JP2000147398A - 露光装置およびこの露光装置を含む画像形成装置 - Google Patents

露光装置およびこの露光装置を含む画像形成装置

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JP2000147398A JP10323872A JP32387298A JP2000147398A JP 2000147398 A JP2000147398 A JP 2000147398A JP 10323872 A JP10323872 A JP 10323872A JP 32387298 A JP32387298 A JP 32387298A JP 2000147398 A JP2000147398 A JP 2000147398A
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Tatsuyuki Miura
三浦  達幸
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】2以上の光ビームを一括して露光する露光装置
を用いた画像形成装置において、ミラーのドリフトの影
響を低減する。 【解決手段】この発明の露光装置は、複数のレーザビー
ムを単一の感光体ドラム23の所定の位置に露光する際
に、それぞれのレーザビームの主走査方向および副走査
方向の間隔を設定するガルバノミラーのミラーの角度
を、ミラー駆動機構に適用されるダンピング剤の粘性の
変化や磁気回路が発生する磁力の大きさの変動により生
じるドリフトの影響を受けることなく、感光体ドラム2
3の所定の位置に、正確に案内できる。なお、ミラーの
角度は、ビーム位置センサ51の複数の検出領域の所定
の位置に各レーザビームが案内された結果をモニタする
ことによりチェックされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば高速デジ
タル複写装置あるいは高速プリンタ装置等に適用可能
で、2以上の光ビームを一括して露光するマルチビーム
露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】静電写真プロセスが利用されている画像
形成装置は、シート状の原稿あるいは書籍等の読取対象
物を照明して得られる読取対象物からの反射光の明暗パ
ターンを画像情報として取り込み光電変換して画像信号
として出力する画像読取部と、画像読取部で得られた画
像信号に対応する画像を形成する画像形成部等を有して
いる。なお、画像形成部は、画像読取部から供給される
画像信号に加えて、外部から供給される画像信号に対応
する画像も形成可能である。
【0003】この種の画像形成装置においては、画像形
成速度を高めるために、出力画像に要求される解像度に
対応する断面ビーム径に整えられた複数のレーザビーム
を、感光体に一括して照射(露光)して潜像を形成する
方法が提案されている。
【0004】複数のレーザビームを感光体一括照射する
方法としては、単一のレーザビームを出射する露光装置
を複数用いる方法と、単一または複数の露光装置に、2
以上の半導体レーザ素子と、それぞれの半導体レーザ素
子からのレーザビームの断面ビーム径を所定の大きさに
整えるとともに、それぞれのレーザビームを一括照射す
るための所定の位置関係を与える光学部材等を配置した
マルチビーム露光装置を用いる方法とが提案されてい
る。なお、複数の露光装置を用いる方法は、露光装置が
複写装置(プリンタ装置)に占める大きさが大きくなり
やすく、コストも増大することから、今日、マルチビー
ム露光装置が広く利用されている。
【0005】マルチビーム露光装置は、レーザビームを
放射する複数の半導体レーザ素子と、各半導体レーザ素
子から放射されたレーザビームの断面ビーム径を、要求
された解像度に対応する断面ビーム径に整え、それぞれ
のレーザビームの感光体の軸線方向および軸線方向と直
交する方向のそれぞれに関してレーザビーム相互の間隔
を所定の間隔に設定する光学部材と、それぞれのレーザ
ビームを軸線方向に沿って一括して偏向(走査)する偏
向装置と、偏向装置により偏向されたそれぞれのレーザ
ビームを感光体の軸線方向に関し、偏向装置によるレー
ザビームの偏向角と感光体に到達するレーザビームの軸
線方向の距離とが比例するように、結像させる結像レン
ズ等を有している。
【0006】なお、複数のレーザビームのレーザビーム
相互の間隔を所定間隔に揃える方法としては、例えば特
開平10−76704号公報(特願平8−233198
号)等に示されるように、反射面(ミラー)が任意の方
向に回動可能に形成されたガルバノミラー(例えば電磁
コイルによりミラー面が微小移動可能なミラー装置)に
より、複数のレーザビームの間隔を設定する方法があ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平10
−76074号公報に開示されたガルバノミラーにおい
ては、例えばシリコーンゲルのようなダンピング剤によ
り、外乱振動等で不所望にミラーが振動されることが防
止されている。その一方で、ミラーを所定量傾ける目的
でミラーを支持する支持部材に対して電磁コイル等から
提供される駆動力と磁気回路から提供される磁力との相
互作用により得られるミラー駆動力は、上述したダンピ
ング剤の粘性がコイルの発熱等の影響による温度上昇に
起因して変動したり、温度上昇の影響により磁気回路の
磁力の大きさが変動することにより、コイルに印加する
電流の大きさとミラーの角度の変化分との間の関係に経
時変化(ドリフト)が生じ、ミラーの角度が変化するこ
と知られている。
【0008】このことは、例えば連続した画像形成にお
いて、電源投入の直後に形成された画像と全ての画像形
成の終了時に形成された画像との間で、画像の大きさが
変化したり、特定の条件で形成された画像に対して不所
望な歪み等を生じさせる問題がある。また、1枚の用紙
に対する画像形成に要求される数秒間の間であっても、
用紙の先端部と後端部との間で、例えば用紙が搬送され
る方向と直交する方向に関して近接した線画の間隔の変
動を引き起こす問題がある。
【0009】この発明の目的は、複数のレーザビームを
用いて画像を露光するマルチビーム露光装置において、
各レーザビームの主走査方向および副走査方向の間隔を
設定するミラー装置のミラーの傾きを正確に制御するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、光を放射する第1および
第2の光源と、このそれぞれの光源からの光を第1の方
向および第1の方向と直交する第2の方向のそれぞれに
関して所定の間隔に位置させて1本の光と見なすことの
できる光ビームに合成する光路整合手段と、この光路整
合手段により合成された前記それぞれの光源からの光を
前記第1の方向に沿って偏向する偏向手段と、この偏向
手段により偏向された前記それぞれの光源からの光の少
なくとも一方の光を検出して前記光路整合手段の前記第
1および第2の方向のそれぞれの方向に関する変位を検
出する変位検出手段と、この変位検出手段により検出さ
れた前記光路整合手段の変位に基づいて、前記光路整合
手段の変位を、前記それぞれの光源からの光を1本の光
と見なすことのできる光ビームを提供可能に調整する光
路整合手段駆動手段と、を有することを特徴とする露光
装置を提供するものである。
【0011】またこの発明は、第1の光を放射する第1
の光源と、第2の光を放射する第2の光源と、前記第1
の光源および第2の光源のそれぞれから放射された前記
第1および第2の光を一括して、潜像を保持する像担持
体の軸線方向に沿う第1の方向に偏向走査する偏向装置
と、前記偏向装置により偏向走査された前記第1および
第2の光の少なくとも一方を検出し、検出した光の位置
に対応する光検出信号を出力する光検出器と、前記それ
ぞれの光源から前記偏向装置に向かう前記第1および第
2の光を前記第1の方向および第1の方向と直交する第
2の方向のそれぞれについて所定間隔に位置させる第1
および第2のミラー装置と、前記第1および第2のミラ
ー装置のそれぞれのミラーの角度を、前記光検出器によ
り検出された前記光検出信号に基づいて所定の方向に変
化させるミラー駆動装置と、を有する露光装置と、この
露光装置により前記像担持体に形成された潜像に現像剤
を供給して可視像を出現させる現像装置と、を有する画
像形成装置を提供するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を詳細に説明する。
【0013】図1は、この発明の実施の形態であるマル
チビーム露光装置を有する画像形成装置すなわちデジタ
ル複写機を概略的に示すものである。
【0014】図1に示されるように、デジタル複写装置
1は、画像読取手段であるスキャナ部10と画像形成手
段であるプリンタ部20を有している。
【0015】スキャナ部10は、矢印の方向に移動可能
に形成された第1キャリッジ11、第1キャリッジ11
に従動して移動される第2キャリッジ12、第2キャリ
ッジ12からの光に所定の結像特性を与える光学レンズ
13、光学レンズ13により所定の結像特性が与えられ
た光を光電変換して電気信号を出力する光電変換素子1
