JP2000338434A

JP2000338434A - 光走査装置

Info

Publication number: JP2000338434A
Application number: JP2000077559A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Atsumi; 広道厚海; Seizo Suzuki; 清三鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、主走査方向、副走査方向それぞ
れに独立にビーム集光状態を検出できず検出精度が低く
焦点位置の調整が困難であるという課題を解決しようと
するものである。【解決手段】この発明は、光ビームを偏向して被走査
面７上に集光させる走査光学系５，６と、走査される光
ビームの結像状態を検知する手段８と、光ビームの焦点
位置を被走査面７上に調整する機構１１〜１３とを備
え、調整機構１１〜１３で光ビームの焦点位置を変化さ
せて光ビームの結像状態を検知手段８によりモニター
し、検知手段８で光ビームのウエスト位置近傍を検知す
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデジタル普通紙複写
機、レーザプリンタ等に用いられる光走査装置及び画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光走査装置は、デジタル普通紙複
写機、レーザプリンタ等の書き込み系に用いられてい
る。特開平１０−２０２２５号公報には、レーザ光源か
ら放射されたレーザビームを、微小な点に集光すると共
に被走査面上を略等速度でライン状に走査する光走査装
置において、前記レーザ光源から放射されたレーザビー
ムの集光位置を調整するためのフォーカシングレンズ
と、走査されたレーザビームが通過したことを検出して
検出信号を発生する検出手段と、前記検出信号の発生か
ら所定時間後に前記レーザ光源をパルス発光させるパル
ス発光手段と、前記被走査面と光学的に略等価位置に配
置されビーム集光状態をナイフエッジ法で検出するビー
ム集光状態検出手段と、前記ビーム集光状態検出手段の
検出結果に基づいて前記フォーカシングレンズを駆動
し、レーザビームの集光位置を調整する制御手段とを備
えたことを特徴とする光走査装置が記載されている。

【０００３】また、特許第２７６１７２３号公報には、
レーザ光を発光する光源と、光源から出射されたレーザ
光をコリメートするコリメータレンズと、コリメータレ
ンズを通過した後のレーザ光を受光する光電変換素子
と、光電変換素子の出力に応じてコリメータレンズの位
置を光軸方向に調整する調整手段とを有する光走査装置
において、上記調整手段は、画像信号に応じて明滅する
レーザ光を受光した際の光電変換素子の最大出力値と最
小出力値の差に応じて上記コリメータレンズの位置を調
整することを特徴とする光走査装置が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平１０−２０２２
５号公報に記載されている光走査装置では、レーザ光源
をパルス発光手段によりパルス発光させ、被走査面と光
学的に略等価位置に配置されたビーム集光状態検出手段
によりビーム集光状態を検出しているが、実際にはパル
ス発光のタイミングがずれるので、ビーム集光状態の検
出精度が下がる。また、ビーム集光状態検出手段により
ビーム集光状態をナイフエッジ法で検出するので、主走
査方向のビーム集光状態は検出できるが、副走査方向の
ビーム集光状態は検出できない。これは、従来技術にお
いて、主走査方向、副走査方向それぞれに独立にビーム
集光状態を検出する例がないからである。

【０００５】また、特開平１０−２０２２５号公報や特
許第２７６１７２３号公報に記載されている光走査装置
では、焦点位置を調整する調整機構は、フォーカシング
レンズやコリメータレンズを光軸方向に調整している
が、光源とフォーカシングレンズ、コリメータレンズと
の位置関係は精度が要求され、光軸ずれなども起こるの
で、実際には調整が困難である。さらに、フォーカシン
グレンズやコリメータレンズを光軸方向に調整しても、
主走査方向と副走査方向において同時に焦点位置を補正
できるとは限らない。

【０００６】請求項１、７〜１６に係る発明は、光ビー
ムの結像状態の検知精度が良くなる光走査装置を提供す
ることを目的とする。請求項２に係る発明は、光ビーム
の焦点位置を主走査方向と副走査方向においてお互いに
影響を与えることなく一義的に調整することができる光
走査装置を提供することを目的とする。

【０００７】請求項３に係る発明は、光ビームの結像状
態の検知精度が良くなる光走査装置を提供することを目
的とする。請求項４に係る発明は、安価な素子で光ビー
ムのウエスト位置を検知することができる光走査装置を
提供することを目的とする。

