JPH1026731A - Light beam scanner - Google Patents
Light beam scannerInfo
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- JPH1026731A JPH1026731A JP18230896A JP18230896A JPH1026731A JP H1026731 A JPH1026731 A JP H1026731A JP 18230896 A JP18230896 A JP 18230896A JP 18230896 A JP18230896 A JP 18230896A JP H1026731 A JPH1026731 A JP H1026731A
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- Japan
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- light beam
- scanning direction
- displacement signal
- sub
- signal
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light beam scanning device for scanning a light beam in a main scanning direction of an image carrier, and more particularly, to easily and surely correct the fluctuation of the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction. The present invention relates to a light beam scanning device with improved image quality.
【0002】[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。2. Description of the Related Art As a light beam scanning device applied to a digital copying machine, a laser printer, or the like, a light beam modulated in accordance with image information is reflected and deflected by an optical deflector, for example, a polygon mirror, and is used for a photosensitive member or the like. A device that scans a scanning surface to record image information is generally known.
【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。By the way, in such a light beam scanning device, the scanning line of the light beam on the scanning surface is discretized at the period of the main scanning, so that the resolution in the sub-scanning direction is low and jaggies of oblique lines are caused. There is a problem in that the accuracy of drawing in the sub-scanning direction is reduced, such as the occurrence of fine lines and the reproducibility of fine lines.
For this reason, it has been difficult to provide high-accuracy character and line drawing images required in the printing and desktop publishing fields.
【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。On the other hand, the resolution in the sub-scanning direction can be increased by rotating the polygon mirror at high speed to perform main scanning at high speed. However, high-speed rotation of the polygon mirror has a limitation in mechanical driving. It was difficult to achieve both high speed and high resolution.
【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。Therefore, in order to solve such a problem,
A method of scanning a light beam zigzag has been proposed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-131818.
【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。In this light beam scanning method, when a light beam is scanned in a main scanning direction, the light beam is minutely moved in a sub-scanning direction (for example, by using a light beam deflecting element such as an acousto-optic element or an electro-optical element). The displacement is repeated by a distance equal to the sub-scanning pitch or 1 / of the pitch. FIG. 12 shows the scanning trajectory of the light beam at this time,
A scanning locus of a zigzag light beam is formed on a main scanning line (N, N + 1,...) On the scanning surface.
【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。In this light beam scanning method, when a light beam is scanned in the main scanning direction, the area between adjacent main scanning lines can also be scanned, so that the resolution in the sub scanning direction can be increased. The drawing accuracy in the direction can be improved.
【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。However, when an acousto-optical element is used as the light beam deflecting element, the diffraction grating changes due to modulation frequency fluctuation. When an electro-optical element is used, the refractive index changes due to temperature. Is the wavelength fluctuation of the light source, the surface of the polygon mirror is changed over time, the rotation axis is tilted,
Since the relationship between the drive signal of the light beam deflecting element and the scanning position of the light beam is not always constant due to factors such as temporary disturbance, there is a problem that image quality is deteriorated. For example, the deflection angle of an acousto-optic device is proportional to the wavelength of a semiconductor laser, but a 780-nm wavelength GaAs semiconductor laser generally used in a printer has a wavelength drift of about 15% in a temperature range of about 0 to 60 ° C. Occur. For this reason,
The irradiation position of the light beam in the sub-scanning direction fluctuates with respect to the ambient temperature, and an image defect occurs.
【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。On the other hand, as a conventional light beam scanning device for correcting a change in the irradiation position of the light beam in the sub-scanning direction, there is one disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-240814.
【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。This light beam scanning device comprises a light source for emitting a light beam modulated based on an image signal, a polygon mirror for reflecting and deflecting the light beam, and an electrostatic device by exposing the reflected and deflected light beam to light. A photoconductor on which a latent image is formed, an irradiation position sensor that detects an irradiation position of the light beam in the sub-scanning direction on the main scanning line, and a light beam deflecting element that displaces the light beam in the sub-scanning direction, A control unit is provided for driving the light beam deflecting element so as to apply a displacement to the light beam according to the variation of the irradiation position of the light beam.
【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。FIG. 13 shows an irradiation position sensor 1 used in this light beam scanning device. The irradiation position sensor 1 has light receiving surfaces 1A and 1B divided into upper and lower parts by a main scanning line of the light beam LB. The detection signal corresponding to the irradiation position in the direction is output.
【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。The control unit includes a light receiving surface 1 of the irradiation position sensor 1.
A change in the irradiation position of the light beam in the sub-scanning direction is calculated by comparing the detection signals A and 1B, and the deflection angle of the light beam deflecting element is adjusted according to the comparison result to irradiate the light beam in the sub-scanning direction. Correct the position fluctuation.