4、原稿Oを保持する原稿台15、原稿台15に原稿O
を押しつける原稿固定カバー16等を有している。
【0016】第1キャリッジ11には、原稿Oを照明す
る光源17、光源17が放射する光で照明されて原稿O
から反射された反射光を、第2キャリッジ12に向けて
反射するミラー11aが設けられている。
【0017】第2キャリッジ12には、第1キャリッジ
11のミラー11aから伝達された光を90゜折り曲げ
るミラー12a、ミラー12aで折り曲げられた光をさ
らに90゜折り曲げるミラー12bを有している。
【0018】原稿台15に載置された原稿Oは、光源1
7によって照明され、画像の有無に対応する光の明暗が
分布する反射光を反射する。この原稿Oの反射光は、原
稿Oの画像情報として、ミラー11a,12aおよび1
2bを経由して、光学レンズ13に入射される。
【0019】光学レンズ13に案内された原稿Oからの
反射光は、光学レンズ13により、光電変換素子(CC
Dセンサ)14の受光面に集光される。
【0020】以下、図示しないキャリッジ駆動用モータ
の駆動により第1キャリッジ11と第2キャリッジ12
が相対速度2対1で原稿台15に沿って移動されること
で、原稿Oの画像情報すなわち原稿Oからの反射光がミ
ラー11aが延出される方向に沿った所定の幅で切り出
されるとともにミラー11aが延出される方向と直交す
る方向に順次取り出され、原稿Oの全ての画像情報がC
CDセンサ14に案内される。
【0021】以上のようにして、原稿台15上に載置さ
れた原稿Oの画像は、CCDセンサ14により、ミラー
11aが延出されている第1の方向に沿った1ラインご
とに図示しない画像処理部において画像の濃淡を示す例
えば8ビットのデジタル画像信号に変換される。
【0022】プリンタ部20は、図2ないし図3を用い
て後段に説明するマルチビーム露光装置21および被画
像形成媒体である記録用紙Pに画像形成が可能な電子写
真方式の画像形成部22を有している。
【0023】画像形成部22は、マルチビーム露光装置
21から光ビームが照射されることで画像データすなわ
ち原稿Oの画像に対応する静電潜像が形成されるドラム
状の感光体(以下、感光体ドラムと示す)23、感光体
ドラム23の表面に所定極性の表面電位を与える帯電装
置24、感光体ドラム23にマルチビーム露光装置によ
り形成された静電潜像に可視化材としてのトナーを選択
的に供給して現像する現像装置25、現像装置25によ
り感光体ドラム23の外周に形成されたトナー像に所定
の電界を与えて記録用紙Pに転写する転写装置26、転
写装置でトナー像が転写された記録用紙Pおよび記録用
紙Pと感光体ドラム23との間のトナーを、感光体ドラ
ム23との静電吸着から解放して(感光体ドラム23か
ら)分離する分離装置27および感光体ドラム23の外
周に残った転写残りトナーを除去し感光体ドラム23の
電位分布を帯電装置24により表面電位が供給される以
前の状態に戻すクリーニング装置28等を有している。
なお、帯電装置24、現像装置25、転写装置26、分
離装置27およびクリーニング装置28は、感光体ドラ
ム23が回転される矢印方向に沿って、順に配列されて
いる。また、マルチビーム露光装置21からの露光ビー
ム(光ビーム)は、帯電装置24と現像装置25と間の
感光体ドラム23上の所定位置Xに照射される。
【0024】スキャナ部10で原稿Oから読み取られた
画像信号は、図示しない画像処理部において、例えば輪
郭補正あるいは中間調表示のための階調処理等の処理に
より印字信号に変換され、さらにマルチビーム露光装置
21の以下に説明する半導体レーザ素子から放射される
レーザビームの光強度を、帯電装置24により所定の表
面電位が与えられている感光体ドラム23の外周に静電
潜像を記録可能な強度と静電潜像を記録しない強度との
いづれかに変化させるためのレーザ変調信号に変換され
る。
【0025】マルチビーム露光装置21の以下に示すそ
れぞれの半導本レーザ素子は、上述したレーザ変調信号
に従って強度変調され、所定の画像データに対応して感
光体ドラム23の所定位置に静電潜像を記録するよう、
発光する。この半導本レーザ素子からの光は、マルチビ
ーム露光装置21内の以下に説明する偏向装置によりス
キャナ部10の読み取りラインと同一の方向である第1
の方向に偏向されて、感光体ドラム23の外周上の所定
位置Xに、照射される。
【0026】以下、感光体ドラム23が所定速度で矢印
方向に回転されることで、スキャナ部10の第1キャリ
ッジ11および第2キャリッジ12が原稿台7に沿って
移動されると同様に、偏向装置により順次偏向される半
導体レーザ素子からのレーザビームが1ライン毎に、感
光体ドラム23上の外周に所定間隔で露光される。
【0027】このようにして、感光体ドラム23の外周
上に、画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【0028】感光体ドラム23の外周に形成ざれた静電
潜像は、現像装置25からのトナーにより現像され、感
光体ドラム23の回転により転写装置26と対向する位
置に搬送され、用紙カセット29から、給紙ローラ30
および分離ローラ31により1枚取り出され、アライニ
ングローラ32でタイミングが整合されて供給される記
録用紙P上に、転写装置26からの電界によって転写さ
れる。
【0029】トナー像が転写された記録用紙Pは、分離
装置27によりトナーとともに分離され、搬送装置33
により定着装置34に案内される。
【0030】定着装置34に案内された記録用紙Pは、
定着装置34からの熱と圧力によりトナー(トナー像)
が定着されたのち、排紙ローラ35によりトレイ36に
排出される。
【0031】一方、転写装置26によりトナー像(トナ
ー)を記録用紙Pに転写させた後の感光体ドラム23
は、引き続く回転の結果、クリーニング装置28と対向
され、外周に残っている転写残りトナー(残留トナー)
が除去されて、さらに帯電装置24により表面電位が供
給される以前の状態に初期状態に戻され、次の画像形成
が可能となる。
【0032】以上のプロセスが繰り返されることで、連
続した画像形成動作が可能となる。
【0033】このように、原稿台15にセットされた原
稿Oは、スキャナ部10で画像情報が読み取られ、読み
取られた画像情報がプリンタ部20でトナー像に変換さ
れて記録用紙Pに出力されることで、複写される。
【0034】図2は、図1に示したデジタル複写装置に
利用されるマルチビーム露光装置を、ハウジング(本体
フレーム)を取り除き、装置の大きさを低減するための
ミラーおよび感光体ドラム23に向けて光ビームを出射
するためのミラーを省略して、光ビームの光路を同一平
面に展開した状態を示す概略平面図である。
【0035】図2に示されるように、マルチビーム露光
装置21は、第1ないし第4の4つの光源41a,41
b,41cおよび41dを有している。
【0036】第1ないし第4の光源41a,41b,4
1cおよび41dは、それぞれ所定の波長のレーザビー
ムLa,Lb,LcおよびLdを放射する半導体レーザ
素子である。それぞれの半導体レーザ素子41a,41
b,41cおよび41dから放射されたレーザビームL
a,Lb,LcおよびLdは、偏向前光学系42(42
a,42b,42cおよび42d)を通過され、偏向装
置43に案内される。なお、偏向前光学系42は、レー
ザビームLa,Lb,LcおよびLdのそれぞれに個別
に設けられる部分と、4本のレーザビームLa,Lb,
LcおよびLdのいづれかまたは全てに共通して設けら
れる部分があるため、個別に設けられる部分について
は、添え字a,b,cおよびdを付加して、またレーザ
ビームLa,Lb,LcおよびLdのいづれかまたは全
てに共通して設けられる部分については、添え字p,
q,rおよびsを付加して、説明する。
【0037】偏向前光学系42(42a,42b,42
c,42d)は、レーザ素子41a,41b,41cお
よび41dから放射されたレーザビームLa,Lb,L
cおよびLdの断面ビームスポット形状を所定の形状に
整えるもので、それぞれ、レーザ素子41a,41b,
41cおよび41dから放射された発散性のレーザビー
ムLa,Lb,LcおよびLdに所定の収束性を与える
有限焦点レンズ44a,44b,44cおよび44d、
有限焦点レンズ44a,44b,44cおよび44dを
通過されて所定の収束性が与えられたレーザビームL
a,Lb,LcおよびLdの断面ビーム形状を所定の形
状に整える絞り45a,45b,45cおよび45d、
絞り45a,45b,45cおよび45dにより断面ビ
ーム形状が所定の形状に整えられたレーザビームLa,
Lb,LcおよびLdを偏向装置42に向けて折り曲げ
るとともに感光体ドラム23上で他のレーザビームL
a,Lb,LcおよびLdとの副走査方向間隔が所定の
間隔となるよう偏向装置42に向かうレーザビームL
a,Lb,LcおよびLdの第1の方向の位置を変化し
て反射する光路変更機構としてのガルバノミラー46
a,46b,46cおよび46dを有している。なお、
有限焦点レンズ44a,44b,44cおよび44dに
は、例えば非球面ガラスレンズまたは球面ガラスレンズ
に図示しないUV(紫外線)硬化プラスチック非球面レ