【０００８】請求項５に係る発明は、安価な素子で主走
査方向、副走査方向それぞれに独立に光ビームのウエス
ト位置を検知することができる光走査装置を提供するこ
とを目的とする。請求項６に係る発明は、多面鏡の各面
の反射率のばらつきによる検知手段上での光量ばらつき
に起因する検知精度劣化を防ぐことができる光走査装置
を提供することを目的とする。請求項１７に係る発明
は、光走査装置の光ビームの結像状態の検知精度が良く
なって画像品質を向上させることが可能とな画像形成装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、光ビームを放射する光源
と、この光源からの光ビームを偏向して被走査面上に集
光させる走査光学系と、この走査光学系により走査され
る光ビームの結像状態を検知する検知手段と、光ビーム
の焦点位置を前記被走査面上に調整する調整機構とを備
えた光走査装置において、前記調整機構により光ビーム
の焦点位置を連続的あるいは所定のピッチで変化させて
光ビームの結像状態を前記検知手段によりモニターし、
前記検知手段で光ビームのウエスト位置近傍を検知する
ものである。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１記載の光
走査装置において、前記調整機構は主走査方向、副走査
方向の少なくとも一方向において独立に光ビームの焦点
位置を調整する調整手段であるものである。

【００１１】請求項３に係る発明は、請求項１又は２記
載の光走査装置において、前記検知手段は主走査方向、
副走査方向それぞれに独立に光ビームのウエスト位置近
傍を検知するものである。

【００１２】請求項４に係る発明は、請求項１又は３記
載の光走査装置において、前記検知手段は主走査方向に
開口を持った形状からなるものである。

【００１３】請求項５に係る発明は、請求項４記載の光
走査装置において、前記開口は前記検知手段に入射する
光ビームを回転軸として傾けているものである。

【００１４】請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の
いずれかに記載の光走査装置において、前記光源からの
光ビームを偏向する偏向手段が多面鏡からなり、この偏
向手段は光ビームの結像状態を検知する１サイクル内に
用いる偏向面が同一であるものである。

【００１５】請求項７に係る発明は、光ビームを放射す
る光源と、この光源からの光ビームを偏向して被走査面
上に集光させる走査光学系と、この走査光学系により走
査される光ビームの結像状態を検知する検知手段と、光
ビームの焦点位置を前記被走査面上に調整する調整機構
とを備え、前記検知手段で光ビームを１ピクセル分検知
するものである。

【００１６】請求項８に係る発明は、請求項７記載の光
走査装置において、前記検知手段は連続パルスの光ビー
ムの結像状態を検知するものである。

【００１７】請求項９に係る発明は、請求項７記載の光
走査装置において、前記検知手段は、前記光ビームの主
走査方向の結像状態を検知するための第１のスリット
と、前記光ビームの副走査方向の結像状態を検知するた
めの第２のスリットとを有するものである。

【００１８】請求項１０に係る発明は、請求項９記載の
光走査装置において、前記第１のスリット及び前記第２
のスリットは三角形の開口を有する単一の部材における
前記開口の一部からなるものである。

【００１９】請求項１１に係る発明は、請求項７記載の
光走査装置において、前記検知手段は、前記光ビームの
主走査方向の結像状態を検知するための１つのスリット
と、前記光ビームの副走査方向の結像状態を検知するラ
インセンサとを有するものである。

【００２０】請求項１２に係る発明は、請求項７記載の
光走査装置において、前記検知手段は、前記光ビームの
主走査方向の結像状態を検知するための第１のスリット
と、前記光ビームの副走査方向の結像状態を検知するた
めの第２のスリットとを有し、前記調整機構は、まず副
走査方向の光ビームスポット径を調整するために副走査
方向にパワーを持つ第１のレンズ素子を調整し、次に主
走査方向の光ビームスポット径を調整するために主走査
方向にパワーを持つ第２のレンズ素子を調整するもので
ある。

【００２１】請求項１３に係る発明は、請求項７記載の
光走査装置において、前記検知手段は、前記光ビームの
主走査方向及び副走査方向の各結像状態を検知するため
の１つのスリットを有し、前記調整機構は、まず副走査
方向の光ビームスポット径を調整するために副走査方向
にパワーを持つ第１のレンズ素子を調整し、次に主走査
方向の光ビームスポット径を調整するために主走査方向
にパワーを持つ第２のレンズ素子を調整するものであ
る。

