の画素クロック（画像出力をすると
きの基本クロック）を発生する様にＩＪ御することによ
り、主走査方向の倍率（主走査方向の画像の伸び縮み）
を一定とするものである。

ここで、両信号の時間間隔を測定する方法として「パル
ス数を計数」する方法を採ることがクレームに明記され
ている。

さてここで問題となるのは、現在、高密度（１６ｄｏｔ
　／ｍｒｎ以上）高速（ｌｉ！速９０ｍｍ程度）のプリ
ンターでは、先に述べた“画素クロック“の周波数は１
０Ｍｔｌｚ程度となっており、この画素クロックの例え
ば１／１０クロツクの精度で、上記２信号間の時間間隔
を計数しようとすれば（即ち、１画素の１／１０の倍率
精度を確保しようとすれば）１００ＭＩ（ｚの別クロッ
クでカウント動作しなければならず、Ｔ　Ｔ　Ｌで対応
できないとい・う欠点がある。

（目的） 本発明は、このような従来例の欠点に鑑みてなされたも
ので、スキャン範囲が伸縮したとしても基準画素数にお
ける書込み巾を常に一定とすることが出来るレーザビー
ム走査装置を提供することを目的とするものである。

（構成） 上述の様に従来技術では２点間を走査する時間を計測し
ていたが、本発明では所定のクロックパルスを基準とし
た位置を計測し、精度を上げようとするものである。

例えばＣＣＤ等のアレイ状受光素子を使うなどしてビー
ムの位置を検知し、その検知信号を使って、主走査方向
の倍率を一定にできるものであり、従来例で述べた問題
点は、ＣＣＤが高解像度であることを考えれば容易に解
決することができる。

最近の汎用的なＣＣＤの解像度は、画素間ピッチで決ま
り、７〜８μｍである。従って、上記仕様のプリンター
の１画素６３μｍの１／９程度の精度を確保することが
出来、駆動方法も高度、困難なものは一切必要としない
点で優れている。

本発明の実施例を図面をもって説明する。

第６図は、本発明の実施例を示す斜視図である。

第７図は、組付調整済の装置の画像記録の様子を示す図
である。

図において、１９はビーム検出手段（ＰＩＮフォトダイ
オード）、２２αは第１ビーム位置検出器（ＣＣＤＩ）
　、２２βは第２ビーム位置検出器（ＣＣＤ２）である
。又、ｆａｌはビーム検出手段からの出力信号、〜）は
出力信号＋ａ）に同期した画像クロック、（Ｃ）は第１
ビーム点灯タイミングパルス、（ｄｌは画像記録開始タ
イミングパルス、ｔｅｌは第２ビーム点灯タイミングパ
ルスである。又、Ｆはビーム検出手段位置、Ｇは第１ビ
ーム点灯位置、Ｑは画像書き出し位置、■は画像書き終
わり位置、Ｊは第２ビーム点灯位置である。又、Ｐはビ
ーム検出手段位置から第１ビーム点灯位置までの距離、
Ｈは第１ビーム点灯位置から第２ビーム点灯位置までの
距離（ビーム点灯位置間距離）、Ｒはビームビーム検出
手段位置から画像書き出し位置までの距離、Ｓは画像書
き出し位置から書き終わり位置までの距離（画像書込み
巾）である。さらにＵ（ｔｌは１クロック間隔（時間）
、Ｕ（Ｉｌ）１画素間隔（距離）である。

第７図において、ビーム検出手段１９によりビーム検出
後、画像クロックのＮ８カウント後画像書き出しを開始
し、ここからＮ３画素書き込む。

その時の書き出し位置が所定位置Ｑであり、書き終わり
位置が■であり、画像クロックの周波数ｆ　　（１クロ
ック間隔Ｕ（ｔｌ＝　１　／　ｆ　）となる。又、ビー
ム検出手段１９によるビーム検出後、画像クロックのＮ
Ｐカウント後のビーム点灯位置（第１ビーム点灯位置）
がＧであり、Ｎ　ｐ　＊　Ｎカウント後のビーム点灯位
置（第２ビーム点灯位置）がＪである。