ンズを貼り合わせた単レンズが利用される。また、ガル
バノミラー46a,46b,46cおよび46dは、そ
れぞれ、レーザビームを反射する方向を任意の方向に微
少量変更可能な光路変更装置、例えばミラー面回動機構
付きミラーである。このガルバノミラー46a,46
b,46cおよび46dは、図3を用いて以下に説明す
るガルバノミラー駆動回路すなわちD/Aコンバータ7
2により、独立にミラーの角度が任意の方向に変化され
る。
【0038】また、偏向前光学系42の偏向装置43よ
りの光路上には、ガルバノミラー46aにより反射され
た第1のレーザ素子41aからのレーザビームLaとガ
ルバノミラー46bにより反射された第2のレーザ素子
41bからのレーザビームLbを、平面方向からみた状
態では1本で副走査方向には所定の間隔を有する合成レ
ーザビーム(La+Lb)にまとめる第1のハーフミラ
ー42p、この第1のハーフミラー42pによりまとめ
られたレーザビーム(La+Lb)にガルバノミラー4
6cにより反射された第3のレーザ素子41cからのレ
ーザビームLcを、平面方向からみた状態では1本で副
走査方向には所定の間隔を有するレーザビーム(La+
Lb+Lc)となるようさらに合成する第2のハーフミ
ラー42q、この第2のハーフミラー42qによりまと
められたレーザビーム(La+Lb+Lc)にガルバノ
ミラー46dにより反射された第4のレーザ素子41d
からのレーザビームLdを、平面方向からみた状態では
1本で副走査方向には所定の間隔を有するレーザビーム
(La+Lb+Lc+Ld)となるようにまとめる第3
のハーフミラー42r、および第3のハーフミラー42
rにより合成されたレーザビーム(La+Lb+Lc+
Ld)に、副走査方向に関してさらに収束性を与えるシ
リンダレンズ42sが、順に設けられている。
【0039】第1のハーフミラー42p、第2のハーフ
ミラー42q、第3のハーフミラー42rのそれぞれに
より副走査方向に関してのみ所定の間隔が与えられ、シ
リンダレンズレンズ42sを通過したレーザビームL=
(La+Lb+Lc+Ld)は、偏向装置43の多面鏡
43aにより同時に偏向(走査)され、感光体ドラム2
3の所定の位置に結像される。
【0040】偏向装置43は、例えば8面の平面反射鏡
(反射面)が正多角形に配置された多面鏡43aと、多
面鏡43aを主走査方向(第2の方向)に、所定速度で
回転させる図示しないモータとを有している。
【0041】偏向装置43と像面すなわち感光体ドラム
23の外周の露光位置Xに対応する位置であって設計上
の焦平面との間には、偏向装置43の他面鏡43aの各
反射面により所定の方向に偏向(走査)されたレーザビ
ームL=(La+Lb+Lc+Ld)に、所定の光学特
性を与える第1および第2の結像レンズ50aおよび5
0bからなる2枚組みレンズ系を含む偏向後光学系5
0、偏向後光学系50の第2の結像レンズ50bを出射
されたレーザビームL=(La+Lb+Lc+Ld)の
それぞれのレーザビームLa,Lb,LcおよびLd
が、画像が書き込まれる領域より前の所定の位置に到達
したこと(通過タイミング)およびその位置を検出する
ためのビーム位置検出センサ51、および偏向後光学系
50とビーム位置検出センサ51との間に配置され、偏
向後光学系50を通過された4本のレーザビームLa,
Lb,LcおよびLdすなわちL=(La+Lb+Lc
+Ld)の一部をビーム位置検出センサ51に向かっ
て、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して異
なる方向へ反射させる折り返しミラー52、およびマル
チビーム露光装置21とプリンタ部20を気密する防塵
ガラス53等が配列されている。なお、ビーム位置検出
センサ51は、詳述しない受光面が感光体ドラム23の
外周の位置と光学的に同等距離となる等価像面であっ
て、感光体ドラム23の端部近傍に対応する位置に配置
されている。また、ビーム位置検出センサ51は、図1
3を用いて後段に詳述するように、主として「粗調」に
利用される第1および第2の検出エリア51−a,51
−bと主として「微調」に利用される第3の検出エリア
51−cを有している。
【0042】次に、図2に示した露光装置の制御につい
て説明する。
【0043】図3は、図2に示した露光装置21の制御
系の一例を説明する概略ブロック図である。
【0044】図3に示されるように、半導体レーザ素子
41aないし41dは、それぞれ、レーザ駆動回路71
ないし71dにより、以下に説明する所定のタイミング
で画像データに対応して光強度が変化された画像露光ビ
ーム(レーザビーム)La,Lb,LcおよびLdを、
放射する。なお、それぞれの半導体レーザ素子41aな
いし41dは、偏向装置(ポリゴンミラー)43の多面
鏡43aの回転が所定の回転数に達するまでの間はレー
ザビームを放射しないが、偏向装置(ポリゴンミラー)
43の図示しないミラーモータから回転数の安定を示
す、例えばPLL(Phese Loop Lock)
信号が出力されると、CPU60の制御によりレーザ駆
動回路71aないし71dのそれぞれに所定の制御コマ
ンドが出力されて付勢され、レーザ駆動電流が所定の大
きさに達した時点で、レーザビームLa,Lb,Lcお
よびLdを放射する。このレーザビームLa,Lb,L
cおよびLdは、感光体ドラム23に所定の表面電位S
Pが印加され、現像装置25の現像ローラに所定の現像
バイアス電圧が印加されている場合、ポリゴンミラー4
3の各多面鏡43aの回転角が感光体ドラム23の所定
位置に各レーザビームLa,Lb,LcおよびLdを偏
向(走査)可能である場合には、感光体ドラム23に静
電潜像を書き込むことのできる光強度を有している。
【0045】ガルバノミラー46(a,b,cおよび
d)は、詳細には、図4および図5を用いて以下に説明
するように、ミラー160の角度を変位可能に保持する
板ばね161および板ばね161(ミラー160)を任
意の方向に移動可能に支持するフレーム162を有す
る。
【0046】板ばね161には、ミラー160すなわち
板ばね161を変位させるための力を発生する推力発生
部163を構成するボビン163aおよびボビン163
aの内側に格納されたコイル163bが設けられてい
る。また、コイル163bの内側には、フレーム162
を露光装置21の図示しないハウジングの所定の位置に
固定するための固定板164に一体的に設けられ、コイ
ル163bに電流が供給された場合に、ボビン163a
すなわち板ばね161を所定量に移動させるための力を
生じさせるための磁界を提供するマグネット163cが
コイル163bに対して所定の間隔を維持して配列され
ている。なお、フレーム162は、マグネット163c
からの磁力線に対する磁気回路を構成するヨークとして
も機能する。
【0047】板ばね161は、ミラー160を支持する
支持面161aとフレーム162との接続に利用される
保持面161bと支持面161aおよび保持面161b
のそれぞれを連結する2つのねじれ変形部(捩れ部)す
なわちトーションバー161c,161cを有し、捩れ
部(2カ所)161c,161cが所定の方向に捩れる
ことにより、矢印R方向に回転可能である。なお、板バ
ネ161には、バネ材としてよく知られている、例えば
ベリリウム銅あるいはばね用ステンレス鋼SUS304
等が用いられる。なお、板バネ161は、フレーム16
2に設けられているネジ穴162a,162aに、例え
ば樹脂により形成されたばね押さえ165,165とと
もに図示しないねじ等により固定される。
【0048】また、フレーム162とボビン163aと
の間の間隙には、外乱振動等によりミラー160が振動
しないように、例えばシリコーンゲルのようなダンピン
グ剤170が充填されている。
【0049】上述したガルバノミラー46(a,b,c
およびd)において、コイル163bに、CPU60の
制御による指示値(14ビット)に応じてD/Aコンバ
ータ(ガルバノミラー駆動回路)72に図示しないし所
定の極性の電流が供給される(指示値に対応する電圧が
コイル163bに印加される)ことによりマグネット1
63cとの間に電磁力が生じ、ミラー160が矢印R方
向に回転される。このとき、電流の向きすなわち電流の
極性が変化されることにより回転方向が任意の方向に切
り替えられる。また、回転角(変位の大きさ)は、電流
の大きさに比例して任意に変化される。なお、通電電流
を保持することにより、ミラー160が位置される角度
を維持することができる。
【0050】このような各ガルバノミラー46(a,
b,cおよびd)のミラー160は、画像形成時および
電源が入れられた直後のイニシャル時には、ビーム位置
検出センサ51からの検出信号に基づいて、各レーザ素
子41a,41b,41cおよび41dのそれぞれから
のレーザビームLa,Lb,LcおよびLdが、ビーム
位置検出センサ51に入射した位置を基準として副走査
方向の位置のずれが補正される。
【0051】ところで、ガルバノミラー46(a,b,
cおよびd)においては、コイル163bに任意の極性
の電流が継続して流されると、既に説明したように、コ
イル163bの発熱等の影響による温度上昇に起因して
