JPH09189873A - マルチビーム走査方法およびマルチビーム走査装置 - Google Patents

マルチビーム走査方法およびマルチビーム走査装置

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JPH09189873A
JPH09189873A JP8296060A JP29606096A JPH09189873A JP H09189873 A JPH09189873 A JP H09189873A JP 8296060 A JP8296060 A JP 8296060A JP 29606096 A JP29606096 A JP 29606096A JP H09189873 A JPH09189873 A JP H09189873A
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laser beams
laser
light emitting
scanning device
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Masaki Takahashi
正樹 高橋
Yoriyuki Ishibashi
頼幸 石橋
Manabu Mikami
学 三上
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】独立した複数のレーザ発光源を用い、ターゲッ
ト上でのビーム位置、ビームピッチを常に高精度に設定
できるマルチビーム走査方法、装置を提供する。 【解決手段】レーザ発光源１ａ，１ｂとターゲットであ
る感光ドラム１０との間に設けられてレーザ発光源から
送出されたレーザビームＬａ，Ｌｂを共通に偏向させて
感光ドラム１０上を走査するポリゴンミラー５と、この
ミラー５と発光源１ａ，１ｂとの間に設けられてビーム
Ｌａ，Ｌｂの感光ドラム上の照射位置を移動可能とする
ガルバノミラー３ａ，３ｂと、ミラー５より下流側位置
で、感光ドラム１０と光学的に共役な位置に設けられて
ビームＬａ，Ｌｂの感光ドラム１０上の照射位置を検出
するセンサ１３と、このセンサ１３の出力に基づいてビ
ームＬａ，Ｌｂの感光ドラム１０上の照射位置を規定位
置に収めるべくガルバノミラー３ａ，３ｂを制御する位
置制御手段１４，１５，１６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばレーザプ
リンタやレーザプリンタを記録部に備えたデジタル複写
機等への応用に好適なマルチビーム走査方法およびマル
チビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、レーザプリンタあるいは
レーザプリンタを記録部に備えたデジタル複写機では、
単一のレーザ光源から送出されたレーザビームをスキャ
ン要素である回転多面鏡で偏向し、この偏向光で感光体
表面を走査して画像記録を行っている。
【０００３】このような装置において、記録速度を高め
ようとする場合には、レーザビームを変調するための画
像情報の転送速度を大きくしたり、回転多面鏡の回転速
度を上げたりする必要がある。しかし、これらの増加量
には自ずと限界があるため、単一のレーザビームによる
記録速度の向上には限界がある。
【０００４】そこで、このような欠点を克服するため
に、最近ではたとえば特公平１−４３２９４号公報等に
示されているように、複数のレーザビームで同時に感光
体表面を走査し、それぞれのレーザビームを異なる画像
情報で変調して画像記録を実施する方法が提案されてい
る。
【０００５】これらの方法では、形成画像の複数ライン
分を複数のレーザビームを用いて同時に作成してしまう
ため、回転多面鏡の速度や画像情報転送レートを変更せ
ずにレーザビームの本数分だけ記録速度を向上させるこ
とが可能となる。
【０００６】ところで、このような、いわゆるマルチビ
ーム走査装置において、複数のレーザビームを得るため
の発光源としては、たとえば特公平１−４３２９４号公
報に示されているように、１チップの中に複数の半導体
レーザダイオードをアレイ状に配置した発光源を用いる
ものと、たとえば特公平６−９４２１５号公報に示され
ているように、複数の独立したレーザダイオードを用い
るものとが知られている。
【０００７】前者のレーザダイオードをアレイ状に配置
した発光源を用いる方式は、ビーム間の間隔が変動しに
くく、しかも小型化できる利点がある。しかし、高速記
録を行うために発光出力を増加させると、−方のレーザ
ダイオードの発光が他方のレーザダイオードの発行に影
響を与えるクロストークが発生する問題がある。また、
構造的にビーム問隔を狭めることが困難で、ビーム間隔
を数記録ライン分だけ離さなければならない。このた
め、感光体の移動方向に対して、後方で記録するビーム
は先にスキャンしたビームによって形成された画像部分
を飛び越して記録する必要があり、画像形成行程が複雑
になるなどの欠点を有している。
【０００８】一方、後者の独立した複数のレーザダイオ
ードからなる発光源を用いる方式は、大出力化が可能
で、双方のクロストークの問題もなく、また高精細記録
のための短波長化も可能である。しかし、反面、互いに
独立したレーザダイオードを光学ユニットに組込む必要
があるため、ビーム間隔を所定の値に設定することが困
難で、また環境温度やレーザダイオード自身の発熱等に
よりビーム間隔が変動してしまうという欠点を有してい
る。
【０００９】−般に、レーザ走査光学系はレーザ発光源