【0013】[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。However, according to the conventional light beam scanning device, unless the divided area of the light receiving surface of the irradiation position sensor is attached near the center of the scanning beam, the irradiation position of the light beam in the sub-scanning direction is not determined. Fluctuations cannot be detected accurately. Generally, the beam diameter of the light beam in the sub-scanning direction is as small as 40 to 60 μm, which is equal to the scanning pitch. For this reason, there is a problem that high accuracy is required for mounting the sensor.
【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。Accordingly, it is an object of the present invention to improve the image quality by easily and surely compensating for the fluctuation of the irradiation position of the light beam on the image carrier in the sub-scanning direction. It is to provide.
【0015】[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。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention makes it easy to set the light beam in the sub-scanning direction on the image carrier, and
A displacement signal generating means for generating a displacement signal for displacing the light beam in the sub-scanning direction, and a light beam displacement for displacing the light beam in the sub-scanning direction according to the displacement signal in order to improve the image quality by reliably correcting the light beam. And a light receiving surface that is arranged on the main scanning line of the light beam and has a width in the main scanning direction that changes in accordance with the position in the sub scanning direction, and performs detection in accordance with the irradiation position of the light beam in the sub scanning direction. An object of the present invention is to provide a light beam scanning apparatus comprising: a light beam irradiation position detecting means for outputting a signal; and a control means for outputting a calibration signal for calibrating a displacement signal to the displacement signal generating means in accordance with the detection signal.
【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。The light beam irradiation position detecting means may be a triangular photodetector having a triangular light receiving surface whose width in the main scanning direction changes in accordance with the position in the sub-scanning direction, or a triangular photodetector in accordance with the position in the sub-scanning direction. It is preferable that the light receiving surface whose width in the scanning direction changes is a trapezoidal trapezoidal photodetector. The triangular photodetector or trapezoidal photodetector is preferably configured by applying a triangular mask to a square light receiving surface.
【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。Further, the light beam irradiation position detecting means includes:
It is preferable that the photodetector is constituted by a rectangular photodetector having a rectangular light receiving surface and having one side arranged at a predetermined angle with respect to the main scanning line of the light beam.
【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。The light beam displacing means comprises an acousto-optic element for displacing the light beam in accordance with the frequency of the drive signal, and the displacement signal generating means generates a displacement signal having a frequency corresponding to the displacement of the light beam. It is preferable that the configuration be generated. Preferably, the displacement signal generating means generates a displacement signal whose frequency changes in a sawtooth manner during an image forming cycle.
【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。The light beam displacing means comprises an electro-optical element for displacing the light beam in accordance with the voltage of the drive signal, and the displacement signal generating means generates a displacement signal of a voltage corresponding to the displacement of the light beam. It is preferable that the configuration is such that: Preferably, the displacement signal generating means generates a displacement signal in which the voltage changes in a sawtooth manner during an image forming cycle.
【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。Before the image forming cycle, the control means
By outputting a predetermined displacement signal from the displacement signal generating means to the light beam displacing means, displacing the light beam in the sub-scanning direction, and causing the light beam irradiation position detecting means to detect the irradiation position of the light beam on the image carrier. Preferably, a predetermined displacement signal and a displacement amount of the light beam in the sub-scanning direction are calculated, and a calibration signal is output to the displacement signal generating means based on the result.
【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。Further, it is preferable that the light beam scanning device is provided with a stabilizing means for stabilizing an output value of a detection signal outputted from the light beam irradiation position detecting means. The stabilizing means includes an integrating circuit for integrating a detection signal output from the light beam irradiation position detecting means, and a reset circuit for discharging the electric charge stored in the integrating circuit. It is preferable that the reset circuit discharge the electric charge every time the scanning is completed.