ダンピング剤170の粘性が変動したり、同温度上昇の
影響により磁気回路から提供される磁力の大きさが変動
することにより、コイル163bに印加される電流の大
きさとミラー160の角度の変化分との間の関係が変化
することが知られている。なお、ミラー160の角度の
変化は、一般に、ドリフトと呼ばれている。
【0052】詳細には、ドリフトの大きさは、図6に示
すようにコイル163bに流される電流の大きさに対し
て単純に増加し、その方向は電流の極性に一致する。ま
た、ドリフトの絶対値は、ミラー160の重量、板ばね
161の厚さと捩れ部161bの幅、コイル163bに
流される電流値およびマグネット163cからの磁力線
の密度などにより、一定の関係に定義される。なお、ミ
ラー160のドリフトの大きさは、露光装置21を構成
するレンズや光学要素の配置により異なる大きさ(範
囲)を示すが、コイル163bに連続して電流が供給さ
れる時間に起因して変化し、図2に示した構成では、コ
イル163bに連続して電流が流される時間が50ms
ec(ミリ秒)である場合に、概ね1μm程度である
(時間当たりの増加の程度は変化するが、飽和に達する
までは、1日単位の時間を要する)。
【0053】より詳細には、ガルバノミラー46(a,
b,cおよびd)のミラー160のドリフトの影響は、
図7に示すように、コイル163bの抵抗値を78Ω、
感度を0.196mrad/mA(ミリラジアン/ミリ
アンペア)とすると、コイル163bに供給可能な最大
の電流値が±133.3mAでミラー160の振り角の
最大値が±26.13mradである場合に、像面(感
光体ドラム23の外周面)上では、コイル163bに印
加される駆動電圧1ステップ(14ビット)当たり、
0.763μmである。
【0054】ところで、ビーム位置検出センサ51(図
13参照)が、幅32.2μmで51−q,51−r,
51−s,51−tおよび51−uで示される5個の帯
状の検出エリアとギャップ51−dが10μm程度に形
成された2つの矩形の検出領域51−a,51−bを含
み、図3に示したビーム位置検出回路74によりビーム
の位置が許容範囲内であるか否かを検出するために要求
される時間が概ね10msecである場合に、ノイズ等
による誤動作を防止するためにビーム位置の検出動作を
5回繰り返す場合と、図8に示すように、センサ51の
各検出エリア51−aと51−bとの間隔(ギャップ)
が例えば少なくとも6μm程度であって、ミラー160
により反射され、ポリゴンミラー43の多面鏡43aに
より像面(感光体ドラム23)に向けられたレーザビー
ムが、検出エリア51−aと51−bとの間の中心か
ら、検出エリア51−bの側に2.5μmの位置すなわ
ち検出エリア51−bから0.5μmの位置に案内され
(追い込まれ)ている場合に、コイル163bに供給さ
れる電流の向きが、レーザビームを、検出エリア51−
bの側に向かわせる方向である場合に、5回目の検出動
作時(50msec経過時)には、レーザビームは、検
出エリア51−bの側に1μm移動される。この場合、
レーザビームが検出エリア51−aの方向に向かうよう
にミラー160の傾きを補正するため、コイル163b
に、最小補正量(最小移動距離=0.76μm)の補正
電圧が印加される。しかしながら、引き続く検出動作に
おいて、再び50msecを要すると、レーザビーム
は、再び検出エリア51−b側に移動されることから、
位置検出動作が複数回繰り返されてミラー160の角度
の制御に長い時間が要求されたり、同制御動作の繰り返
しが継続されてミラー160の位置が定義不能に陥る恐
れがある。
【0055】なお、ドリフト量(1μm/50mse
c)は、ガルバノミラー46(a,b,cおよびd)の
動作環境すなわち温度変化や電源電圧の変化に起因して
0.5ないし1.5倍程度変動することからレーザビー
ムの最小移動量も変動することになる。このとき、ガル
バノミラー46(a,b,cおよびd)の感度も独立に
変動することから、上述したレーザビームの最小移動量
はの大きさは、さまざまな数値を取る。
【0056】図9は、図8を用いて説明したガルバノミ
ラー46(a,b,cおよびd)のミラー160の位置
(角度)が安定しない場合の例を示すもので、縦軸に、
検出エリア51−aと51−bとの間の領域で出力され
るセンサ電流を示している。なお、図10は、図9に示
したセンサ出力電流を出力したレーザビームの位置を示
す概略図である。
【0057】図9および図10に示されるように、レー
ザビームを追い込む範囲、すなわちガルバノミラー46
(a,b,cおよびd)のミラー160の角度を変化さ
せてレーザビームが案内される位置を±3μmとして、
10msec毎にセンサ出力をモニタした結果、制御開
始時に、例えばレーザビームの位置が検出エリア51−
a端部のAの位置にあったとすれば、10msec経過
(0.76μm×20=15.2μm移動)したことに
よりレーザビームの位置が検出エリア51−aの中央部
のBに移動したことが認められる。
【0058】次の10msecにおいて、追い込み制御
(ミラー160の角度変更)の結果、レーザビームの位
置が検出エリア51−bの側のCに移動したことがわか
る。
【0059】この時点で、ミラー160の角度を逆方向
に制御し、レーザビームの到達位置を検出エリア51−
aの側へ移動させる(予測制御)。このとき、レーザビ
ームの位置が±3μmの「−」側の境界付近のDに達し
た場合には、しかしながら、例えばドリフト量が増大さ
れる等により、レーザビームの位置が検出エリア51−
bの側のEへ僅かに移動することにより、追い込み範囲
から外れる問題がある。この場合、引き続いてミラー1
60の角度をもう一度逆方向に制御することになるが、
予測制御により戻された結果レーザビームが到達した位
置がDの近傍のFである場合には、再びわずかなレーザ
ビームの位置の変位(ドリフトの発生)によって、G→
H→Iで示されるようなループが繰り返される恐れがあ
る(定義不能となる)。
【0060】図11は、追い込み結果(ミラー160の
角度制御)とドリフトの関係を説明する概略図である。
なお、図11において、追い込み方向「+(下)」は、
図8および図10に示した検出エリアを含むビーム位置
検出センサ51において、レーザビームが図面の上方に
位置する検出エリア51−a側から図面の下方に位置す
る検出エリア51−b側に移動して追い込み範囲内に位
置した場合を示す。従って、追い込み方向「−(上)」
は、逆向きを示す。また、D/Aコンバータ72への指
示値は、2000(14bit)で±0V、1FFF
(14bit)以下は、負の電圧、2001(14bi
t)以上は、正の電圧とする。
【0061】すなわち、既に説明したように、ガルバノ
ミラー46(a,b,cおよびd)の推力発生部163
のコイル163b(ミラー160の駆動部)に印加され
る電圧(コイル電流)の極性とドリフトの方向は一致し
ているので、コイル163bに印加される電圧の極性が
「+(D/Aコンバータ72指示値2001(14bi
t)以上)」である場合、ドリフトの向きは、図10に
示した検出エリア51−bから51−aに向かう方向
に、同様に極性が「−(D/Aコンバータ72指示値1
FFF(14bit)以下)」である場合、ドリフトの
向きは、図10に示した検出エリア51−aから51−
bに向かう方向に、それぞれ定義される。
【0062】また、図11において、追い込み結果「上
パターン」は、図10に示した検出エリア51−aと中
央との間の1.5ないし3μmの間の領域にレーザビー
ムが位置されたことを、同「下パターン」は、図10に
示した中央と検出エリア51−bとの間の1.5ないし
3μmの間の領域にレーザビームが位置されたことを、
ドリフト制御「+追い込み」は、D/Aコンバータ72
への指示値(コイル電流)を「+」(ミラー160によ
るレーザビームの反射位置を検出エリア51−aの側か
ら51−bの側)にして最小移動させることを、および
ドリフト制御「−追い込み」は、D/Aコンバータ72
への指示値(コイル電流)を「−」(ミラー160によ
るレーザビームの反射位置を検出エリア51−bの側か
ら51−aの側)にして最小移動させることを、それぞ
れ示している。なお、制御パターンとしては、ないし
に示した8通りであり、追い込みの結果、レーザビー
ムの位置が中心に対して±1.5μmに位置した場合に
は、追加の制御(追い込み)を抑止するものとする。
【0063】ここで、図10に示したレーザビームの位
置の変位に図11に示した制御とを対比させると、例え
ば、D/Aコンバータ72への指示値が2414(14
bit)で追い込み方向が「−(上)」(−追い込み)
である場合、図10に示したレーザビーム位置Dは、1
0msec後にEの位置にドリフトする。ここで、Eの
位置にドリフトしたレーザビームを追い込むためにD/
Aコンバータ72への指示値を2413(14bit)
に変更してFの位置に追い込むが、30msec後に
は、Gの位置に再びドリフトしてしまう。以下、同様
に、D/Aコンバータ72への指示値を2412(14
bit)すなわち「−追い込み」に変更してHの位置に
追い込むが、20msec後には、Iの位置に再びドリ
フトしてしまう。すなわち、先に説明したように、レー