から感光体表面まで数10倍の拡大光学系として構成され
るので、レーザ発光源間の位置決めにはサブミクロンの
精度を必要とする。しかし、実際問題として、これだけ
の取付精度を確保することは不可能である。このため、
独立した複数のレーザダイオードを用いるマルチビーム
走査装置においては、特公平６−９４２１５号公報に示
されているように、ビームピッチを補正するための補正
制御機構が必要となる。
【００１０】特公平６−９４２１５号公報に示されてい
るビームピッチ補正制御機構では、複数のレーザビーム
を回転多面鏡によって偏向する前の段階で、ビームスプ
リッタ等の光学手段により光を分離し、分離した光の間
隔を検出し、この検出結果に応じてビーム位置を制御す
るようにしている。
【００１１】しかしながら、回転多面鏡で偏向する前の
段階でビームピッチを検出し、その検出結果に応じてビ
ーム位置を制御する方式では、感光体表面でのビームピ
ッチにずれが生じてしまう場合が多い。すなわち、この
種のレーザ走査装置では、レーザビームを回転多面鏡等
からなる偏向手段によって偏向した後にｆ−θレンズ等
の光学要素を通して感光体表面に照射する構成を採用し
ており、上述した光学要素を安価なプラスチックレンズ
等で構成すると、その個体間のばらつきや、環境湿度等
の影響により感光体表面での照射位置が変化してしまう
ことがある。このため、回転多面鏡で偏向する前の段階
でビームピッチを検出し、その検出結果に応じてビーム
位置を制御しても、感光体表面でのビームピッチを所定
値に設定することが困難であった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、レーザダ
イオードアレイを発光源として用いた従来のマルチビー
ム走査装置にあっては、ビーム間隔を高精度に設定する
ことができるが、高速化のための出力増加と高解像度化
のための短波長化とが困難で、さらに複雑な制御を伴う
飛び越し走査を必要とする問題があった。一方、独立し
た複数のレーザダイオードを発光源として用いた従来の
マルチビーム走査装置においては、高速化のための出力
増加と高解像度化のための短波長化とが可能である反
面、ビームピッチを所定の値に設定することが極めて困
難で、また環境温度、湿度などの影響によりビームピッ
チが変動するなどの問題があった。
【００１３】そこで本発明は、独立した複数のレーザ発
光源を用いることによる利点を最大限に発揮させること
ができ、しかもターゲット上でのビーム位置およびビー
ムピッチを常に高精度に設定でき、たとえばプリンタや
複写機に適用したときに長期に亘って優れた画像品質の
維持に寄与できるマルチビーム走査方法およびマルチビ
ーム走査装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一観点によるマルチビーム走査方法は、独
立した複数の発光源からそれぞれ送出された複数のレー
ザビームを偏向手段により共通に偏向させてターゲット
上を走査するマルチビーム走査方法において、前記ター
ゲット上を走査する偏向手段より下流側位置でかつ前記
ターゲットと光学的に共役な位置において前記複数のレ
ーザビームの前記ターゲット上での照射位置をそれぞれ
検出し、この検出結果に基づいて前記複数のレーザビー
ムの照射位置と規定位置との偏差を求め、その照射位置
を該規定位置に収めるべく前記複数の発光源と前記偏向
手段との間において前記複数のレーザビームの光路を調
整するようにしたことを特徴とする。
【００１５】また、本発明の他の観点によるマルチビー
ム走査方法は、独立した複数の発光源からそれぞれ送出
された複数のレーザビームを偏向手段により共通に偏向
させてターゲット上を走査するマルチビーム走査方法に
おいて、前記ターゲット上を走査する偏向手段より下流
側位置でかつ前記ターゲットと光学的に共役な位置にお
いて前記複数のレーザビームの前記ターゲット上での照
射位置をそれぞれ検出し、この検出結果に基づいて前記
複数のレーザビームの照射位置と規定位置との偏差を求
め、その照射位置を該規定位置に収めるべく前記複数の
発光源の位置を調整するようにしたことを特徴とする。
【００１６】一方、本発明の一観点によるマルチビーム
走査装置は、独立した複数の発光源からそれぞれ送出さ
れた複数のレーザビームを用いてターゲット上を走査す
るマルチビーム走査装置において、前記複数の発光源と
前記ターゲットとの間に設けられ、前記複数の発光源か
らそれぞれ送出された複数のレーザビームを共通に偏向
させて前記ターゲット上を走査する第１の偏向手段と、
前記第１の偏向手段と前記複数の発光源との間にそれぞ
れ設けられ、各レーザビームの前記ターゲット上の照射
位置を移動可能とする第２の偏向手段と、前記第１の偏
向手段より下流側位置にかつ前記ターゲットと光学的に
共役な位置に設けられ、各レーザビームの前記ターゲッ
ト上の照射位置を検出する検出手段と、前記検出手段の
検出結果に基づいて前記複数のレーザビームの照射位置
と規定位置との偏差を求め、その照射位置を該規定位置
に収めるべく前記第２の偏向手段を制御する制御手段と
を具備してなることを特徴とする。
【００１７】また、本発明の他の観点によるマルチビー
ム走査装置は、独立した複数の発光源からそれぞれ送出
された複数のレーザビームを用いてターゲット上を走査
するマルチビーム走査装置において、前記複数の発光源
と前記ターゲットとの間に設けられ、前記複数の発光源
からそれぞれ送出された複数のレーザビームを共通に偏