【0022】[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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a light beam scanning device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【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。FIG. 1 shows a light beam scanning device according to a first embodiment of the present invention. This light beam scanning device includes a semiconductor laser 2 that emits a light beam modulated according to image data, a collimator lens 3 that converts a diffused light beam emitted from the semiconductor laser 2 into a parallel beam, and a collimator lens 3. An acousto-optic element 4 for displacing the passed parallel beam in the sub-scanning direction, a cylindrical lens 5 for converging the parallel beam passing through the acousto-optic element 4 in the sub-scanning direction, and a light beam passing through the cylindrical lens 5 in a predetermined direction. A reflecting mirror 6 for reflecting light to the polygon mirror 7, a polygon mirror 7 for reflecting and deflecting the light beam reflected from the reflecting mirror 6,
An fθ lens 8 for converging the deflection beam reflected and deflected by the polygon mirror 7 in the main scanning direction to scan a predetermined main scanning line at a constant speed, and converging the deflection beam of the polygon mirror 7 in the sub-scanning direction to a predetermined direction. A cylindrical lens 9 for focusing on the main scanning line, a photosensitive drum 10 on which an electrostatic latent image is formed by scanning with a light beam, and a non-image forming of the photosensitive drum 10 which is disposed in front of the photosensitive drum 10 A reflection mirror 11 for reflecting a light beam for scanning an area in a predetermined direction; and a reflection mirror 11 disposed at a position optically equivalent to a predetermined main scanning line, receiving the light beam reflected by the reflection mirror 11 and generating a scanning start signal. The scanning start photodetector 12 to be output is disposed at a position optically equivalent to a predetermined main scanning line, and receives a light beam reflected by the reflection mirror 11 to perform beam position detection. Triangular photodetector 13 which outputs a signal
And a predetermined control signal from the CPU 16 described later,
An image recording control unit 15 that receives the 16-bit image data from an external host or the like and controls the semiconductor laser 2 and the acousto-optic device 4, and outputs a beam position detection signal output from the triangular photodetector 13. A stabilization circuit 15 for stabilizing a value, an image recording control unit 11 based on a beam position detection signal output from the stabilization circuit 15 and a scanning start signal output from the scanning start photodetector 12, and various devices. Is configured to include a CPU 16 for controlling
【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。FIG. 2 shows a triangular photodetector 13. The triangular photodetector 13 is constituted by a photodiode having a triangular light receiving surface 13A whose width in the main scanning direction changes according to the position in the sub-scanning direction.
The light receiving area changes according to the position in the sub-scanning direction. That is, for example, when the light beam LB is scanned in the main scanning direction at the positions P 1 , P 2 , and P 3 in the sub-scanning direction, the light beam LB is received in the light receiving regions R 1 , R 2 , and R 3 .
B are respectively detected.
【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。FIG. 3 shows beam position detection signals at positions P 1 , P 2 and P 3 in the sub-scanning direction of the light beam LB output from the triangular photodetector. Based on the current ip, the light receiving areas R 1 , R 2 , R
Each is output for a time corresponding to 3 .
【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Line Sync、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Line S
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。FIG. 4 shows the image recording control unit 14. The image recording control unit 14 receives the main scanning synchronization signal Line Sync and the sweep range setting signals Vh and Vl from the CPU 16 during the image forming process, and outputs a pixel clock P-CLK for accessing image data and a quadruple thereof. And a D / A converter 18 for D / A converting a displacement signal output from the CPU 16 in the inspection mode before the image forming cycle.
Is switched by a control signal output from the CPU 16 so that the sweep signal output from the sweep signal control unit 17 is passed during the image forming cycle, and the D / A is output during the inspection mode.
An analog switch 19 for passing the displacement signal output from the converter 18 and a synchronization signal Line S for main scanning;
Each time yn is input, 16-bit image data corresponding to each pixel is input in synchronization with the pixel clock P-CLK in order from the top pixel of each line, and the pixel clock P-CLK is input.
A laser control unit 20 that outputs a laser modulation signal according to an image pattern by performing parallel / serial conversion of image data in order from the most significant bit based on a dot clock D-CLK having a frequency 16 times higher than that of the laser modulation signal. Drive circuit 21 for driving semiconductor laser 2 based on
And an acousto-optic element drive circuit 22 that outputs a drive signal frequency-modulated in accordance with the voltage of the sweep signal and the displacement signal to drive the acousto-optic element 4.
【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Line Sy
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。FIG. 5 shows the sweep signal control unit 17. The sweep signal control unit 17 performs D / A conversion on the sweep range setting signals Vh and Vl output from the CPU 16.
The clocks output from the converters 23A and 23B and the high frequency oscillation circuit 24 are used as the main scanning synchronization signal Line Sy.
frequency divider circuit 25 that divides the frequency in synchronization with nc to generate a pixel clock P-CLK and a sweep clock S-CLK having a cycle that is four times that of the pixel clock P-CLK, and a D / A with a cycle of the sweep clock S-CLK.
It has a sweep signal generation unit 26 that generates a sawtooth sweep signal with the sweep range setting signals Vh and Vl output from the converters 23A and 23B as the maximum voltage value and the minimum voltage value.
【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。FIG. 6 shows the scanning trajectory of the light beam during the image forming process. When the sweep signal is output from the sweep signal control unit 17, the irradiation position (spot position) of the light beam on the photosensitive drum 10 is displaced in the sub-scanning direction during scanning of the light beam in the main scanning direction, and one pixel is scanned. The scanning lines of the light beam on the photosensitive drum 10 are parallel inclined straight lines AB, CD, E- having a predetermined angle with respect to the main scanning direction.
F, GH, and vertical lines BC, D- extending in the sub-scanning direction.
E, FG, and HA are alternately repeated to form a sawtooth locus.