ザビームの位置を定義できなくなる問題が残ってしま
う。
【0064】ところで、上述した例とは別に、レーザビ
ームの位置が定義可能な(追い込みが収束する)場合で
あっても、例えばレーザビームが複数である場合には、
それぞれのレーザビームの発光開始時の位置やガルバノ
ミラー46のミラー160の単位移動量(感度)の個体
差等に起因して、全てのレーザビームの位置を所定の範
囲内に追い込むために必要となる時間がまちまちとな
る。このため、例えば4本のレーザビームLA,LB,
LCおよびLDのそれぞれに対し、レーザビームの位置
の検出(センサ出力取り込み)からガルバノミラー46
のミラー160の角度の変更を1ステップとして、LA
→LB→LC→LD→LA→LB・・・のようにタイム
シェア方式により各レーザビームに対応するミラー16
0の角度を順に設定する場合、全てのミラーの角度の設
定が終了した時点で、上述した温度変化等によるドリフ
トに起因して、先に終了したミラーの角度が変化する問
題がある。なお、タイムシェア方式によらずに個々のレ
ーザビームに関して、ミラー角度を設定し、順次D/A
コンバータ72への設定値を固定する方法も利用可能で
あるが、この場合には、ドリフトの影響は、より顕著に
なる。
【0065】図12は、ガルバノミラーのミラー駆動機
構のコイルに供給される電流通電時間とドリフトの大き
さの関係を説明するグラフである。
【0066】D/Aコンバータ72への設定値を3FF
F(14bit、図7参照)としてコイル163bに5
Vを印加し、50msec毎にドリフト量の大きさを見
ると、通電開始から50msecの間で約38μm、次
の50msecで約18μm、その次の50msecで
約4μm、それぞれドリフト量が増加することが認めら
れる。このことは、例えば(朝に)冷えた状態の画像形
成装置に電源を入れた直後と画像形成動作が継続されて
装置が温まった状態で電源をオフした直後に再び電源を
入れて画像を形成した場合とにおいて、ドリフトの影響
により、レーザビームの位置の設定に必要となる時間が
異なることを示している。この場合、装置の電源を入れ
てから同一の時間経過後に画像を形成した場合であって
も、像面(感光体ドラム)に案内されるレーザビームの
間隔が変動する(不均一になる)ことを、示している。
なお、装置への通電、およびレーザビームの位置の制御
を常時継続することによりドリフトの変化の大きさを低
減できるが、この方法では、非画像形成時の消費電力が
増大されることになる。
【0067】図13は、ビーム位置センサの検出面の検
出エリアの形状の一例を示す概略図である。
【0068】図13に示されるように、ビーム位置セン
サ51は、第1の検出エリア51−aと第2の検出エリ
ア51−b(粗調用)と、第1および第2の検出エリア
間に帯状に複数個設けられた第3の検出エリア51−c
(微調用)の3つの領域からなる。それぞれの粗調用の
検出エリア51−a,51−bは、レーザビームがセン
サ51に到達したことを検出するレーザビーム検出領域
51−0と、図11に示した「+追い込み」および「−
追い込み」に利用される追い込み領域51−1とを含
み、レーザビームが追い込み領域に案内されている場合
に、レーザビームの位置に応じて異なる大きさの電流を
出力する。なお、第1および第2の検出エリア51−a
と51−bのそれぞれの追い込み領域51−1の両端部
の相互間の大きさは、例えば500μmに定義され、両
検出エリア間のギャップである無感領域51−dの間隔
は、10μmである。また、微調用である第3の検出エ
リア51−cは、それぞれの検出領域の幅が32.2μ
mに定義された帯状の検出領域51−q,51−r,5
1−s,51−tおよび51−uが、それぞれ、10μ
m間隔で配列されたもので、検出領域51−sの幅方向
の中央部と第1および第2の検出領域51−a,51−
b相互間のギャップ51−dの中央とが一致された配列
が与えられている。
【0069】次に、図13に示したビーム位置センサを
用いて、レーザビームが案内される位置を調整するステ
ップを詳細に説明する。なお、以下、レーザビームを、
第1および第2の検出エリア間の所定の幅の区間内に追
い込むことを「粗調」、その後、各レーザビーム相互の
間隔が均一になるまでさらに追い込むことを「微調」と
区分して説明する。
【0070】図14に示されるように、最初に「粗調」
が開始され、第1にレーザ素子41(a,b,cおよび
d)のそれぞれの出力が300mWに設定される(S
1)。
【0071】ここで、ミラー駆動機構163のコイル1
63bには、D/Aコンバータ72への指示値として、
例えば1FFF(14bit)すなわち無通電状態ある
いは直前の動作に利用された指示値がCPU60から指
示され、ミラー160の角度が設定される(S2)。
【0072】続いて、ビーム位置検出センサ51の出力
がモニタされ(S3)、センサ51の出力に基づいて検
知されるミラー160の角度が所定の範囲内であるとみ
なすことができる場合(S3−N)、(CPU60か
ら)D/Aコンバータ72への指示値が3400(14
bit)以上もしくは1536(14bit)以下の条
件により制限される指示値の範囲内(S4,S5)であ
ることを条件に引き続いて「微調」が開始される。な
お、D/Aコンバータ72への指示値が3400(14
bit)以上もしくは1536(14bit)以下の条
件により制限される指示値の範囲内を満たさないこと
は、レーザビームは、図15に示される曲線から、第1
および第2の検出エリア51−a,51−bの間の無感
部分51−dを挟む100μmの領域に位置されている
ことを示している。
【0073】ステップS3において、センサ51の出力
が所定の範囲を越える場合(S3−Y)、ガルバノミラ
ー46のミラー160の角度が、駆動コイル163bに
供給されている電流値すなわちD/Aコンバータ72へ
の指示値としてコイル163bに印加されている電圧の
大きさとしてモニタされ、ミラー160の角度を補正す
べき方向が特定される。すなわち、CPU60の制御に
よりD/Aコンバータ72からミラー駆動回路163の
コイル163bに供給されている電圧の指示値の大きさ
が2000(14ビット)より大きいか否かが判断され
る(S11)。
【0074】指示値が2000(14ビット)より小さ
い場合(S11−Y)、同指示値として190(14ビ
ット)がCPU60から指示され(S12)、ステップ
S3において説明したと同様にしてミラー160の角度
が変更されたことに対応するセンサ51の出力が参照さ
れて、ミラー160の角度が所定の範囲内に入ったか否
かがチェックされる(S13)。ステップS13におい
て、センサ51の出力が所定の範囲に収まらなかった場
合(S13−Y)には、再び、CPU60からD/Aコ
ンバータ72に190(14ビット)が指示され、ミラ
ー160の角度がモニタされる。一方、センサ51の出
力が所定の範囲内である場合(S13−N)には、ステ
ップS3において既に説明したと同様に、D/Aコンバ
ータ72への指示値が3400(14bit)以上もし
くは1536(14bit)以下の条件により制限され
る指示値の範囲を満足していることを条件に、「微調」
が開始される。
【0075】ステップS11において、D/Aコンバー
タ72への指示値が2000(14ビット)以上である
場合(S11−N)には、同指示値として、−190
(14ビット)がCPU60から指示され(S14)、
その結果ミラー160の角度が変更されたことに対応す
るセンサ51の出力が参照されて、ミラー160の角度
がチェックされる(S15)。このとき、センサ51の
出力に基づいてミラーの角度が所定範囲内以外であるこ
とが検出された場合(S15−Y)には、再び、CPU
60からD/Aコンバータ72に、−190(14ビッ
ト)が指示され、ミラー160の角度がチェックされ
る。一方、センサ51の出力によりミラーの角度が所定
範囲内であることが検出された場合(S15−N)に
は、ステップS3において既に説明したと同様に、D/
Aコンバータ72への指示値が3400(14bit)
以上または1536(14bit)以下の条件により制
限される指示値の範囲内であることを条件に(S4,S
5)、引き続いて「微調」が開始される。なお、ステッ
プS14およびS15が、例えば20回繰り返された場
合には、センサ51の誤動作やレーザ素子の発光異常等
に起因してミラー160の角度がモニタされていないと
判断され、操作パネル81の図示しない表示領域に、例
えばサービスマンによる点検を促す表示が表示される。
【0076】ところで、ステップS3において、センサ
51の出力が所定の範囲内を示した場合であっても、D
/Aコンバータ72への指示値が3400(14ビッ
ト)を越える場合がある(S4−Y)。この場合、CP
U60からD/Aコンバータ72への指示値として64
(14ビット)が指示され(S16)、再びミラー16
0の角度(指示値)がチェックされる(S4)。また、
同様に、ステップS3において、センサ51の出力が所
定の範囲内を示した場合であっても、指示値が1536
(14ビット)より小さい場合がある(S5−Y)。こ
の場合、CPU60からD/Aコンバータ72への指示
値として、−64(14ビット)が指示され(S6)、
