(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ビームにより記録媒体上を一括走査して前記記録媒体上に情報記録を行うマルチビーム記録装置において、前記複数の光ビームを独立して検出して１組の光ビーム位置検出信号を発生させる、互いに非平行に配置された少なくとも１組の光ビーム検出器を有する光ビーム位置検出手段と、基準クロックに同期して電圧が変化する基準信号を発生させる基準信号発生手段と、前記基準信号に対する光ビーム位置検出信号の位相を検出する位相検出手段と、前記複数の光ビームの各々について前記１組の光ビーム検出器から発生される複数の前記光ビーム位置検出信号のパルス間隔に基づいて光ビーム通過時間を計測する光ビーム通過時間計測手段と、前記光ビーム通過時間と、前記光ビーム位置検出信号の位相を基に、副走査方向のピッチを計算する副走査ピッチ演算手段を具備することを特徴とするマルチビーム記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたマルチビーム記録装置において、前記位相検出手段が、前記光ビーム位置検出信号の電圧と前記基準信号の電圧が一致したとき、光ビーム位置検出信号の位相を検出することを特徴とするマルチビーム記録装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたマルチビーム記録装置において、基準信号として鋸歯状波を用いることを特徴とする、マルチビーム記録装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載されたマルチビーム記録装置において、基準信号として三角波を用いることを特徴とするマルチビーム記録装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載されたマルチビーム記録装置において、前記副走査ピッチ演算手段は、光ビームの前記光ビーム検出器上での走査速度をｖ、前記１組の光ビーム位置検出信号の立ち下がり時における前記基準信号の電圧をＶ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２、前記１組の光ビーム検出器のうち一方の光ビーム検出器で光ビームを検知してから他方の光ビーム検出器で光ビームを検知した後までの基準クロックのカウント数をＴＣ１，ＴＣ２、基準クロックの周期をＴ、基準信号の振幅をＶ０、前記１組の光ビーム検出器のなす角をθとするとき、次式により副走査ピッチＰＶを求めることを特徴とするマルチビーム記録装置。
ＰＶ＝ｖ｛（ＴＣ２＋Ｔ２１−Ｔ２２）−（ＴＣ１＋Ｔ１１−Ｔ１２）｝／ｔａｎθ
Ｔ１１＝（１−Ｖ１１／Ｖ０）Ｔ
Ｔ１２＝（１−Ｖ１２／Ｖ０）Ｔ
Ｔ２１＝（１−Ｖ２１／Ｖ０）Ｔ
Ｔ２２＝（１−Ｖ２２／Ｖ０）Ｔ
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載されたマルチビーム記録装置において、前記少なくとも１組の光ビーム検出器のうちの１つを光ビームの走査方向と直角に配置し、該直角に配置した光ビーム検出器からの出力に基づく前記光ビーム位置検出信号の電圧と前記基準信号の電圧が一致したとき記録用の書込みクロックを発生させる書込みクロック発生手段を更に具備することを特徴とするマルチビーム記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレーザービームを用いて記録を行う、マルチビーム記録装置に関するものであって、とくに、レーザープリンタ、デジタル複写機などに用いるマルチビーム記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速記録を行うため複数の光ビームを用いて記録を行うことは従来から種々提案されている。例えば、特開平９−１９３４５８号公報には、光源装置を光軸に対して回転させることで、副走査方向のピッチを可変にすることができる装置が開示されている。この装置においては、光源装置からの光ビームを出射させ、回転する多面鏡（ポリゴンミラー）により、ビーム偏向させることにより感光体面上にビームスポットを形成し走査するようにしているが、このような装置によって良好な記録画像を得るためには、各ラインの走査方向での書き出し位置と、複数ビームのビーム間のピッチ間隔とを正確に検出し制御する必要がある。
このため、副走査方向のピッチ間隔を計測するには、例えば、図２に示すように、互いに非平行に置いた２つの光検出素子（ＰＤ）で検出されるパルスの間隔を計測し、パルス間隔の差から副走査ピッチを求める方法が提案されている。