【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ip 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Vf 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。FIG. 7 shows the stabilizing circuit 15. Stabilization circuit 15 is adapted to integrate the current i p based on the beam position detection signal output from the triangular-type optical detector 13, an integration circuit 27 for storing the charge for a predetermined time, the integrating circuit 2
, A reset circuit 28 for discharging the electric charge stored in the memory 7 at a predetermined timing, a data bus 30, and a control bus 31.
A / D which is connected to the CPU 16 through the A / D converter and A / D converts the voltage output Vf based on the electric charge stored in the integration circuit 27
It has a converter 29.
【0030】積分回路27は、静電容量Cf 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Vf 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Vf は電流ip により次式で与え
られる。The integration circuit 27 is constituted by a capacitance C f has a capacitor 32 for feedback of the operational amplifier 33 the output signal to generate a voltage equal output V f to the integration time of the sum of weighted input signal Have been. Integrated voltage V f output from the operational amplifier 33 is given by the current i p.
【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Vf の値を保持するようになってい
る。(Equation 1) Therefore, the operational amplifier 33 detects that the light beam is a triangular photodetector 1
After passing through 3, the value of Vf is maintained.
【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。The reset circuit 28 is inserted between the input side of the operational amplifier 27 and the ground, and receives a control signal from an I / O port 35 connected to the CPU 16 via the data bus 30 and the control bus 31 to open and close. Switch 34
It is composed of
【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
Line Sync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。The CPU 16 executes a test mode control program when the power switch is turned on or before an image forming cycle such as between print jobs. That is, as shown in FIG. 4, a control signal is output to the analog switch 19 so that the D / A converter 18 and the acousto-optical element driving circuit 22 are connected.
Switch. Then, the polygon mirror 7 is driven,
When the steady rotation is reached, a predetermined control signal is output to the laser control unit 20 to cause the semiconductor laser 2 to emit a test light beam, thereby causing the light beam to scan in the main scanning direction. At the same time, a displacement signal of a predetermined voltage is output to the D / A converter 18, and the acousto-optical element driving circuit 22 outputs a driving signal of a predetermined frequency to the acousto-optical element 4.
The acousto-optic element 4 is displaced in the sub-scanning direction of the test light beam. At this time, the irradiation position of the light beam on the photosensitive drum 10 in the sub-scanning direction is determined by the triangular photodetector 13.
The beam position detection signal output from the triangular photodetector 13 is input through the integration circuit 27. next,
Scan the light beam in the main scanning direction again according to the procedure described above,
At this time, a displacement signal having a voltage different from that at the time of the previous scanning of the light beam in the main scanning direction is output to the D / A converter 18, and the acousto-optic device driving circuit 22 sends the acousto-optic device 4 a predetermined frequency. The drive signal is output and the acousto-optic element 4
In this case, the inspection light beam is displaced in the sub-scanning direction. Then, the irradiation position of the light beam on the photosensitive drum 10 in the sub-scanning direction at this time is detected by the triangular photodetector 13, and the beam position detection signal output from the triangular photodetector 13 is integrated by the integration circuit 27. To enter through. In this manner, scanning of the light beam in the circumferential scanning direction is performed a plurality of times, and the voltage of the displacement signal is changed for each main scan, and the irradiation position of the light beam on the photosensitive drum 10 in the sub-scanning direction at this time. Is detected. Then, based on these detection results, the relationship between the voltage value of the displacement signal and the position of the light beam in the sub-scanning direction as shown in FIG. 8 is calculated. Voltage value V of the sweep range in the amount
h and the minimum voltage value Vl are calculated and output to the sweep signal control unit 17 as Vh and Vl as sweep range setting signals. On the other hand, in the image forming cycle, a control signal is output to the analog switch 19, and the analog switch 19 is switched so that the sweep signal control unit 17 and the acousto-optic element driving circuit 22 are connected. When a scan start signal is input from the scan start photodetector 11, a main scan synchronization signal Line Sync is output to the sweep signal control unit 17 and the laser control unit 20, and normal image formation control is performed. ing.
【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。The operation of the light beam scanning device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 9 and 10.
【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。When the power switch is turned on, the CPU 16
Executes the control program in the inspection mode. That is, CP
U16 outputs a control signal to the analog switch 19,
The analog switch 19 is switched so that the D / A converter 18 and the acousto-optical element drive circuit 22 are connected. Then, the polygon mirror 7 is driven, and when the rotation reaches a steady state, a predetermined control signal is output to the laser control unit 20 to cause the semiconductor laser 2 to emit a test light beam.