前述のような理由により、１画素間隔が、例えば広くな
りＵ　（＃）が広くなった時、第１ビーム点灯位置Ｇ、
画像書き出し位置Ｑ、画像書き終わり位置■、第２ビー
ム点灯位置Ｊはそれぞれ車走査方向にずれる。この時の
第１ビーム点灯位置及び第２ビーム点灯位置をそれぞれ
ＣＣＤＩ　　（２２α）、Ｃ０Ｄ２　　（２２β）で検
出する。検出された位置ずれ量により、画像クロックの
周波数ｆを変化させ、所定の１画素間隔となるようにす
る。

以上のような制御を行うことにより、常に一定の１画素
間隔、つまり基準画素数における書込み巾を常に一定に
することが出来る。

以下に、ＣＣＤによるビーム位置検出、及び上記制御の
電気回路について第９図、第１０図を用いて説明する。

第９図は全体ブロック図、第１０図は具体的な回路構成
図である。

ＣＯＤによる位置検出回路は２系統とも同一であるので
一方で説明する。

両ＣＣＤ共に同一のシフトパルス（ＳＨ）、及び転送り
ロック（０１，０２）、リセットパルス（ＯＲ）で駆動
する（０１．０２．ＯＲは図示しない）。シフトパルス
ＳＨによりＣＣＤの転送が開始すると同時に位置カウン
タ（ＣＮＴＩ）をりリアし、カウンタ用Ｆ／Ｆをセット
する。Ｆ／Ｆのセットにより位置カウンタは画像クロッ
クＣＬＫをカウントし始める。

ＣＯＤ出力はバッファアンプＡ１サンプルホールドを通
して２値化用コンパレータＣに入力する。

レーザビームは所定のタイミングでエドット分点灯する
だけであるか・ら、Ｃの入力アナログ波形は第１１図に
示すタイミングチャートに示す様な波形となる。Ｃでは
一定のスレッシュホールドでスライスし、２値化パルス
ＤＯＴを出力する。ＤＯＴがカウンタ用Ｆ／Ｆをリセッ
トする事により、位置カウンタはカウント停止となり、
カウンタ出力としては画像クロックＣＬＫで換算したレ
ーザビームの点灯位置データＰＤＩがホールドされた状
態となる。

レーザビーム点灯位置間の距離Ｈは、第８図に示すよう
に、 Ｈ＝ｈ、＋ｈ、＋ｈ０ ｈ＋　、ｈ２　：ＣＣＤ１，２のスキャン開始位置から
ビームが点灯する位置までの距離 （ドラム側が基準）。

ｈｏ　：両ＣＯＤのスキャン開始位置間の距離 と設定される。

ｈｏは機械的なレイアウトで決定されるがｈＩ。

ｈ２はビームスキャン範囲に依存する。従って、スキャ
ン範囲が延びればり、、ｈ２共に増加し、逆に縮めばり
、、ｈ２共に減少する。ｈ、、ｈ。

は電気的に検出したカウント位置データＰＤＩ。

ＰＤ２に対応（比例）するからビームスキャン範囲が変
化してもＨを一定に保つには ＰＤ１＋ＰＤ２ を一定に保てば良い。

以降、回路の説明に戻”る。ＣＣＤ１により得られる位
置データＰＤＩとＣＣＤ２によるＰＤ２を加算器ＡＤＤ
　（例えばＳＮ７４８０）にて加算し加算結果を両チャ
ンネルのカウンタＣＮＴ１が共にカウント停止となるタ
イミングでラッチＴ、Ｃにラッチする。ＡＤＤによ−る
加算は、カウンタがカウント中でも行われてしまうため
、カウント停止した時点での加算結果を保持するための
ものである。

この様にしてＬＣの出力にはＰＤｌ＋ＰＤ２が常時ラッ
チされている。

ディジタルコンパレータＣＭＰ　（例えば５Ｎ７４８５
等）ではＰＤ１＋ＰＤ２と基準データＰＤＯを比較する
。ＰＤＯは予め基準となる位置データをＤＩＰスイッチ
等で与えておけばよい。ＣＭＰの“Ａ＜Ｂ“、”Ａ＝Ｂ
”出力は となる。