その際、ピッチを正確に求めるには高周波のクロックでカウントしなければならないが、高周波回路は高価であり、ノイズなどの面で実装が難しいという欠点がある。特願平８−１５９２５４号では、光ビーム位置検出手段からの、ビーム位置検出信号に対して基準クロックを遅延させた複数の遅延クロックの中から位相の一致するクロックを選択することにより、ビーム位置信号の基準クロックに対する位相を検出し、基準クロックで計測したビームの時間間隔を補正している。しかし、回路実装上は遅延素子のバラツキ、配線遅延の相違により均等な遅延クロックを発生させることは難しい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の従来の問題点に鑑みてなされたものであって、請求項１乃至３の発明の課題は、高い周波数のクロックを用いることなく正確な副走査方向のピッチ計測を行うことである。
請求項３の発明の発明の課題は、基準信号として鋸歯状波を用いることにより、簡単な構成で計測を行うことである。
請求項４発明の発明の課題は、基準信号として三角波を用いることにより、急激な変動がなく計測を行うことである。
請求項６発明の発明の課題は、光検出素子の一つを副走査方向と平行に配置し、基準クロックとして書込みクロックと同じ周波数のクロックを使い、各ビームの位置検出信号の基準クロックに対する位相情報により、各ビームに対応した書込みクロックを発生させることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数の光ビームにより記録媒体上を一括走査して前記記録媒体上に情報記録を行うマルチビーム記録装置において、前記複数の光ビームを独立して検出して１組の光ビーム位置検出信号を発生させる、互いに非平行に配置された少なくとも１組の光ビーム検出器を有する光ビーム位置検出手段と、基準クロックに同期して電圧が変化する基準信号を発生させる基準信号発生手段と、前記基準信号に対する光ビーム位置検出信号の位相を検出する位相検出手段と、前記複数の光ビームの各々について前記１組の光ビーム検出器から発生される複数の前記光ビーム位置検出信号のパルス間隔に基づいて光ビーム通過時間を計測する光ビーム通過時間計測手段と、前記光ビーム通過時間と、前記光ビーム位置検出信号の位相を基に、副走査方向のピッチを計算する副走査ピッチ演算手段を具備するマルチビーム記録装置である。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載されたマルチビーム記録装置において、前記位相検出手段が、前記光ビーム位置検出信号の電圧と前記基準信号の電圧が一致したとき、光ビーム位置検出信号の位相を検出するマルチビーム記録装置である。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載されたマルチビーム記録装置において、基準信号として鋸歯状波を用いるマルチビーム記録装置である。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１又は２に記載されたマルチビーム記録装置において、基準信号として三角波を用いるマルチビーム記録装置である。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載されたマルチビーム記録装置において、前記副走査ピッチ演算手段は、光ビームの前記光ビーム検出器上での走査速度をｖ、前記１組の光ビーム位置検出信号の立ち下がり時における前記基準信号の電圧をＶ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２、前記１組の光ビーム検出器のうち一方の光ビーム検出器で光ビームを検知してから他方の光ビーム検出器で光ビームを検知した後までの基準クロックのカウント数をＴＣ１，ＴＣ２、基準クロックの周期をＴ、基準信号の振幅をＶ０、前記１組の光ビーム検出器のなす角をθとするとき、次式により副走査ピッチＰＶを求めるマルチビーム記録装置である。
ＰＶ＝ｖ｛（ＴＣ２＋Ｔ２１−Ｔ２２）−（ＴＣ１＋Ｔ１１−Ｔ１２）｝／ｔａｎθ
Ｔ１１＝（１−Ｖ１１／Ｖ０）Ｔ
Ｔ１２＝（１−Ｖ１２／Ｖ０）Ｔ
Ｔ２１＝（１−Ｖ２１／Ｖ０）Ｔ
Ｔ２２＝（１−Ｖ２２／Ｖ０）Ｔ
【０００９】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載されたマルチビーム記録装置において、前記少なくとも１組の光ビーム検出器のうちの１つを光ビームの走査方向と直角に配置し、該直角に配置した光ビーム検出器からの出力に基づく前記光ビーム位置検出信号の電圧と前記基準信号の電圧が一致したとき記録用の書込みクロックを発生させる書込みクロック発生手段を更に具備するマルチビーム記録装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面を参考にして、請求項１乃至５の発明をその実施例について説明する。