【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。The light beam emitted from the semiconductor laser 2 is reflected and deflected by a polygon mirror 7 through a collimator lens 3, an acousto-optic device 4, a cylindrical lens 5, and a reflection mirror 6, and thereafter, is fθ lens 8 and a cylindrical lens Through 9, the main scanning line on the photosensitive drum 10 is scanned. At the same time, a displacement signal of a predetermined voltage is output from the CPU 16 to the D / A converter 18, and a driving signal of a predetermined frequency is output from the acousto-optic device driving circuit 22 to the acousto-optic device 4, and the acousto-optic device 4 The beam is displaced in the sub-scanning direction.
【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ip (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ip 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Vf (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。At this time, a light beam is incident on the triangular photodetector 13 via the reflection mirror 11, and the triangular photodetector 13
From the photosensitive drum 10 of the light beam in the sub-scanning direction output time corresponding to the irradiation position of the current i p (in to FIG. 9 (a)) is outputted to the integration circuit 27 as a beam position detection signal. Integration circuit 27 integrates the current i p based on the beam position detection signal, the output values to stabilize. The integrated voltage V f ((b) in FIG. 9) integrated by the integration circuit 27 is converted from the value at time t 1 by the A / D converter 29 to the CPU 1.
Read at 6.
【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。The CPU 16 outputs a control signal to the reset circuit 28 via the I / O port 35 at time t 2 , and closes the switch 34 to bring the electric charge accumulated in the capacitor 32 of the integration circuit 27 to ground. Let go. Thus, the integrated voltage V output from the integrating circuit 27
f becomes 0V. At time t 3 , the CPU 16 outputs a control signal to the reset circuit 28 via the I / O port 35, and opens the switch 34.
【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。When the irradiation position of the light beam in the sub-scanning direction on the photosensitive drum 10 is detected by scanning the light beam in the main scanning direction in this manner, the scanning of the light beam in the main scanning direction is again performed in the previous main scanning direction. Scanning is performed in the same manner as in the scanning direction, and the triangular photodetector 13 detects the irradiation position of the light beam on the photosensitive drum 10 in the sub-scanning direction at this time. At that time, a displacement signal having a displacement amount different from that at the time of the previous scan in the main scanning direction is output to the D / A converter 18 of the image recording control unit 14, and the signal is transmitted from the acousto-optic device drive circuit 22 to the acousto-optic device 4. A drive signal having a predetermined frequency is output to cause the acousto-optic element 4 to perform displacement of the light beam in the sub-scanning direction. The beam position detection signal output from the triangular photodetector 13 is integrated by the integration circuit 27 in the same manner as in the previous scanning in the main scanning direction, and then read by the CPU 16.
【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。In this manner, the scanning of the light beam in the main scanning direction is performed a plurality of times, and the voltage of the displacement signal is changed for each main scanning. The irradiation position of is detected. When the predetermined number of samplings are completed, the CPU 16 calculates the relationship between the voltage value of the displacement signal and the position of the light beam in the sub-scanning direction as shown in FIG. The sweep range of the displacement signal in the displacement amount, that is, the maximum voltage value Vh and the minimum voltage value Vl are calculated.
【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。Here, the value to be set as the amount of displacement for displacing the spot position of the light beam in the sub-scanning direction when the light beam is scanned in the main scanning direction during the image forming process is ± 20 μm, and the measurement result is a solid line. In the case of (Environment B), the maximum voltage value Vh of the modulation signal is 0.4 V and the minimum voltage value is 1.7 V.
【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。The CPU 16 determines the maximum voltage value Vh of the modulation signal,
Once the minimum voltage value Vl has been calculated, it is
The sweep signal controller 1 of the image recording controller 14 as h and Vl
7 is output. The voltage setting signals Vh and Vl input to the sweep signal control unit 17 are D / A converted by the D / A converters 23A and 23B and are kept constant until they are set again.
【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。Next, when the CPU 16 receives an image forming command, it executes an image forming mode program. First, C
PU 16 is an analog switch 19 of the image recording control unit 14.
And switches the analog switch 19 so that the sweep signal control unit 17 and the acousto-optic element drive circuit 22 are connected. Next, the polygon mirror 7 is driven, and when it reaches a steady rotation, a predetermined drive signal is output to the laser control unit 20 of the image recording unit 14 so that the semiconductor laser 2
To emit a light beam.
【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Line Sync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。When the light beam emitted from the semiconductor laser 2 is reflected and deflected by the polygon mirror 7 and the scanning start photodetector 11 detects the light beam, the scanning start signal is sent to the CP.
Output to U16. The CPU 16 sends the main scanning synchronization signal Line Sync to the sweep signal control unit 17 of the image recording control unit 15 and the laser control unit 2 based on the input of the scan start signal.
Output to 0.