再びミラー160の角度(指示値)がチェックされる
(S5)。
【0077】図16は、図14に示した「粗調」に引き
続く「微調」動作を説明するフローチャートである。
【0078】図16に示されるように、図14に示した
「粗調」工程が終了すると、D/Aコンバータ72への
指示値として、ステップS3,S4およびS5により特
定された指示値に対して−1(14ビット)となる指示
値が、CPU60からD/Aコンバータ72に指示され
る(S21)。これにより、ミラー160により反射さ
れるレーザビームの位置が0.76μmだけ、上方
(「+」側)へ移動される。
【0079】以下、微調センサ(検出領域)51−cか
らの出力が、ミラー160の角度がD/Aコンバータ7
2への指示値で−300(14ビット)ないし300
(14ビット)の範囲内であるか否か、すなわち微調セ
ンサ51−cの中央に位置されている検出領域51−s
にミラー160により反射されたレーザビームが位置し
ていること)がチェックされ(S22)、出力が所定の
範囲内である場合、ガルバノミラー160の角度調整が
終了する(S22−Y)。
【0080】ステップS22において、D/Aコンバー
タ72への指示値が−300(14ビット)ないし30
0(14ビット)の範囲内をはずれる場合(S22−
N)、−1(14ビット)、すなわち0.76μmずつ
ミラー160の角度が上方側へ変更されるように、指示
値が変化され、−300(14ビット)になるまで繰り
返される(S23)。
【0081】ステップS23において、ミラー160の
角度を上方側へ変更する指示(−1(14ビット)のく
りかえし)が300回継続されてもセンサ51の出力が
所定範囲内に入らない場合(S23−Y)、CPU60
の制御により、引き続いて、D/Aコンバータ72への
指示値が300(14ビット)に変更され(S24)、
今度は、1(14ビット)、すなわち0.76μmずつ
下方側へミラー160の角度が変更されるように(D/
Aコンバータ72に指示される)指示値が変化され(S
25)、センサ51−cからの出力が、D/Aコンバー
タ72への指示値で−300(14ビット)ないし30
0(14ビット)の範囲内にあるか否かを満足する指示
値であるか否かがチェックされる(S26)。
【0082】ステップS26において、センサ51−c
の出力が所定の範囲をはずれる場合(S26−N)、1
(14ビット)、すなわち0.76μmずつミラー16
0の角度が下方側へ変更されるように、指示値が変化さ
れ、300(14ビット)になるまで繰り返される(S
27)。
【0083】なお、図14および図16に示したビーム
位置制御、すなわちガルバノミラー46のミラー160
の角度の調整は、例えば画像形成装置1の電源が投入さ
れた時、図示しない外部装置からプリントデータが入力
された時およびプリント動作中の用紙と用紙の間すなわ
ち画像情報の所定の区切りの間のいづれかに、任意のタ
イミングで実施される。また、ミラー160の角度の調
整は、操作パネル81の図示しないモード設定キーによ
り、任意のタイミングに設定される。
【0084】次に、図11に示した追い込み制御と図8
ないし図10に示したドリフトの影響との関係を説明す
る。
【0085】図11を用いて既に説明したように、ミラ
ー160の角度を設定するためにコイル163bに所定
の大きさおよび極性の電流を供給するD/Aコンバータ
72への指示値の指示パターン(ドリフトの方向とD/
Aコンバータの指示値の組み合わせ)は、ミラー160
により反射されてビーム位置検出センサ51の第1およ
び第2の検出エリア51−a,51−bで検出されたレ
ーザビームの位置に応じて、ないしの8通りに分類
可能である。
【0086】ところで、図11に示した指示パターンの
,,およびは、いづれも図8に示したようなド
リフトの影響によりミラー160の角度が収束しにくい
状況にある。
【0087】このため、で示されるパターンにおいて
は、レーザビームを1.5ないし3μmの範囲に追い込
んだ時点で、D/Aコンバータ72への指示値をさらに
1(14bit)すなわち最小制御ステップだけ加算し
てミラー160の角度を変化し、レーザビームの位置を
0.76μm移動させることでセンサ51の第1および
第2の検出エリア51−a,51−bの間に追い込んだ
のち、センサ51の出力を、例えば5回読み込んで、ミ
ラー160の角度が収束されることを確認するものとす
る。
【0088】同様に、およびのパターンでは、レー
ザビームを1.5ないし3μmの範囲に追い込んだ時点
で、D/Aコンバータ72への指示値を−1(14bi
t)加算すなわちレーザビームを逆方向に0.76μm
(最小制御ステップ)移動する(1ステップ減算する)
ことによりミラー160の角度を収束させることができ
る。なお、のパターンは、上述したのパターンと同
様の方法でミラー160の角度を収束できる。
【0089】なお、ここでは、D/Aコンバータ72へ
の指示値の変化量を、±1(14bit)の範囲(レー
ザビームの位置の変化量を、1ステップ当たり0.76
μm)とする例を説明したが、ドリフト量の大きさは、
ガルバノミラー46の個体差に支配されるため、ドリフ
ト量の大きなガルバノミラー46においては指示値を大
きくし、ドリフト量の小さなガルバノミラー46におい
ては、指示値を小さくすることが要求される。
【0090】また、図11に示した逐次制御に換えてま
たは併用して、例えば装置本体1のウォームアップ中
に、ガルバノミラー46のミラー160のコイル163
bに、例えば5Vを印加して一定の大きさの電流を流
し、単位時間(例えば50msec)にレーザビームの
位置が変化する量を求めてドリフト量を算出し、その大
きさに対応する補正量を補正してもよい。
【0091】ところで、図11に示した補正によって
も、4本のレーザビームLA,LB,LCおよびLDの
それぞれに対応するミラー160を、LA→LB→LC
→LD→LA→LB・・・のようにタイムシェア方式に
よりまたはタイムシェア方式によらずに個々のレーザビ
ームに関してミラー角度を設定して順次D/Aコンバー
タ72への設定値を固定する例のいづれによっても、そ
の後ドリフトが生じることは、既に説明したとおりであ
るが、この場合、図17に示すように、任意のレーザビ
ームに関してミラー160の角度が定義された場合であ
っても最も最後に角度が定義されるミラー160の角度
が定義されるまでの間、既に角度が定義されたミラー1
60に対する最小制御ステップを用いた上述の制御を繰
り返すことにより、ドリフトの影響を抑止することがで
きる。
【0092】次に、図12に示した電流通電時間とドリ
フトの大きさに関し、画像形成時にドリフトの影響を抑
止可能な画像形成装置1の制御の一例を説明する。
【0093】図12に示したように、D/Aコンバータ
72への設定値を3FFF(14bit、図7参照)と
してコイル163bに5Vを印加し、50msec毎に
ドリフト量の大きさを見ると、通電開始から50mse
cの間で約38μm、次の50msecで約18μm、
その次の50msecで約4μm、それぞれドリフト量
が増加することが認められる。従って、例えばドリフト
の大きさが画像に影響を与えない条件を、50msec
当たり10μm以下と仮定すれば、図12のような特性
を有するガルバノミラーを用いる場合には、コイルへの
通電直後から概ね150msecの間、画像形成を抑止
する(レーザビームの位置制御をしない)のみで、ガル
バノミラー46のミラー160の角度が大幅に変動する
条件を回避でき、ミラー160の角度の収束(レーザビ
ームの位置の追い込み)に要求される時間を短縮でき
る。なお、図12に示すコイルへの通電時間とドリフト
の大きさの関係は、ガルバノミラーの個体誤差により個
々のガルバノミラー毎に異なるが、一個いっこのガルバ
ノミラーにおける変動の再現性は高いことから、通電開
始から、例えば50msec毎のドリフトの量を測定し
た結果を、例えばNVM(不揮発性メモリ)62に記憶
させ、そのデータに基づいて、通電開始からのミラー1
60の角度の変動を予測しながらミラー160の角度を
制御することにより、レーザビームの位置の追い込みに
必要な時間をさらに短縮できる。
【0094】また、先に説明したように、例えば(朝
に)冷えた状態の画像形成装置に電源を入れた直後と画
像形成動作が継続されて装置が温まった状態で電源をオ
フした直後に再び電源を入れて画像を形成した場合とに
おいて、ドリフトの影響により、レーザビームの位置の
設定に必要となる時間が異なることは、図12に示した
ように、コイル163bに連続して電流が流された時間
に支配されることがわかる。このことから、任意の画像
形成が終了した後も、コイル163bに継続して所定値
の電流を供給(D/Aコンバータ72による電圧の印
加)を継続することにより、ミラー160の角度の変動
の大きさを低減することができる。なお、この場合、例
えばD/Aコンバータ72によりコイル163bに印加
される電圧の波形のデューティ比を概ね50%とするこ
とにより、消費電力および発熱を抑制しつつ、ドリフト
の大きさも低減できる。
【0095】ところで、図13に示した検出領域を有す
るビーム位置検出センサを用いて各レーザ素子から所定