図１は、本発明を実施するための副走査ピッチデータ演算装置の一例を示すブロックで図であり、かつ、図２は、図１に示す装置に用いる光ビーム位置検出手段の一例を示している。
図１において、光ビーム位置検出手段１０は、図２に示すように、光センサーＰＤ１、および、ＰＤ１に対して角度θで配置された光センサーＰＤ２及び、光センサーからの光ビーム検出信号を増幅するための増幅器（ＡＭＰ）１０１Ａ，１０１Ｂから成っており、前記光センサーＰＤ１，ＰＤ２は感光体面上を走査する、例えば２個の光ビームＬＤ１，ＬＤ２の通過を検知し、検知信号をそれぞれ増幅器（ＡＭＰ）１０１Ａ，１０１Ｂにより増幅して光ビーム位置検出信号パルスＳ１，Ｓ２として出力する。
【００１１】
図１に示すように、この光ビーム位置検出信号Ｓ１，Ｓ２は、次に、それぞれ光センサーＰＤ１，ＰＤ２におけるビーム通過時間を計測するため、ビーム通過時間計測回路１３Ａ，１３Ｂから成る計測手段１３に入力され、光センサーＰＤ１及びＰＤ２からの光ビーム位置検出信号Ｓ１，Ｓ２のパルス間隔がそれぞれ計測される。
図中、基準信号発生手段１１は外部から基準クロックｆcの供給を受けて、それと同一周期で電圧が変化する基準信号ｆ0を発生させる。ここでは基準クロックｆcは図３に示すように矩形波でありかつ、基準信号ｆcは１周期間に電圧が直線的に変化する鋸歯状波である。
【００１２】
光ビーム位置検出手段１０から出力される光ビーム位置検出信号Ｓ１，Ｓ２は図１に示すように前記光ビーム通過時間計測手段に入力されると同時に、光ビーム位置検出信号の位相を検出するための位相検出回路１２Ａ，１２Ｂから成る位相検出手段１２に入力される。
位相検出回路１２Ａ，１２Ｂは光ビーム位置検出信号Ｓ１，Ｓ２のパルスの立ち下がりエッジの基準クロックに対する位相を検出する。
この位相検出回路は例えばその一例を図４に示すように、光ビーム位置検出信号分離回路４１、コンパレータ（比較器）４２、サンプル／ホールド回路４３、及びＡＤ変換器４４から成っており、光センサーＰＤ１，ＰＤ２から光ビーム位置検出手段１０を介して出力される光ビーム位置検出信号Ｓ１，Ｓ２は、光ビーム位置検出信号分離回路４１により光ビームＬＤ１，ＬＤ２のパルス（ビーム位置検出信号）に分離される。分離された光ビーム位置検出信号はコンパレータ４２Ａ，４２Ｂにおいて基準信号ｆ0と比較され、コンパレータは両者の電圧が一致したとき一致信号を出力する。サンプル／ホールド回路は一致信号の出力タイミングで基準信号の電圧をホールドする。ホールドされた電圧Ｖ01，Ｖ02はＡＤコンバータ（ＡＤＣ）によりデジタルデータに変換され、位相データとして出力される。
【００１３】
光センサーＰＤ１，ＰＤ２からの光ビーム位置検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づき前記光ビーム通過時間計測手段１３によって得られた、光センサーＰＤ１及びＰＤ２からのパルス間隔及び、前記位相検出手段１２によって得られた位相データ（ＰＤ１−ＬＤ１，ＰＤ１−ＬＤ２，ＰＤ２−ＬＤ１，ＰＤ２−ＬＤ２位相データ）は副走査ピッチ演算手段１４に入力されて演算され、演算の結果得られたデータは副走査ピッチデータとして出力される。この副走査ピッチ演算手段１４での副走査ピッチ演算方法を以下に示す。
【００１４】
副走査ピッチＰＶは光ビームの光センサＰＤ上での走査速度をｖとすると以下の式で求めることができる。
副走査ピッチ
ＰＶ＝ｖ（ＴPD2−ＴPD1）／ｔａｎθ
＝ｖ｛（ＴC2＋Ｔ21−Ｔ22）−（ＴC1＋Ｔ11−Ｔ12）｝／ｔａｎθ
Ｔ11＝（１−Ｖ11／Ｖ0）Ｔ，Ｔ12＝（１−Ｖ12／Ｖ0）Ｔ，
Ｔ21＝（１−Ｖ21／Ｖ0）Ｔ，Ｔ22＝（１−Ｖ22／Ｖ0）Ｔ
として求める。
ここで、Ｔは基準クロックパルスの周期、Ｖ0は基準信号の振幅（最大電圧）、Ｖ11，Ｖ12，Ｖ21，Ｖ22はそれぞれ光センサーＰＤ１，ＰＤ２の光ビーム位置検出信号の立ち下がり時における基準信号電圧、ＴPD1，ＴPD2はそれぞれ光センサーＰＤ１，ＰＤ２の光ビーム位置検出信号の間隔、ＴC1，ＴC2は光センサーＰＤ１で光ビームを検知してから光センサーＰＤ２で同光ビームを検知した後までの基準クロックのカウント数、Ｔ11，Ｔ12，Ｔ21，Ｔ22はそれぞれその時点における基準信号ｆ0のＰＤ１，ＰＤ２ビーム位置検出信号の立下り時点から一周期の終端までの間隔を表す。
【００１５】
次に、請求項４の発明に対応した実施例について説明する。この実施例においては基準信号に基準クロックと同一周期の三角波を使用し、図５はその場合のタイミングチャートを示す。