即ち、ＰＤＩ　＋ＰＤ２が基準値より小さい場合（ビー
ムスキャン範囲が狭くなった場合）、′Ａ〈Ｂ“出力Ｄ
ＷＮ信号がＨｉｇｈとなり、その他の場合Ｌｏｗとなる
。ＤＷＮ信号はアップダウンカウンタＣＮＴ２　　（例
えばＳＮ７４１９０）　ノＤ／Ｖ端子に入力する。この
端子がＨｉｇｈの場合ＣＮＴ２がダウンカウンタとして
、またＬｏｗの場合アップカウンタとして機能する。従
ってＰＤ　１　＋ＰＤ２が基準値より小さい場合はＣＮ
Ｔ２がダウンカウンタとなり、ＣＮＴ２に入力されるク
ロックＤＣＬＫが入力されるたびにカウントダウンされ
る。

ＣＮ　Ｔ　２には予め基準値ＤＩＶＯがロードされてお
り、ＤＩＶＯからカウントダウンする事になる。

ＣＮＴ２の出力ＤＩＶＤは可変周波クロック発生回路に
与えられる。この回路は良く知られたＰＬＬによる発振
回路であり、分周比Ｎにより出力クロックの周波数ｆは
、 ｆ＝Ｎ−ｆ。

とする事ができ、Ｎを与えて出力のクロックＣＬＫの周
波数を決める事ができる。

このＮ（分周比）として上記のＣＮＴ２の出力ＤＩＶＤ
を与える。ＤＩＶＤが減少するとＣＬＫの周波数が下が
りドツト間距離、即ちＨの値を増加することになる。

ビームスキャン範囲が伸縮した場合にも画像書込み巾を
一定にするには、前にも説明した様に本回路にて検出し
たビーム点灯位置間の距離Ｈを一定にすればよい。即ち
位置データＰＤ１＋ＰＤ２を一定に維持すればよい。

ある時点でビームスキャン範囲が伸びた時、ＣＣＤＩ、
２により検出されるビーム点灯位置ＰＤ１、ＰＤ２に対
してＰＤ１＋ＰＤ２が基準１直１）　ＤＯより大きくな
る。するとコンパレータＣＭＰの出力ＤＷＮ信号はＬｏ
ｗとなるからカウンタＣＮＴ２はアップカウントモード
となり、分周比用クロックＤＣＬＫにより、ＣＮＴ２の
カウント出力ＤＩＶＤをまず１だレノ増加さセる。ＤＩ
ＶＤが増加するとＰＬＬの動作により画像クロックＣＬ
　Ｋが高くなり、ビーム点灯位置間距離Ｈが小さくなる
。

それに伴いＰＤ１＋ＰＤ２も小さくなり基準値ＰＤＯに
近づ（。

この様にして分周比用クロックＤ　ＣＬ　Ｋが入力され
る毎に画像クロックＣＬＫが修正されてゆきＰＤ１＋ｐ
Ｄ２＝ＰＤＯとなるまで続く。

本例ではＣＭＰによる一致信号（“Ａ＝Ｂ　”出力）Ｅ
ＯＡにより一致を検出して調整終了とし、ＤＣＬＫを停
止させている。ＥＯＡ信号はシステムコントローラに送
信して調整終了を認識させる様にしても良い。基準値Ｐ
ＤＯ，ＤＩＶＯは固定的に与えても良いが、ＤＩＰスイ
ッチなどで機械毎のバラツキを考慮した値に設定できる
様にすると都合が良い。

例えば校正されビームスキャン範囲をもつビームのもと
でＣＭＰの“Ａ＝Ｂ　″出力、即ちＥＯＡ信号が発生す
る様にＰＤＯを設定する。分周比については基準値ＤＩ
ＶＯはあまり重要ではなく、ずれていても本回路の機能
でＰＤ１＋ＰＤ２＝ＰＤＯとするためのＤＩＶＤが自動
設定される。しかしＤＩＶＯとあまり大きく値が異なる
とＰＬＬのロックレンジの問題、カウンタＣＮＴ２のオ
ーバフロー、アンダフローの問題が生ずる事があるから
、これらを避ける様、設定してやれば良い。