向させて前記ターゲット上を走査する偏向手段と、前記
複数の発光源の位置を移動させて、各レーザビームの前
記ターゲット上の照射位置を移動可能とする発光源駆動
手段と、前記偏向手段より下流側位置にかつ前記ターゲ
ットと光学的に共役な位置に設けられ、各レーザビーム
の前記ターゲット上の照射位置を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記複数のレーザビ
ームの照射位置と規定位置との偏差を求め、その照射位
置を該規定位置に収めるべく前記発光源駆動手段を制御
する制御手段とを具備してなることを特徴とする。
【００１８】前記の各マルチビーム走査装置において、
前記検出手段は、前記各レーザビームの走査方向の照射
位置と、走査方向と直交する方向の照射位置とを検出す
るための複数の受光素子を備えていてもよい。この場
合、前記マルチビーム走査装置は、前記の走査方向と直
交する方向の照射位置を検出できるように、レーザビー
ムの１走査ごとに前記複数の発光源の１つのみが順次発
光するように切り替え駆動する手段をさらに具備してい
てもよい。
【００１９】また、前記検出手段は、前記各レーザビー
ムの走査方向の上流側に走査開始の基準となる位置を検
知するための受光素子と、その下流側に前記各レーザビ
ームの走査方向と直交する方向の照射位置を検知するた
めの受光素子とを備えていてもよい。
【００２０】また、前記マルチビーム走査装置は、前記
ターゲットの走査上流側位置に設けられ、前記第１の偏
向手段からのレーザビームを前記検出手段の受光面に導
くための反射ミラーをさらに具備していてもよい。
【００２１】また、前記マルチビーム走査装置は、前記
ターゲットの走査下流側位置に設けられ、前記第１の偏
向手段からのレーザビームを前記検出手段の受光面に導
くための反射ミラーをさらに具備していてもよい。
【００２２】また、前記マルチビーム走査装置は、前記
ターゲットの走査上流側位置及び下流側位置にそれぞれ
設けられ、前記第１の偏向手段からの各レーザビームを
前記検出手段の受光面にそれぞれ導くための２つの反射
ミラーをさらに具備していてもよい。この場合、前記制
御手段は、前記検出手段により検出される２つの照射位
置を平均化する手段を備えていてもよい。
【００２３】また、前記マルチビーム走査装置は、前記
第１の偏向手段と前記ターゲットとの間に設けられ、前
記第１の偏向手段からのレーザビームを分離して前記検
出手段の受光面に導くハーフミラーをさらに具備してい
てもよい。
【００２４】また、前記第２の偏向手段は、ガルバノミ
ラーを含んでいてもよい。本発明に係るマルチビーム走
査方法および装置では、複数のレーザビームを得るため
の光源として独立した複数の発光源を用いているので、
クロストークを考慮することなく、高出力化および短波
長化が可能である。したがって、レーザプリンタや複写
機に適用したときには記録速度の向上および記録解像度
の向上に寄与できる。また、複数の発光源から送出され
た複数のレーザビームを共通に偏向させてターゲット上
を走査する偏向手段より下流側位置で、かつターゲット
と光学的に共役な位置において複数のレーザビームのタ
ーゲット上での照射位置をそれぞれ検出し、この検出結
果に基づいて複数の発光源と前記偏向手段との間の位置
において各レーザビームのターゲット上の照射位置を規
定位置に収めるべく複数のレーザビームの位置を調整す
るようにしているので、各発光源の取付精度が十分でな
い場合であっても、また発光源の発熱で取付精度が劣化
した場合であっても、さらにまた環境温度や湿度の変化
によって光路の途中に設けられている光学素子の特性が
変化した場合であっても常にターゲット上でのビーム位
置およびビーム間ピッチを所定値に維持することが可能
となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。 ＜第１実施形態＞図１には本発明の第１実施形態に係る
マルチビーム走査装置、ここには２本のレーザビームを
用いて画像記録を行うレーザプリンタに本発明を適用し
た例の要部が示されている。
【００２６】図中、ｌａ、ｌｂは独立した半導体レーザ
ダイオードで形成されたレーザ発光源を示している。こ
れらレーザ発光源１ａ，１ｂは、この例では光軸を直交
させて配置されており、図示しない公知の画像情報供給
系から送られた画像情報に応じて変調されて点滅する。
レーザ発光源ｌａ、ｌｂから送出された拡散光は、それ
ぞれレンズ２ａ、２ｂによって平行光に変換された後に
電気信号によってその反射角が任意に制御されるガルバ
ノミラ−３ａ，３ｂによって偏向される。
【００２７】ガルバノミラ−３ａ，３ｂによってそれぞ
れ偏向されたレーザビームＬａ、Ｌｂは、ハーフミラ−
４によって後述する感光ドラム１０の表面でのプリンタ
解像度と同一値（0.042mm)のピッチとなるように合成さ
れる。
【００２８】合成されたレーザビームＬａ、Ｌｂは、高
速で回転する８面体の多面鏡からなるポリゴンミラ−５
によって偏向されてターゲットである感光ドラム１０の
表面を同時に走査する。なお、ポリゴンミラ−５はポリ
ゴンモータ６により回転駆動される。ポリゴンミラ−５
によって偏向されるレーザビームＬａ、Ｌｂは、感光ド
ラム１０の表面で結像するようにｆ−θレンズ１１を通
過しながら感光ドラム１０の表面を主走査方向（図中実
線矢印Ｓで示す方向）に走査する。なお、感光ドラム１
０は図示しない駆動系によって副走査方向（図中実線矢
印Ｆで示す方向）に回転駆動される。