のタイミングでセンサに入射されるレーザビームの位置
を特定する場合、偏向装置43の多面鏡43aの回転数
が、画像形成のために予め設定されている回転数に達し
ていない場合には、検出結果としてのレーザビームの位
置に大きな誤差が含まれる。このことは、ビーム位置検
出センサが出力する出力信号は、レーザビームのパワー
(強度)とレーザビームがセンサを通過する通過時間と
の積分値であることに起因する。このため、多くの周知
の画像形成装置においては、偏向装置43の多面鏡43
aの回転が定常回転に達するまでの間は、レーザビーム
の位置を検出できない問題がある。
【0096】このことから、図13に示したビーム位置
センサ51の帯状領域51−q,51−r,51−s,
51−tおよび51−uのそれぞれの出力を、図18に
示すように、相互に隣り合う検出領域の出力の差信号す
なわち |(51−q)−(51−r)|=A, |(51−r)−(51−s)|=B, |(51−s)−(51−t)|=Cおよび |(51−t)−(51−u)|=D としてを得ることにより、レーザビームの位置が図18
の上方(領域51−q側)から下方(領域51−u側)
へ移動する際に、例えば最も先行してセンサ51に入射
されるレーザビームLAの位置と第1および第2の検出
領域51−qおよび51−rの出力(差動増幅器Aの出
力)について説明すると、図19に示すように、領域5
1−qおよび51−rのいづれにもレーザビームLaが
案内されていない状態を示す(横軸の−180μm付
近)では、それぞれの領域から出力される出力をディジ
タル信号に変換する図示しないA/Dコンバータの出力
は、例えば2560(14bit)=0Vを示し、第1
の領域51−qにレーザビームLaがさしかかった状態
(横軸の−140μm付近)で、同出力が増大し始め、
第1の領域51−qの中央付近にレーザビームLaが移
動した状態(横軸の−120μm付近)で、同出力が最
大となり、レーザビームLaが第1の領域51−qと第
2の領域51−rとの間にさしかかった状態(横軸の−
90μm付近)で、同出力が低下し始め、レーザビーム
Laが第2の検出領域51−rの概ね中央に位置した状
態(横軸の−70μm付近)で、同出力が最小となり、
レーザビームLaが第1および第2の領域51−q,5
1−rのそれぞれから完全に離脱した状態(横軸の−2
0μm付近)で、同出力が概ね0となる。なお、残りの
レーザビームLb,LcおよびLdについても、概ね等
しい周期で、同様の出力が得られる。
【0097】このことは、図14を用いて説明した「粗
調」を、「微調」用の検出領域である第3の検出エリア
51−cにより兼用することを可能とする。
【0098】すなわち、レーザビームLa,Lb,Lc
およびLdの任意のレーザビームを案内するガルバノミ
ラー46の粗調に関し、差動増幅器AないしDの出力を
順次切り替えながらその出力をモニタし、対応するレー
ザビームのピークがどのどの差動増幅器により検出され
ているかを特定し、例えば図15に示したと同様ににし
て、センサ出力からレーザビームの位置を逆算すること
ができる。
【0099】より詳細には、図19に示したグラフに基
づいて、例えばそれぞれのレーザビームが順に照射され
た検出領域が出力する出力A,B,CおよびDをディジ
タル信号に変換する図示しないA/Dコンバータの出力
を、例えば3584(14bit)以上あるいは153
6(14bit)以下でスレショルドすることにより、
第3の検出エリア51−cを構成する帯状の検出領域5
1−q,51−r,51−s,51−tおよび51−u
が設けられている全ての空間(幅201.5μm)にレ
ーザビームが入射したことを検出できる。
【0100】より詳細には、図19に示したグラフにお
いて、図18で説明したいづれかの差動増幅器の出力A
ないしDの出力を、図示しないA/Dコンバータにより
14bitのデジタル信号に変換した出力が、例えば3
584(14bit)以上あるいは1536(14bi
t)以下の数値を取らない場合には、少なくともセンサ
51の第3の検出エリア51−cの5つの帯状の検出領
域51−q,51−r,51−s,51−tおよび51
−uのいづれかもしくは互いに近接する2つの検出領域
の相互間に、ミラー160により反射されたレーザビー
ムが到達していることに他ならないため、図13に示し
た「粗調」用の第1および第2の検出エリア51−a,
51−bによる粗調に比較して、遜色のない検出可能領
域が提供されることになる(検出可能幅は、201.5
μm)。
【0101】これにより、ビーム位置検出センサ51の
構成およびビーム位置検出回路74の構成を簡素化でき
る。
【0102】なお、図18(および図19)に示した互
いに平行な複数の帯状の検出領域を用いてレーザビーム
の位置を検出することは、先に説明した偏向装置43の
多面鏡43aの回転数の影響を受けない(第1および第
2の検出エリアにおいては、追い込み領域51−1の大
きさが無感領域51−dに向けて次第に変化されるた
め、既に説明したように偏向装置43の多面鏡43aの
回転数が出力を変動させる要因である)ため、偏向装置
43の多面鏡43aの回転数が所定値に達したか否かに
拘わらず、レーザビームが到達した位置を特定できる。
また、偏向装置43の多面鏡43aの回転数が所定の回
転数に達するまでの間の回転数の低い状態においては、
各検出領域51−q,51−r,51−s,51−tお
よび51−uに案内されるレーザビームの強度(光量)
が増大することから、レーザビームの位置を検出するた
めには、好都合である。
【0103】このため、例えば画像形成装置1に電源が
投入され、露光装置21の偏向装置43の多面鏡43a
の速度が所定の速度に達するまでの間のウォームアップ
時間を有効に利用でき、印字開始までに要求される待機
時間を短縮できる。
【0104】一例を示すと、偏向装置43の多面鏡43
aを回転するミラーモータ43bの加速性能は、0[r
pm]から20000[rpm]の範囲で、例えば5秒
で、15000[rpm]から20000[rpm]の
範囲で、例えば2秒である。
【0105】これに対して、任意のガルバノミラー46
のミラー160の角度が、第3の検出領域51−cの帯
状の検出領域のいづれかにレーザビームを案内できる角
度であったとすれば、各検出領域の出力を対応する差動
増幅器AないしDが処理するために要求される時間が1
0msecである場合には、4セットで合計40mse
cとなる。なお、レーザビームの本数が4本であるか
ら、全てのレーザビームをセンサ51により検出可能
に、各レーザビームに対応して配置されているガルバノ
ミラー46のそれぞれのミラー160の角度を定義する
ために必要な時間は、最短で、40×4=160mse
cとなる。一方、全てのミラー160の角度を設定する
ために要求される時間の最大値は、例えば、図6に示し
たように、レーザビームの移動量を11.5mmの1/
2とし、一回の制御においてレーザビームを追い込む量
を200μmの1/2とすると、 11.5×(1/0.1)×10msec×4=184
00msec(18.4秒) と予想できる。
【0106】これに対して、ガルバノミラー46に生じ
るドリフトの影響により、全てのレーザビームが200
μmずれた位置に案内されたとすれば、各レーザビーム
を所定の位置に案内するためには、 0.2×(1/0.1)×10msec×4=320m
sec だけ、制御時間が増大されることになる。
【0107】ここで、図18に示した帯状の検出領域を
有するビーム位置センサと4つの差動増幅器AないしD
を用いて、上述したミラーモータ43bの加速中に、各
ミラー160の角度の制御を開始することにより、ドリ
フトの影響で生じる各レーザビームの到達位置のずれあ
るいは最短でミラー160の角度を定義可能な条件の下
では、実質的にミラーモータ43bの回転数が安定する
ために要求される時間内で、各レーザビームを所定の位
置に案内できる(各ミラー160の角度を所定の範囲内
に定義できる)。
【0108】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明の露光装置
によれば、複数のレーザビームを露光する際に、それぞ
れのレーザビームの主走査方向および副走査方向の間隔
を設定するミラー装置のミラーの角度を、ミラー装置に
固有のドリフトの影響を受けることなく、正確に制御で
きる。
【0109】また、ミラーの角度の制御を、レーザビー
ムを所定の速度で偏向する偏向装置のミラーモータの加
速時間内に、実質的に終了できる。
【0110】これにより、画像形成装置の電源が投入さ
れた直後や、ミラー装置の個体誤差に起因して生じるミ
ラーの角度の変位にともなう画像のずれあるいは画像を
構成する複数の線画の間隔のずれが除去されるととも
に、画像形成の開始から画像が形成されるまでに供給さ
れる時間が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態である露光装置が組み込
まれるデジタル複写装置の一例を示す概略図。
【図2】図1に示した複写装置に組み込まれる露光装置
を示す概略図。
【図3】図2に示した露光装置の制御系の一例を説明す
る概略ブロック図。