また本発明の機能は特に、常時、動作させる必要はなく
、１フレームの画像書込の前又は後のタイミングで行う
とか、何フレームに１回行うとかすれば良く、これは温
度変化などビームスキャン範囲を変化させる要因に応じ
て決定すれば良い。

本例ではフィードバック系を構成するから、分周比を修
正するためのクロックＤＣＬＫのレートは、ＣＯＤのシ
フトパルスのレートより遅い事が好ましい。さらにＰＬ
Ｌによるトランジェットの安定時間も見込んでおいた方
が良い。ＤＣＬＫのレートがあまり早いと系が安定せず
発振してしまうことになる。

以上で説明した回路は、フィードバック系を持つ自動調
整機構であるが、フィードバックを持たないオープンル
ープによる自動調整も考えられる。

その場合はビーム位置データｐＤ１＋ＰＤ２を用いてＲ
ＯＭテーブルをアクセスし、最適な分周比データＤＩＶ
Ｄを出力させる様にする。つまりＰＤ１＋ＰＤ２の値に
対して、正しい書込範囲とするためのＤＩＶＤの値を予
め求めておきＲＯＭテーブルを作成しておく。検出され
たＰＤ１＋ＰＤ２をＲＯＭをアドレスに与え、データ側
の出力をＤ　Ｉ　ＸＩ　Ｄとすれば良い。

またＣＯＤによる位置データＰＤＩ及びＰＤ２を得てか
らＤＩＶＤに反映するまでの一連の機能はＣＰＵで行わ
せる事もできる。リアルタイム性さえ確保できればＣＰ
Ｕを使用する事により、ハード構成を簡略化できる。

尚、本文において、主に本発明をレーザカラープリンタ
に適用した例について述べたが、レーザカラープリンタ
に限るものではなく、単色のレーザプリンタにも適用す
ることが出来る。

単色のレーザプリンタに本発明を適用した場合は、経時
的なスキャン範囲の伸縮があったとしても、基準画素数
における書込み巾を常に一定にするこまが出来る。前述
のようなレーザカラープリンタにおいては、スキャン範
囲の伸縮が各色において無関係にあった場合、書込み巾
が伸縮するだけでなく、色ずれが発生し、画像の質を著
しく落とすものである。よって、本発明をレーザカラー
プリンタに適用した場合は、この色ずれを補正すること
が出来、本発明によって得られる効果は大きい。

（効果） 本発明は以上述べた通りのものであり、本発明によれば
、レーザビームプリンタにおいて、常に一定の画像書込
み巾が得られるように制御する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザカラープリンタの概略構成図、第２図は
その書き込み系を示す外観図、第３図は異なる形式の書
き込み系を示す外観図、第４図は各色毎の書き出し、書
き終わり位置を示す図、第５図はその位置ずれの様子を
示す図、第６図は本発明の一実施例に係るレーザビーム
走査装置の外観図、第７図は同、画像記録の様子を示す
図、第８図はレーザビームの点灯位置を示す図、第９図
は本発明の制御に係る全体ブロック図、第１０図は同、
具体的な回路構成図、第１１図は同、タイミングチャー
トである。 ２２α・・・第１ビーム位置検出器、２２β・・・第２
ビーム位置検出器。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像信号により変調されたレーザビームを偏向器により
   偏向し、偏向されたレーザビームを結像レンズを介して
   記録媒体上に走査して記録媒体上に画像を記録するレー
   ザビーム走査装置において、第１の点でレーザビームを
   点灯させ、所定のクロックパルス計数後、第２の点でレ
   ーザビームを点灯させ、前記第１の点でのビーム点灯位
   置を検出する第１ビーム位置検出器と、前記第２の点で
   のビーム点灯位置を検出する第２ビーム位置検出器を設
   け、前記第１ビーム位置検出器及び第２ビーム位置検出
   器の出力に応じて、前記画像クロックの周波数を変化さ
   せることを特徴とするレーザビーム走査装置。