【００２９】レーザビームＬａ，Ｌｂによる走査範囲
で、感光ドラム１０の画像形成領域には掛らない走査開
始側位置には反射ミラー１２が配置してあり、レーザビ
ームＬａ，Ｌｂはこの反射ミラー１２を介してレーザビ
ームＬａ，Ｌｂの主走査方向位置と副走査位置とを検出
するためのセンサ１３に導かれる。センサ１３はレーザ
発光源１ａ，１ｂに対し、感光ドラム１０の表面と光学
的に共役な位置に設置されている。
【００３０】感光ドラム１０の表面への画像記録は、レ
ーザビームＬａ、Ｌｂの照射を受けてセンサ１３から出
力される走査方向の位置検出信号（走査開始の基準とな
る信号）に同期して行われる。すなわち、センサ１３か
ら主走査方向の位置検出信号が出力された時点からー定
時間経過後に画像ビデオ情報に応じてレーザビームＬ
ａ，Ｌｂの変調が開始される。これにより感光ドラム表
面の画像がレーザビームＬａ，Ｌｂの走査方向と直交す
る方向（副走査方向）に正しく整列する。なお、図１で
は、センサ１３から出力される主走査方向の位置検出信
号に同期して画像記録のためのレーザ変調を画像ビデオ
データにしたがって実施するための制御回路が省略され
ている。
【００３１】プリンタ解像度が設定されると、２本のレ
ーザビームＬａ、Ｌｂの感光ドラム１０の表面での走査
方向と直交する方向（副走査方向）のピッチをプリンタ
解像度と同じにする必要がある。この例ではプリンタ解
像度を600dpiに設定しているので、ビームピッチを0.04
2mm に設定する必要がある。記録画質の低下を免れるた
めに、ビームピッチはピッチ精度が数ミクロン以下であ
ることが要求される。しかし、レーザビームは発光源か
ら感光ドラム１０に至るまでに２０〜６０倍程度に拡大
され、しかもレーザ発光源ｌａ、ｌｂがそれぞれ独立に
匡体に取付けられているので、取付け時の調整のみでは
ビームピッチ精度を維持することは不可能である。さら
に、レーザ発光源１ａ，１ｂは動作時に発熱し、熱変形
による取付け位置変化が発生するため、やはり定常的に
ピッチ精度を維持することは不可能である。
【００３２】そこで、この例では上記の問題を以下のよ
うにして解決している。すなわち、この例ではセンサ１
３を感光ドラム１０の表面と光学的に共役な位置に配置
し、このセンサ１３と検知回路１４とで２本のレーザビ
ームＬａ，Ｌｂの感光ドラム１０の表面での結像位置
（照射位置）を検出し、設定値からの偏差を得ている。
そして、その偏差信号を元にレーザビームＬａ，Ｌｂの
光路中にそれぞれ配置されたガルバノミラ−３ａ、３ｂ
を制御するための制御信号を制御回路１５にて生成し、
この制御信号をガルバノミラー駆動回路１６にフィード
バックしてガルバノミラー３ａ，３ｂの偏向角を制御
し、これによってレーザビームＬａ，Ｌｂの結像位置を
所定位置に収めるようにしている。
【００３３】図２にはガルバノミラ−３ａ、３ｂの構成
が示されている。レーザビームを偏向するためのミラ−
１０２は、ガルバノミラー本体１００とねじりばね１０
１とによりＲ方向に回転可能として支持されている。ま
た、ミラ−１０２にはムービングコイル（図示せず）が
取付けられており、このコイルに通電することにより本
体１００側に設けたマグネットとの間に電磁力を発生し
てミラ−１０２をＲ方向に回転させ、通電電流を保持す
ることによってミラ−１０２の偏向角を維持する。この
例において、ガルバノミラ−３ａ、３ｂは、各ミラ−１
０２がＲ方向に回転することでレーザビームＬａ、Ｌｂ
の結像位置を副走査方向に移動させるように配置されて
いる。
【００３４】図３には感光ドラム１０の表面でのレーザ
ビーム位置を測定するためのセンサ１３の受光面形状の
概略図が示されている。また、図４にはセンサ素子外観
が示されている。
【００３５】センサ１３は受光面２００を複数のフォト
ダイオードで形成し、多ピンパッケージ２０８に納めた
構成となっている。この例において、センサ１３は１チ
ップに受光部２０１，２０２、２０３、２０４、２０５
を形成したフォトダイオードにより構成されている。各
受光部の端子には、カソードとアノード間にバイアスを
かけた状態でレーザビームの照射を受けたときに電流が
流れ、その電流値はレーザ光量により変化する。
【００３６】受光部２０２、２０３はレーザビームＬａ
の副走査方向の結像位置を検出するためのものである。
長方形の受光部を0.01mm程度のギャップを設けて対向配
置させている。レーザビームＬａが２つの受光部２０
２，２０３にまたがって走査したとき、それぞれの受光
部２０２，２０３から検出される電流量を計測すること
によって、レーザビームＬａが２つの受光部２０２，２
０３のギャップセンタ位置からどれだけずれているかを
検出することができるようになっている。ギャップセン
タ位置からのずれに相当する検出信号が前述した制御回
路１５を介してレーザビームＬａの光路に介挿されたガ
ルバノミラ−３ａの駆動回路１６にフィードバックさ
れ、レーザビームＬａが常に受光部２０２と２０３のギ
ャップセンタ位置を通過するように制御される。
【００３７】もう一つのレーザビームＬｂに対しても同
様の制御を行っている。この例ではレーザビームＬｂの
副走査位置検知用に0.01mmのギャップを設けて受光部２
０４と２０５とを対向配置している。なお、受光部対２
０４，２０５のギャップセンタ位置は、受光部対２０
２，２０３のギャップセンタ位置から0.042mm 離れた場
所に設定されている。レーザビームＬｂが常に受光部対
２０４，２０５のギャップセンタ位置上を通過するよう
に制御することによって、レーザビームＬａとＬｂのビ