【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Line S
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。The sweep signal controller 17 of the image recording controller 14
, The frequency dividing circuit 25 outputs the main scanning synchronization signal Line
When Sync is input, the main scanning synchronization signal Line S
The pixel clock P-CLK synchronized with the sync signal is output to the laser control unit 20, and the pixel clock P-CLK and the sweep clock S-CLK having a cycle four times as long as the pixel clock P-CLK are output to the sweep signal generation unit 26. The sweep signal generation unit 26 outputs to the acousto-optical element drive circuit 22 a sawtooth sweep signal in which the voltage setting signals Vh and Vl stored in the memory at maximum and minimum values are stored in the memory with the cycle of the sweep clock S-CLK. .
【0045】レーザ制御部20が主走査の同期信号Li
ne Sync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。The laser control unit 20 outputs the main scanning synchronization signal Li
Each time ne Sync is input, 16-bit image data corresponding to each pixel is sequentially input in synchronization with the pixel clock P-CLK from the top pixel of each line. Then, based on a dot clock D-CLK having a frequency 16 times as high as the pixel clock P-CLK, the image data is parallel / serial converted in order from the most significant bit to generate a laser modulation signal corresponding to the image pattern, Output to the drive circuit 21.
【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。The laser drive circuit 21 makes the semiconductor laser 2 emit a light beam based on the laser modulation signal. The light beam emitted from the semiconductor laser 2 is reflected and deflected by a polygon mirror 7 through a collimating lens 3, an acousto-optic element 4, a cylindrical lens 5, and a reflecting mirror 6, and is passed through an fθ lens 8 and a cylindrical lens 9 to a photoconductor. The main scanning line on the drum 10 is scanned.
【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。On the other hand, the acousto-optic device drive circuit 22 outputs a drive signal having a carrier frequency corresponding to the sawtooth sweep signal to the acousto-optic device 4, and displaces the light beam passing through the acousto-optic device 4 in the sub-scanning direction. .
【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。When the light beam is displaced in the sub-scanning direction in accordance with the light beam sawtooth sweep signal during scanning in the main scanning direction, each vertical line B- of the scanning lines in FIG.
Since the C, DE, FG, and HA portions are instantaneously scanned, the photosensitive drum 10 is not exposed and each of the inclined straight lines AB, CD, EF,
An exposure image of a dot pattern corresponding to each of the 4 bits from the most significant bit of the 16-bit image data is formed on GH. At this time, since the displacement amount of the light beam in the sub-scanning direction is calibrated based on the detection result of the inspection mode,
The connection between the inclined straight lines of the N line and the (N + 1) th line is maintained, and it is possible to prevent the image quality from deteriorating. If the above-described inspection mode is executed between print jobs, the temperature around the device changes, and the displacement signal changes as shown by a broken line (environment A) or a dotted line (environment C) shown in FIG. Even if the relationship between the position and the position of the light beam in the sub-scanning direction changes, the sweep range of the displacement signal with respect to the sub-scanning displacement to be set can be obtained.
【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。As described above, in the present embodiment, the light receiving surface 13A whose width in the main scanning direction changes according to the position in the sub scanning direction.
Since the triangular photodetector 13 outputs detection signals having different output times according to the position of the light beam in the sub-scanning direction, the position of the light beam in the sub-scanning direction is detected. There is no restriction on the position of the photodetector with respect to the main scanning line of the beam, and a change in the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction can be detected easily and reliably. Usually, the photodiode has a side length of about 1 mm to several mm, so the accuracy of the mounting position of the photodetector can be very loose for the scanning line traversed by a beam of several tens of microns. it can.
【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。In the above embodiment, the position of the light beam in the sub-scanning direction is detected by the triangular photodetector 13, but may be detected by a trapezoidal photodetector having a trapezoidal light-receiving surface. Further, as shown in FIGS. 11A and 11B, these photodetectors have a triangular mask 37 on the light receiving surface 36A of the rectangular photodetector 36.
May be applied. Further, FIG.
As shown in (c), the rectangular photodetector 36 has a predetermined angle with the main scanning line of the light beam, and is arranged so that the light beam passage area is effectively in the range of the triangle. It may be detected. Further, the light beam may be displaced in the sub-scanning direction using an electro-optic element instead of the acousto-optic element 4.
【0051】[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。As described above, according to the light beam scanning device of the present invention, a light receiving surface whose width in the main scanning direction changes on the main scanning line of the light beam in accordance with the position in the sub scanning direction is provided. Light beam irradiation position detecting means for outputting a detection signal corresponding to the irradiation position of the light beam on the image carrier in the sub-scanning direction is provided, so that the irradiation position of the light beam on the image carrier in the sub-scanning direction can be easily changed. In addition, the correction can be reliably performed, and as a result, the image quality can be improved.
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a triangular photodetector according to the first embodiment.
【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。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a beam position detection signal according to the first embodiment.
【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。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an image recording control unit according to the first embodiment.
【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。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a sweep signal control unit according to the first embodiment.