【図4】図2に示した露光装置に組み込まれるガルバノ
ミラーの構成を説明する概略図。
【図5】図4に示したガルバノミラーの分解斜視図。
【図6】図4および図5に示したガルバノミラーに生じ
るドリフトの程度とコイル駆動電流の大きさとの関係を
説明するグラフ。
【図7】図4および図5に示したガルバノミラーのコイ
ルに印加されるコイル端子電圧とD/Aコンバータ出力
との関係を説明する概略図。
【図8】図4および図5に示したガルバノミラーのドリ
フトの影響によりレーザビームが像面に案内される位置
が変動する様子を説明する概略図。
【図9】図4および図5に示したガルバノミラーのドリ
フトの影響によりレーザビームが像面に案内される位置
が定義されない状態を、ガルバノミラーの駆動コイルに
供給されるコイル駆動電流(D/Aコンバータ出力電
圧)の変化として説明するグラフ。
【図10】図9に示したガルバノミラーの駆動コイルに
供給されるコイル駆動電流の変化に起因するレーザビー
ムの像面での変動の状態を説明する概略図。
【図11】図8ないし図10に示したレーザビームの像
面への到達位置の変動を制御可能なミラー駆動コイルの
制御方法の一例を示す概略図。
【図12】図4および図5に示したガルバノミラーのミ
ラー駆動機構の駆動コイルに供給されるコイル駆動電流
の通電時間とドリフトの大きさの関係を説明するグラ
フ。
【図13】図2に示した露光装置に組み込まれるビーム
位置検出センサの検出面の特徴を説明する概略図。
【図14】図13に示した検出面を有するビーム位置検
出センサを用いてガルバノミラーの角度を調整する工程
を説明するフローチャート。
【図15】図14に示したガルバノミラーの角度を調整
する工程において、各センサから出力される出力をレー
ザビームが案内される位置に換算するための数値データ
を示すグラフ。
【図16】図14に示した「粗調」に引き続く「微調」
動作を説明するフローチャート。
【図17】図14および図16に示したガルバノミラー
の制御の別の例を説明するフローチャート。
【図18】図13に示したビーム位置センサの帯状の検
出領域から出力される信号の処理の一例を示す概略図。
【図19】図18に示した信号処理系により出力される
センサ出力の一例を示すグラフ。
【符号の説明】
1 ・・・デジタル複写装置、 20 ・・・プリンタ部、 21 ・・・マルチビーム露光装置、 22 ・・・画像形成部、 23 ・・・感光体ドラム、 41a・・・半導体レーザ素子、 41b・・・半導体レーザ素子、 41c・・・半導体レーザ素子、 41d・・・半導体レーザ素子、 43 ・・・偏向装置、 43a・・・多面鏡、 46a・・・ガルバノミラー、 46b・・・ガルバノミラー、 46c・・・ガルバノミラー、 46d・・・ガルバノミラー、 51 ・・・ビーム位置検出センサ、 60 ・・・CPU、 62 ・・・NVM、 71a・・・レーザ駆動回路、 71b・・・レーザ駆動回路、 71c・・・レーザ駆動回路、 71d・・・レーザ駆動回路、 72 ・・・ガルバノミラー駆動回路、 73 ・・・ポリゴンモータ駆動回路、 74 ・・・ビーム位置検出回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C362 BA17 BA18 BA42 BA68 BA69 BA83 BA89 BB30 BB32 BB34 CB72 2H045 AA01 AB03 AB54 BA22 BA33 CA88 CA95 CB65 DA41 5C072 AA03 BA17 HA02 HA06 HA12 HB08 HB15 WA05 XA01

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光を放射する第1および第2の光源と、 このそれぞれの光源からの光を第1の方向および第1の
    方向と直交する第2の方向のそれぞれに関して所定の間
    隔に位置させて1本の光と見なすことのできる光ビーム
    に合成する光路整合手段と、 この光路整合手段により合成された前記それぞれの光源
    からの光を前記第1の方向に沿って偏向する偏向手段
    と、 この偏向手段により偏向された前記それぞれの光源から
    の光の少なくとも一方の光を検出して前記光路整合手段
    の前記第1および第2の方向のそれぞれの方向に関する
    変位を検出する変位検出手段と、 この変位検出手段により検出された前記光路整合手段の
    変位に基づいて、前記光路整合手段の変位を、前記それ
    ぞれの光源からの光を1本の光と見なすことのできる光
    ビームを提供可能に調整する光路整合手段駆動手段と、
    を有することを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】前記光路整合手段は、前記第1および第2
    の方向のそれぞれに関して可動可能に形成され、前記そ
    れぞれの光源からの光を反射するミラーを含み、このミ
    ラーが前記それぞれの光源からの光を反射する角度は、
    前記光路整合手段駆動手段により上記ミラーの反射面の
    角度が変位されることにより定義されることを特徴とす
    る請求項1記載の露光装置。
  3. 【請求項3】前記光路整合手段は、上記ミラーを前記第
    1および第2の方向のそれぞれに関して任意の角度に付
    勢可能な電磁駆動回路を含み、前記光路整合手段駆動手
    段は、この電磁駆動回路を、非画像形成時も付勢するこ
    とを特徴とする請求項2記載の露光装置。
  4. 【請求項4】前記光路整合手段駆動手段は、非画像形成
    時には、前記光路整合手段に、画像形成時に比較して少
    ない実効出力を提供することを特徴とする請求項3記載
    の露光装置。
  5. 【請求項5】前記光路整合手段駆動手段は、通電開始か
    ら所定時間内である場合、前記変位検出手段により検出
    された前記光路整合手段の前記第1および第2の方向の
    それぞれの方向に関する変位に対して前記電磁駆動回路
    を付勢しないことを特徴とする請求項3記載の露光装
    置。
  6. 【請求項6】前記光路整合手段駆動手段は、前記変位検
    出手段により検出された前記光路整合手段の前記第1お
    よび第2の方向のそれぞれの方向に関する変位の大きさ
    および方向を記憶し、上記検出された変位の大きさに基
    づいて前記光路整合手段を付勢する時間および方向を予
    測して前記電磁駆動回路を付勢することを特徴とする請
    求項3記載の露光装置。
  7. 【請求項7】前記光路整合手段駆動手段は、前記変位検
    出手段により検出された前記光路整合手段の前記第1お
    よび第2の方向のそれぞれの方向に関する変位の大きさ
    および方向に基づいて、前記光路整合手段を、上記検出
    された変位と逆の方向に所定時間付勢することを特徴と
    する請求項3記載の露光装置。
  8. 【請求項8】前記光路整合手段駆動手段は、前記偏向手
    段が所定動作可能にウオームアップされるために要求さ
    れる時間内に、前記変位検出手段により検出された前記
    光路整合手段の前記第1および第2の方向のそれぞれの
    方向の少なくとも一方の方向に関する変位に対して前記
    光路整合手段を付勢することを特徴とする請求項3記載
    の露光装置。
  9. 【請求項9】前記光路整合手段駆動手段は、前記第1お
    よび第2の光の全ての光が前記変位検出手段の所定範囲
    内で検出されるまでの間、前記電磁駆動回路を付勢する
    ことを特徴とする請求項3記載の露光装置。
  10. 【請求項10】前記変位検出手段は、前記偏向手段によ
    り第1の方向に偏向されるそれぞれの光に対して画像信
    号が出力される際の出力タイミングを定義する水平同期
    検出器であることを特徴とする請求項1記載の露光装
    置。
  11. 【請求項11】第1の光を放射する第1の光源と、第2
    の光を放射する第2の光源と、前記第1の光源および第
    2の光源のそれぞれから放射された前記第1および第2
    の光を一括して、潜像を保持する像担持体の軸線方向に
    沿う第1の方向に偏向走査する偏向装置と、前記偏向装
    置により偏向走査された前記第1および第2の光の少な
    くとも一方を検出し、検出した光の位置に対応する光検
    出信号を出力する光検出器と、前記それぞれの光源から
    前記偏向装置に向かう前記第1および第2の光を前記第
    1の方向および第1の方向と直交する第2の方向のそれ
    ぞれについて所定間隔に位置させる第1および第2のミ
    ラー装置と、前記第1および第2のミラー装置のそれぞ
    れのミラーの角度を、前記光検出器により検出された前
    記光検出信号に基づいて所定の方向に変化させるミラー
    駆動装置と、を有する露光装置と、 この露光装置により前記像担持体に形成された潜像に現
    像剤を供給して可視像を出現させる現像装置と、を有す
    る画像形成装置。
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