ームピッチがプリンタ解像度600dpiのときのドットピッ
チ0.042mm と等しくなるように設定される。このビーム
位置制御によって、ビーム位置およびビームピッチが安
定して保持される。
【００３８】なお、本実施形態では、２本のレーザビー
ムＬａ，Ｌｂを走査毎に発光を切り替えて検出する。こ
れは、レーザビームＬａ，Ｌｂの走査方向位置が光学系
組み立て誤差やレンズの環境変動により変化することに
よって、レーザビームＬａの位置検知を行う受光部対２
０２，２０３をレーザビームＬａが通過している時にレ
ーザビームＬｂが同時に通過することがあるために、両
方のレーザビームを発光させていると、レーザビームＬ
ａの位置検知が不可能となるためである。受光部対２０
４，２０５についても同様である。本実施形態では最初
の走査でレーザビームＬａを発光させ、次の走査でレー
ザビームＬｂを発光させて、交互にレーザビーム位置検
知を行い、得られるパルス状位置誤差信号を後述するサ
ンプルアンドホールド回路にてレベルホールドする。
【００３９】受光部２０１は各レーザビームＬａ，Ｌｂ
の主走査方向通過タイミングを検出するものであり、こ
の受光部２０１より得られる信号に同期して画像記録の
ためのレーザ変調が開始される。また、後述の如くレー
ザビームＬａ，Ｌｂの副走査方向の位置検出信号のサン
プルアンドホールドのサンプリングタイミング信号とし
ても利用される。
【００４０】図５には、レーザビームＬａ，Ｌｂの副走
査方向位置を検出するための受光部ペア（２０２と２０
３の対あるいは２０４と２０５の対）からの出力を差分
し、受光部ギャップセンタ位置からの位置偏差信号を得
るための差分回路のー例が示されている。
【００４１】各受光部を形成しているフォトダイオード
を流れる電流ｉ1 ，ｉ2 は、抵抗Ｒｉによって電流／電
圧変換され電圧Ｖ１，Ｖ２に変換される。それぞれの信
号はプリアンプ回路２５０、２５１を経由して差分回路
２５３にて差分出力Ｖ３として得られる。この差分出力
信号Ｖ３の電圧レベルをレーザビームの副走査位置偏差
信号としている。センサ１３は感光ドラム１０と光学的
に共役な位置で、かつレーザビームＬａ，Ｌｂが画像を
書き込むための画像領域直前に配置されるため、センサ
１３へのレーザビーム照射時間は極めて短時間となる。
差分出力信号Ｖ３はレーザ走査周期で、レーザ走査速度
とセンサ１３の受光部長さで決定されるパルス幅のパル
ス信号として得られる。レーザビームの感光ドラム表面
での結像位置の変化は熱変形などに起因するものであ
り、レーザ走査周期に対して極めて長時間の変動であ
る。
【００４２】また、ガルバノミラー３ａ，３ｂの周波数
応答特性を考慮に入れると、ガルバノミラ−３ａ、３ｂ
はレーザ走査毎に振動的に動かない方が望ましく、パル
ス信号として得られる差分信号Ｖ３をそのままガルバノ
ミラーの制御信号とすることは望ましくない。そこで、
パルス信号として得られる差分出力信号Ｖ３を図６に示
すようなサンプルアンドホールド回路２６０によって、
差分出力信号Ｖ３の電圧レベルをレーザビームの１走査
周期時間だけレベルホールドした信号Ｖ４を得ている。
サンプリングタイミングを決定する信号Ｖｓｈはレーザ
ビームが図３に示したセンサ１３の副走査位置検知用受
光部（２０２と２０３または２０４と２０５）を通過す
る時に発生するように、受光部２０１より得られるパル
ス信号から、−定時間だけ遅延したパルス信号を得、こ
れをサンプリングタイミング信号Ｖｓｈとしている。差
分パルス出力Ｖ３とレベルホールド後の差分信号Ｖ４お
よびサンプリングタイミング信号Ｖｓｈのタイミングを
図７に示す。
【００４３】上記のように構成した制御ブロックを図８
に示す。この図は１本のレーザビームに対する制御ブロ
ックを示しており、実際には同−の制御ブロックを２つ
用いて２本のレーザビームＬａ、Ｌｂの位置をそれぞれ
制御している。なお、図８における制御対象２６１はガ
ルバノミラ−３ａ、３ｂおよびその駆動回路１６とビー
ム位置を検出するためのセンサ１３およびセンサ出力差
分回路２５３を含んでいる。制御装置２６２は図に示し
た伝達関数を持つＰＩＤ調節器とし、アナログ回路によ
り構成されている。サンプルホールド回路２６０は前述
した構成のものである。
【００４４】この制御システムによってレーザビームＬ
ａ、Ｌｂは、センサ１３の受光部ギャップセンタ位置で
走査するように位置決めされ、２本のレーザビーム間ピ
ッチが所定値(0.042mm) に保たれる。この制御システム
はアナログ回路にて実現されているが、ＣＰＵとＲＯ
Ｍ，ＲＡＭなどの記憶素子およびインターフェースを備
えるマイクロコンピュータシステムとＡ／Ｄ変換回路、
Ｄ／Ａ変換回路によって実現することも可能である。さ
らにマイクロコンピュータシステムの代りにデジタルシ
グナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いることも可能であ
る。
【００４５】このように、レーザ発光源１ａ，１ｂから
送出されたレーザビームＬａ，Ｌｂを共通に偏向させて
ターゲットである感光ドラム１０上を走査するポリゴン
ミラー５より下流側位置で、かつ感光ドラム１０と光学
的に共役な位置においてレーザビームＬａ，Ｌｂの感光
ドラム１０上での照射位置をそれぞれセンサ１３で検出
し、この検出結果に基づいてレーザ発光源１ａ，１ｂと
ポリゴンミラー５との間のレーザビームＬａ，Ｌｂの光
路上に設けられたガルバノミラー３ａ，３ｂの偏向角を