【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。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a scanning locus of a light beam during an image forming process according to the first embodiment.
【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。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a stabilizing circuit according to the first embodiment.
【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。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the displacement signal and the position of the light beam in the sub-scanning direction in the first embodiment.
【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。FIG. 9 is an explanatory diagram showing waveforms of a beam position detection signal before and after input of the integration circuit according to the first embodiment.
【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。FIG. 10 is a timing chart illustrating an operation during an image forming process according to the first embodiment.
【図11】本発明の他の実施の形態を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory view showing another embodiment of the present invention.
【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。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a light beam scanning method having a high resolution in the sub-scanning direction.
【図13】従来の光ビーム走査装置を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory view showing a conventional light beam scanning device.
【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 8 fθ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 16 CPU 17 掃引信号制御部 18 D/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、23B D/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 29 A/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 35 I/Oポート 36 方形型光検出器 36A 受光面 37 マスク[Description of Signs] 1 Irradiation position sensor 1A, 1B Light receiving surface 2 Semiconductor laser 3 Collimator lens 4 Acousto-optic element 5 Cylindrical lens 6 Reflection mirror 7 Polygon mirror 8 fθ lens 9 Cylindrical lens 10 Photoconductor drum 11 Reflection mirror 12 Scanning start Photodetector 13 Triangular photodetector 13A Light receiving surface 14 Image recording control unit 15 Stabilization circuit 16 CPU 17 Sweep signal control unit 18 D / A converter 19 Analog switch 20 Laser control unit 21 Laser drive circuit 22 Acousto-optic element drive circuit 23A, 23B D / A converter 24 High frequency oscillation circuit 25 Divider circuit 26 Sweep signal generator 27 Integration circuit 28 Reset circuit 29 A / D converter 30 Data bus 31 Control bus 32 Capacitor 33 Operational amplifier 34 Switch 35 I / O Port 36 Rectangular photodetector 36A Light receiving surface 37 Mask
Claims (23)
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。1. An image carrier that moves at a predetermined speed in a sub-scanning direction is scanned in a main scanning direction with a light beam modulated by an image signal via an optical system including a polygon mirror, and the image carrier is statically moved on the image carrier. In a light beam scanning device for forming an electrostatic latent image, a displacement signal generating means for generating a displacement signal for displacing the light beam in the sub-scanning direction, and a light for displacing the light beam in the sub-scanning direction in response to the displacement signal A beam displacing unit, having a light receiving surface that is arranged on the main scanning line of the light beam and has a width in the main scanning direction that changes in accordance with a position in the sub scanning direction, and an irradiation position of the light beam in the sub scanning direction Light beam irradiation position detecting means for outputting a detection signal according to the following, and control means for outputting a calibration signal for calibrating the displacement signal to the displacement signal generating means according to the detection signal. Light beam scanning device.
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。2. The light beam irradiation position detecting means is constituted by a triangular photodetector having a triangular light receiving surface whose width in the main scanning direction changes in accordance with a position in the sub-scanning direction. Light beam scanning device.
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。3. The trapezoidal photodetector having a trapezoidal light-receiving surface whose width in the main scanning direction changes according to the position in the sub-scanning direction. Light beam scanning device.
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。4. The light beam scanning device according to claim 2, wherein the triangular photodetector is configured by applying a triangular mask to a square light receiving surface.
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。5. The light beam scanning device according to claim 3, wherein the trapezoidal photodetector is configured by applying a triangular mask to a square light receiving surface.
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。6. The light beam irradiation position detecting means includes a rectangular light detector having a rectangular light receiving surface, one side of which is arranged at a predetermined angle with respect to a main scanning line of the light beam. The light beam scanning device according to claim 1.
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。7. The light beam displacing means is constituted by an acousto-optical element for displacing the light beam in accordance with the frequency of a drive signal, and the displacement signal generating means is provided with a frequency having a frequency corresponding to the displacement amount of the light beam. 2. The light beam scanning device according to claim 1, wherein the light beam scanning device is configured to generate the displacement signal.
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。8. The light beam scanning device according to claim 7, wherein said displacement signal generating means generates said displacement signal in which said frequency changes in a sawtooth manner during an image forming cycle.
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。9. The light beam displacing means is constituted by an electro-optical element for displacing the light beam according to a voltage of a drive signal, and the displacement signal generating means is configured to generate a voltage corresponding to a displacement amount of the light beam. 2. The light beam scanning device according to claim 1, wherein the light beam scanning device is configured to generate the displacement signal.
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。10. The light beam scanning device according to claim 9, wherein said displacement signal generating means generates said displacement signal in which said voltage changes in a sawtooth manner during an image forming cycle.