図５において、前記Ｔ11，Ｔ12，Ｔ21，Ｔ22はそれぞれ下に示す式から求められる。
Ｔ11＝ＴＶ11／（２Ｖ0）（Ｒ＝０）、又は、
Ｔ11＝Ｔ｛１−Ｖ11／（２Ｖ0）｝（Ｒ＝１）
Ｔ12＝ＴＶ12／（２Ｖ0）（Ｒ＝０）、又は、
Ｔ12＝Ｔ｛１−Ｖ12／（２Ｖ0）｝（Ｒ＝１）
Ｔ21＝ＴＶ21／（２Ｖ0）（Ｒ＝０）、又は、
Ｔ21＝Ｔ｛１−Ｖ21／（２Ｖ0）｝（Ｒ＝１）
Ｔ22＝ＴＶ22／（２Ｖ0）（Ｒ＝０）、又は、
Ｔ22＝Ｔ｛１−Ｖ22／（２Ｖ0）｝（Ｒ＝１）
ここで、Ｒは基準クロックパルスの値を表し、他は図３に示す各信号について定義したのと同様である。Ｒ＝１，０はそれぞれＲが１又は０である期間を示す。
その他の点は既に説明した実施例と同様であるため説明を省略する。
【００１６】
図６は、請求項６の発明の実施例を示すものである。この実施例においては図１に示した副走査ピッチデータ演算装置に更に書込みクロック発生手段５０を付加したものであって、それ以外の構成は図１に示したものと同様である。この場合は光センサーＰＤ１は光ビームＬＤの走査方向と直角に配置されている。
光センサーＰＤの光ビーム位置検出信号から検出されたＬＤ１，ＬＤ２の位相信号Ｐ１，Ｐ２は基準信号とともに書込みクロック発生手段５０に入力され、これにより書込みクロック発生手段５０は記録用の書込みクロックＣｗ１，Ｃｗ２を発生させる。
【００１７】
図７は、書込みクロック発生手段５０の書込みクロック発生回路の一例を示すものであって、図示のように書込みクロック発生手段５０はコンパレータ７０とワンショットマルチ７１によって構成されている。
この構成において、コンパレータ７０は位相信号Ｐ１又はＰ２と基準信号ｆ0とを比較し両者の電圧が一致したとき一致信号を出力する。次段のワンショット・マルチ・バイブレータはその一致信号が入力されたタイミングでパルスを発出させる。ここで、パルス幅は回路の時定数を変えることにより変更可能であるから、パルス幅を基準クロックの１／２にすることでデューティ比が５０％のパルスである書込みクロック信号を発生させることができる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１，２，５に対応する効果：基準クロックの周期して電圧が変化する基準信号に基づいて光ビーム位置信号の基準クロックに対する位相を検出し、それにより光ビームの通過時間間隔を基準クロックでカウントした結果を補正するので、高周波の計数クロックを使うことなく正確な副走査方向のピッチを計数することができる。
【００１９】
請求項３に対応する効果：基準信号として鋸歯状波を使うので簡単な構成で位相を検出することができる。
【００２０】
請求項４に対応する効果：基準信号として三角波を使っているので、鋸歯状波と比較して急激な電圧変動がなく、全周期にわたって位相を安定的に検出することができる。
【００２１】
請求項６に対応する効果：光ビーム位置検出回路の光センサーの一つを副走査方向と平行に配置し、書込みクロックに基準クロックと同じ周波数のクロックを使うことができかつ、各光ビームの位置検出装置を小型で安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  副走査ピッチデータ演算装置の実施例を示すブロック図。
【図２】  光ビーム位置検出手段のブロック図。
【図３】  本発明の副走査ピッチデータ演算装置に用いる信号のタイミングチャート。
【図４】  位相検出回路のブロック図。
【図５】  本発明の書込みクロック発生手段を備えた副走査ピッチデータ演算回路に用いる信号のタイミングチャート。
【図６】  書込みクロック発生手段を備えた副走査ピッチデータ演算回路の他の実施例を示すブロック図。
【図７】  書込みクロック発生回路を示すブロック図。
【符号の説明】
１０…光ビーム位置検出手段、１１…基準信号発生手段、１２…位相検出手段、１２Ａ，１２Ｂ…位相検出回路、１３…光ビーム通過時間計測手段、１３Ａ，１３Ｂ…光ビーム通過時間計測回路、１４…副走査ピッチ演算手段、４１…光ビーム位置検出信号分離回路、４２（４２Ａ，４２Ｂ）…コンパレータ、４３（４３Ａ，４３Ｂ）…サンプル／ホールド回路、４４（４４Ａ，４４Ｂ）…ＡＤ変換器、５０…書込みクロック発生手段、７０…コンパレータ、７１…ワンショットマルチ、１０１Ａ，１０１Ｂ…増幅器。
【図１】
0003681273.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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