制御し、これによって感光ドラム１０上のレーザビーム
Ｌａ，Ｌｂの照射位置を規定位置に収めるようにしてい
る。
【００４６】したがって、独立したレーザ発光源１ａ，
１ｂを用いたことによる効果は勿論のこと、レーザ発光
源１ａ，１ｂの取付精度が十分でない場合であっても、
またレーザ発光源１ａ，１ｂの発熱によって取付精度が
劣化した場合であっても、また環境温度や湿度の変化に
よって光路の途中に設けられている光学素子の特性が変
化した場合であっても常に感光ドラム１０上でのビーム
位置を一定位置に保持させることができる。この結果、
プリンタや複写機に適用したときには、画質の高い記録
画像を得ることができる。
【００４７】＜第２実施形態＞本発明に係る第２実施形
態を図９にて説明する。なお、上記第１実施形態と共通
する構成要素については同一の符号を付すものとし、そ
の具体的な説明を省略する。以下、第１実施形態と異な
る点を中心に説明する（後で説明する第３〜第５実施形
態に関しても同様）。
【００４８】この実施形態ではレーザビーム位置検知用
センサ１３ｂを感光ドラム１０と光学的に共役な位置
で、レーザ走査の下流側に配置している。ここでは、走
査下流側の光路中にミラー１２ｂを配置し、センサ１３
ｂにレーザ光を導いている。すなわち、前述の第１実施
形態では、レーザ走査に対し上流側にセンサ１３を配置
したが、この実施形態では下流側に配置した形態を採っ
ている。
【００４９】この実施形態は、特に、レーザ走査装置の
設計上、センサ１３ｂを配置するための空間的なスペー
スが上流側に十分取れない場合に有効であり、設計の自
由度を増すことが可能となる。
【００５０】＜第３実施形態＞本発明に係る第３実施形
態を図１０にて説明する。この実施形態では、レーザビ
ーム位置検知用センサ１３ａ、１３ｂをそれぞれレーザ
走査の上流側と下流側に配置し、それぞれのセンサに対
応した検知回路１４ａ、１４ｂからの出力信号を平均化
回路２０にて平均化した後、制御回路１５にフィードバ
ックするものである。センサ１３ａ、１３ｂのレーザビ
ーム受光面はドラム１０面と光学的に共役となるように
設定している。
【００５１】この実施形態は、各々のレーザビーム結像
位置がレーザ走査方向に変動する場合に有効である。す
なわち、従来技術ではレンズ１１などの製作精度や環境
変動により、これを通過するレーザビームの結像位置が
若干ながらずれ、図１１（ａ）に示すように走査線５０
ａ、５０ｂが直線ではなく歪を持った曲線となるため、
２つのビーム間ピッチが走査方向に応じて変動する場合
がある。この場合、レーザ走査位置を第１、第２実施形
態のように上流側又は下流側の一点で検知して、レーザ
位置の補正制御を行うと、センサ位置では正規のビーム
ピッチとなるが、図１１（ｂ）に示すように、走査線全
てにわたってビームピッチを高精度に保つことは困難で
ある。これに対し、本実施形態では上流側と下流側の２
点で検知を行い、平均化を行うため、１点で検知を行う
場合に比べ、図１１（ｃ）に示すようにビームピッチの
誤差を低減できる。
【００５２】さらに、本実施形態の変形例として、上流
側のセンサ１３ａによってレーザビームのパワーコント
ロールのための光量検知と走査方向のタイミング検知を
行い、下流側のセンサ１３ｂによってレーザビームの位
置検出を行うように構成してもよい。
【００５３】＜第４実施形態＞本発明に係る第４実施形
態を図１２にて説明する。この実施形態では、ハーフミ
ラー２１にて感光ドラム１０を走査するレーザビームを
分離し、レーザビーム位置センサ１３の受光面に導くも
のである。
【００５４】これによって、レーザ走査中央部でのビー
ム位置検知ができ、目視で注目度が高い画像中心部での
ビームピッチを高精度に保つことが可能となる。この例
では、レーザビームが感光ドラム１０を走査する幅全面
について光量変化しないよう、ハーフミラーの幅は、レ
ーザビームが感光ドラム１０を走査する全域幅と同一と
なっている。
【００５５】＜第５実施形態＞本発明に係る第５実施形
態を図１３にて説明する。この実施形態では、半導体レ
ーザ１ａ，１ｂと、発散光をほぼ平行光に変換するコリ
メートレンズ２ａ，２ｂとを発光源駆動手段（アクチュ
エータ）３０ａ，３０ｂに配置する。コリメートレンズ
２ａ，２ｂを出射した光はミラー２２，２３によりハー
フミラー４へと導かれ、感光ドラム１０面上で所定のピ
ッチで２本のレーザビームが配列されるように構成す
る。
【００５６】２本のレーザビームピッチのずれを補正す
るため、第１実施形態の場合と同様に、感光ドラム１０
と共役な位置にビーム位置検知用センサ１３が配置され
ており、このセンサ１３によりそれぞれのビーム位置を
検出する。検出された誤差情報に従って発光源駆動手段
３０ａ，３０ｂを制御することにより、感光ドラム上で
のビーム位置を規定位置に収める。
【００５７】発光源駆動手段３０ａ，３０ｂの詳細を図
１４にて説明する。なお、図１４の例では発光源駆動手
段３０ａの構造が示されているが、発光源駆動手段３０
ｂも同じ構造である。
【００５８】発光源駆動手段３０ａは次のようにして製
作される。すなわち、半導体レーザ１ａを接着により保
持部材３３ａに取り付け、コリメートレンズ２ａについ
ても光軸調整後、接着により保持部材３３ａに取り付け
る。次いで、保持部材３３ａを、板ばね３２ａと積層圧
電素子３１ａによってベース部材３４ａに固定する。
【００５９】積層圧電素子３１ａにバイアス電圧を印加
すると、積層圧電素子３１ａが積層方向に変形し、その
結果、保持部材３３ａが板ばね３２ａを回転中心として