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。11. The control unit outputs a predetermined displacement signal from the displacement signal generation unit to the light beam displacement unit before the image forming cycle to displace the light beam in the sub-scanning direction. The beam irradiation position detection means detects the irradiation position of the light beam on the image carrier, calculates the predetermined displacement signal and the amount of displacement of the light beam in the sub-scanning direction, and based on the result, the displacement signal 2. The light beam scanning device according to claim 1, wherein the calibration signal is output to a generation unit.
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。12. An image carrier that moves at a predetermined speed in a sub-scanning direction is scanned in a main scanning direction with a light beam modulated by an image signal via an optical system including a polygon mirror, and is statically moved on the image carrier. In a light beam scanning device for forming an electrostatic latent image, a displacement signal generating means for generating a displacement signal for displacing the light beam in the sub-scanning direction, and a light for displacing the light beam in the sub-scanning direction in response to the displacement signal A beam displacing unit, having a light receiving surface that is arranged on the main scanning line of the light beam and has a width in the main scanning direction that changes in accordance with a position in the sub scanning direction, and an irradiation position of the light beam in the sub scanning direction A light beam irradiation position detecting means for outputting a detection signal according to the following; a stabilizing means for stabilizing an output value of the detection signal outputted from the light beam irradiating position detecting means; Light beam scanning apparatus characterized by comprising a control means for outputting a calibration signal for calibrating the displacement signal in accordance with a stability detection signal to said displacement signal generating means.
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。13. The light beam irradiation position detecting means is constituted by a triangular photodetector having a triangular light receiving surface whose width in the main scanning direction changes according to a position in the sub-scanning direction. Light beam scanning device.
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。14. The trapezoidal photodetector having a trapezoidal light-receiving surface whose width in the main scanning direction changes in accordance with a position in the sub-scanning direction. Light beam scanning device.
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。15. The light beam scanning device according to claim 13, wherein the triangular photodetector is configured by applying a triangular mask to a square light receiving surface.
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。16. The light beam scanning device according to claim 14, wherein the trapezoidal photodetector is configured by applying a triangular mask to a square light receiving surface.
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。17. The light beam irradiation position detecting means is constituted by a rectangular photodetector having a rectangular light receiving surface, one side of which is arranged at a predetermined angle with respect to the main scanning line of the light beam. The light beam scanning device according to claim 12.
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。18. The stabilizing means includes an integrating circuit for integrating the detection signal output from the light beam irradiation position detecting means, and a reset circuit for discharging electric charges stored in the integrating circuit. 13. The control unit causes the reset circuit to discharge the charge each time one main scan of the light beam is completed.
The light beam scanning device according to claim 1.
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。19. The light beam displacing means is constituted by an acousto-optic element for displacing the light beam in accordance with the frequency of a drive signal, and the displacement signal generating means is provided with a frequency signal corresponding to the displacement amount of the light beam. 13. The light beam scanning device according to claim 12, wherein the displacement signal is generated.
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。20. The light beam scanning device according to claim 18, wherein said displacement signal generating means generates said displacement signal in which said frequency changes in a sawtooth manner during an image forming cycle.
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。21. The light beam displacing means is constituted by an electro-optical element for displacing the light beam according to a voltage of a drive signal, and the displacement signal generating means is configured to generate a voltage corresponding to a displacement amount of the light beam. 13. The light beam scanning device according to claim 12, wherein the displacement signal is generated.
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。22. The light beam scanning apparatus according to claim 20, wherein said displacement signal generating means generates said displacement signal in which said voltage changes in a sawtooth manner during an image forming cycle.
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。23. The control unit outputs a predetermined displacement signal from the displacement signal generating unit to the light beam displacing unit before the image forming cycle to displace the light beam in the sub-scanning direction. The beam irradiation position detection means detects the irradiation position of the light beam on the image carrier, calculates the predetermined displacement signal and the amount of displacement of the light beam in the sub-scanning direction, and based on the result, the displacement signal 13. The light beam scanning device according to claim 12, wherein the calibration signal is output to a generation unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18230896A JPH1026731A (en) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | Light beam scanner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18230896A JPH1026731A (en) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | Light beam scanner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1026731A true JPH1026731A (en) | 1998-01-27 |
Family
ID=16116031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18230896A Pending JPH1026731A (en) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | Light beam scanner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1026731A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011186371A (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | Ricoh Co Ltd | Method and device for measurement of electrostatic latent image, and image forming apparatus |
JP2020098346A (en) * | 2020-01-21 | 2020-06-25 | 株式会社ニコン | Pattern drawing method |
-
1996
- 1996-07-11 JP JP18230896A patent/JPH1026731A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011186371A (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | Ricoh Co Ltd | Method and device for measurement of electrostatic latent image, and image forming apparatus |
JP2020098346A (en) * | 2020-01-21 | 2020-06-25 | 株式会社ニコン | Pattern drawing method |
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