移動し、コリメートレンズ２ａを出射した光の光軸が変
化し、感光ドラム１０面でのビーム結像位置が変化する
ようになっている。したがって、ビーム位置センサ１３
からのビーム位置誤差信号に基づいて積層圧電素子３１
ａを駆動することにより、ビーム位置を規定位置に収め
ることが可能となる。
【００６０】本実施形態では半導体レーザ１ａとコリメ
ートレンズ２ａを同時に駆動しているが、半導体レーザ
１ａのみを駆動するようにしても差し支えないことは明
白である。
【００６１】なお、本発明は上述した例に限られるもの
ではない。すなわち、上述した例では２本のレーザビー
ムを用いているが、３本以上のレーザビームを用いるこ
ともできる。また、各レーザビームのターゲット上での
照射位置の検出も上記具体例に限られるものではない。
たとえば、センサの構成において、各受光素子のギャッ
プセンタ位置がレーザビームピッチとー致していない場
合には、２つの受光部出力の検出ゲインをアンバランス
にしてレーザビーム走査位置をギャップセンタ位置から
ずらした位置に位置決めしてビームピッチを所定値に制
御することもできる。また、図１における感光ドラム１
０、検知回路１４、制御回路１５、ガルバノミラー駆動
回路１６を除いた部分全部を１つの筐体に収めてパッケ
ージ化することもできる。また、本発明は、プリンタや
複写機にその使用例を限定されるものでもない。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
独立のレーザ発光源を用いてマルチビーム走査系を構成
したときに問題となる点、すなわちビームピッチを所定
の値に設定することが極めて困難である点および発光源
の発熱や環境温度、湿度、光路の途中に介挿されている
光学素子の特性変化などの影響によりビームピッチが変
動する点を確実に解消することができ、ターゲット上で
のレーザビームピッチを常に所定の値に保持することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るマルチビーム走査
装置を組込んだレーザプリンタの概略構成図。
【図２】上記第１実施形態の装置に組込まれたガルバノ
ミラーの斜視図。
【図３】上記第１実施形態の装置に組込まれたレーザビ
ーム照射位置検出用センサの受光部模式図。
【図４】上記第１実施形態におけるセンサの外観図。
【図５】上記第１実施形態において位置偏差信号を得る
ための差分回路構成図。
【図６】上記第１実施形態において差分信号をレベルホ
ールドするためのサンプルアンドホールド回路図。
【図７】上記第１実施形態においてサンプルアンドホー
ルド回路によりレベルホールドされる照射位置信号を説
明するためのタイミングチャート。
【図８】上記第１実施形態においてレーザビームの照射
位置を制御するための制御システムブロック図。
【図９】本発明の第２実施形態に係るマルチビーム走査
装置を組込んだレーザプリンタの概略構成図。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るマルチビーム走
査装置を組込んだレーザプリンタの概略構成図。
【図１１】上記第３実施形態において走査方向に対する
２つのビーム間ピッチの変化を説明するための図。
【図１２】本発明の第４実施形態に係るマルチビーム走
査装置を組込んだレーザプリンタの概略構成図。
【図１３】本発明の第５実施形態に係るマルチビーム走
査装置を組込んだレーザプリンタの概略構成図。
【図１４】上記第５実施形態における発光源駆動手段の
詳細を示す断面図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…レーザ発光源 ２ａ，２ｂ…レンズ ３ａ，３ｂ…ガルバノミラー ４…ハーフミラー ５…ポリゴンミラー ６…ポリゴンモータ １０…感光ドラム １１…ｆ−θレンズ １２，１２ａ，１２ｂ…ミラー １３，１３ａ，１３ｂ…照射位置検出用のセンサ １４，１４ａ，１４ｂ…検知回路 １５…制御回路 １６…ガルバノミラー駆動回路 ２０…平均化回路 ２１…ハーフミラー ３０ａ，３０ｂ…発光源駆動手段 ３１ａ…積層圧電素子 ３２ａ…板ばね ３３ａ…保持部材 ３４ａ…ベース部材 ５０ａ，５０ｂ…走査線 １００…ガルバノミラー本体 １０１…ねじりばね １０２…ミラー ２００…受光面 ２０１〜２０５…受光部 ２０８…多ピンパッケージ ２５０，２５１…プリアンプ ２５３…差分回路 ２６０…サンプルアンドホールド回路 ２６１…制御対象 ２６２…制御装置 Ｌａ，Ｌｂ…レーザビーム

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】独立した複数の発光源からそれぞれ送出さ
    れた複数のレーザビームを偏向手段により共通に偏向さ
    せてターゲット上を走査するマルチビーム走査方法にお
    いて、 前記ターゲット上を走査する偏向手段より下流側位置で
    かつ前記ターゲットと光学的に共役な位置において前記
    複数のレーザビームの前記ターゲット上での照射位置を
    それぞれ検出し、この検出結果に基づいて前記複数のレ
    ーザビームの照射位置と規定位置との偏差を求め、その
    照射位置を該規定位置に収めるべく前記複数の発光源と
    前記偏向手段との間において前記複数のレーザビームの
    光路を調整するようにしたことを特徴とするマルチビー
    ム走査方法。
  2. 【請求項２】独立した複数の発光源からそれぞれ送出さ
    れた複数のレーザビームを偏向手段により共通に偏向さ
    せてターゲット上を走査するマルチビーム走査方法にお
    いて、 前記ターゲット上を走査する偏向手段より下流側位置で
    かつ前記ターゲットと光学的に共役な位置において前記
    複数のレーザビームの前記ターゲット上での照射位置を
    それぞれ検出し、この検出結果に基づいて前記複数のレ
    ーザビームの照射位置と規定位置との偏差を求め、その
    照射位置を該規定位置に収めるべく前記複数の発光源の
    位置を調整するようにしたことを特徴とするマルチビー
    ム走査方法。
  3. 【請求項３】独立した複数の発光源からそれぞれ送出さ
    れた複数のレーザビームを用いてターゲット上を走査す
    るマルチビーム走査装置において、 前記複数の発光源と前記ターゲットとの間に設けられ、
    前記複数の発光源からそれぞれ送出された複数のレーザ
    ビームを共通に偏向させて前記ターゲット上を走査する
    第１の偏向手段と、 前記第１の偏向手段と前記複数の発光源との間にそれぞ
    れ設けられ、各レーザビームの前記ターゲット上の照射
    位置を移動可能とする第２の偏向手段と、 前記第１の偏向手段より下流側位置にかつ前記ターゲッ
    トと光学的に共役な位置に設けられ、各レーザビームの
    前記ターゲット上の照射位置を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に基づいて前記複数のレーザビ
    ームの照射位置と規定位置との偏差を求め、その照射位
    置を該規定位置に収めるべく前記第２の偏向手段を制御
    する制御手段とを具備してなることを特徴とするマルチ
    ビーム走査装置。
  4. 【請求項４】独立した複数の発光源からそれぞれ送出さ
    れた複数のレーザビームを用いてターゲット上を走査す
    るマルチビーム走査装置において、 前記複数の発光源と前記ターゲットとの間に設けられ、
    前記複数の発光源からそれぞれ送出された複数のレーザ
    ビームを共通に偏向させて前記ターゲット上を走査する
    偏向手段と、 前記複数の発光源の位置を移動させて、各レーザビーム
    の前記ターゲット上の照射位置を移動可能とする発光源
    駆動手段と、 前記偏向手段より下流側位置にかつ前記ターゲットと光
    学的に共役な位置に設けられ、各レーザビームの前記タ
    ーゲット上の照射位置を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に基づいて前記複数のレーザビ
    ームの照射位置と規定位置との偏差を求め、その照射位
    置を該規定位置に収めるべく前記発光源駆動手段を制御
    する制御手段とを具備してなることを特徴とするマルチ
    ビーム走査装置。
  5. 【請求項５】前記検出手段は、前記各レーザビームの走
    査方向の照射位置と、走査方向と直交する方向の照射位
    置とを検出するための複数の受光素子を備えていること
    を特徴とする請求項３又は４記載のマルチビーム走査装
    置。
  6. 【請求項６】前記の走査方向と直交する方向の照射位置
    を検出できるように、レーザビームの１走査ごとに前記
    複数の発光源の１つのみが順次発光するように切り替え
    駆動する手段をさらに具備してなることを特徴とする請
    求項５記載のマルチビーム走査装置。
  7. 【請求項７】前記検出手段は、前記各レーザビームの走
    査方向の上流側に走査開始の基準となる位置を検知する
    ための受光素子と、その下流側に前記各レーザビームの
    走査方向と直交する方向の照射位置を検知するための受
    光素子とを備えていることを特徴とする請求項３又は４
    記載のマルチビーム走査装置。
  8. 【請求項８】前記ターゲットの走査上流側位置に設けら
    れ、前記第１の偏向手段からのレーザビームを前記検出
    手段の受光面に導くための反射ミラーをさらに具備して
    なることを特徴とする請求項３又は４記載のマルチビー
    ム走査装置。
  9. 【請求項９】前記ターゲットの走査下流側位置に設けら
    れ、前記第１の偏向手段からのレーザビームを前記検出
    手段の受光面に導くための反射ミラーをさらに具備して
    なることを特徴とする請求項３又は４記載のマルチビー
    ム走査装置。
  10. 【請求項１０】前記ターゲットの走査上流側位置及び下
    流側位置にそれぞれ設けられ、前記第１の偏向手段から
    の各レーザビームを前記検出手段の受光面にそれぞれ導
    くための２つの反射ミラーをさらに具備してなることを
    特徴とする請求項３又は４記載のマルチビーム走査装
    置。
  11. 【請求項１１】前記制御手段は、前記検出手段により検
    出される２つの照射位置を平均化する手段を備えている
    ことを特徴とする請求項１０記載のマルチビーム走査装
    置。
  12. 【請求項１２】前記第１の偏向手段と前記ターゲットと
    の間に設けられ、前記第１の偏向手段からのレーザビー
    ムを分離して前記検出手段の受光面に導くハーフミラー
    をさらに具備してなることを特徴とする請求項３又は４
    記載のマルチビーム走査装置。
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