【００２２】請求項１４に係る発明は、請求項７記載の
光走査装置において、前記検知手段は、前記光ビームの
主走査方向の結像状態を検知するための第１のスリット
と、前記光ビームの副走査方向の結像状態を検知するた
めの第２のスリットとを有し、前記調整機構は、まず主
走査方向の光ビームスポット径を調整するために主走査
方向にパワーを持つ第１のレンズ素子を調整し、次に副
走査方向の光ビームスポット径を調整するために副走査
方向にパワーを持つ第２のレンズ素子を調整するもので
ある。

【００２３】請求項１５に係る発明は、請求項７記載の
光走査装置において、前記検知手段は、前記光ビームの
主走査方向及び副走査方向の各結像状態を検知するため
の１つのスリットを有し、前記調整機構は、まず主走査
方向の光ビームスポット径を調整するために主走査方向
にパワーを持つ第１のレンズ素子を調整し、次に副走査
方向の光ビームスポット径を調整するために副走査方向
にパワーを持つ第２のレンズ素子を調整するものであ
る。

【００２４】請求項１６に係る発明は、請求項７記載の
光走査装置において、前記検知手段は、同期状態を検知
し、前記光ビームの結像状態を検知しないときに前記光
ビームの結像位置を調整するために用いられる同期信号
を出力するものである。

【００２５】請求項１７に係る発明は、請求項１〜１６
のいずれか１つの請求項に記載の光走査装置を備えたも
のである。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例を示
す。光ビームを放射する光源１は、例えばレーザ光源が
用いられ、駆動手段により画像信号に応じて駆動される
ことで、画像信号により変調された光ビームを出射す
る。このレーザ光源１からの光ビームは、カップリング
レンズ２により略平行な光束あるいは若干発散光束（図
１は若干集束光束の例）に変換され、補正レンズ３，４
を透過して偏向手段５により偏向される。この偏向手段
５は、例えば多面鏡からなる偏向器が用いられ、モータ
により回転駆動されて補正レンズ４からの光ビームを主
走査方向に繰り返して走査する。

【００２７】多面鏡５からの光ビームはｆθレンズ６に
より感光体ドラム等からなる感光体の被走査面７上にス
ポット状に結像される。被走査面７は、ｆθレンズ６か
らの光ビームで主走査方向にライン状に繰り返して走査
されるとともに、図示しない移動手段による駆動で副走
査方向に移動することにより全面的に露光され、画像信
号に応じた露光分布で露光される。この被走査面７は、
例えば電子写真プロセスで画像が形成され、つまり、被
走査面７は帯電手段により一様に帯電された後にｆθレ
ンズ６からの光ビームにより露光されて静電潜像が形成
され、この静電潜像が現像手段により現像されて転写手
段により転写紙等の転写材に転写される。

【００２８】ここに、多面鏡５及びｆθレンズ６はレー
ザ光源１からの光ビームを偏向して被走査面７上に集光
させて被走査面７上を主走査方向に繰り返して走査する
走査光学系を構成する。補正レンズ３は、光ビームの主
走査方向の焦点位置を光軸方向の移動により調整する素
子であり、主走査方向の光ビームスポット径を光軸方向
の移動により調整するために主走査方向のみにパワーを
持ったシリンドリカルレンズなどのレンズ素子が用いら
れる。

【００２９】補正レンズ４は、光ビームの副走査方向の
焦点位置を光軸方向の移動により調整する素子であり、
副走査方向の光ビームスポット径を光軸方向の移動によ
り調整するために副走査方向のみにパワーを持ったシリ
ンドリカルレンズなどのレンズ素子が用いられる。検知
手段８は、被走査面７と光学的に略等価な位置に配置さ
れ、フォトダイオードなどが用いられる。この検知手段
８は、多面鏡５により走査された光ビームをｆθレンズ
６を介して被走査面７の有効走査領域外で受光してその
結像状態を検知する。

【００３０】検知手段８は光ビーム９の被走査面７に対
する同期状態を検知し、検知手段８の受光信号は光ビー
ム９の結像状態を検知しないときに光ビーム９の結像位
置を調整するために用いられる同期信号として出力され
る。検知手段８は図２（ａ）に示すようにｆθレンズ６
からの光ビーム９の主走査方向の結像状態を検知する主
走査方向結像状態検知手段を有し、この主走査方向結像
状態検知手段は主走査方向に光ビーム９の主走査方向の
大きさより小さい一定の幅、例えば１ピクセル（画素）
の主走査方向の幅を持つとともに副走査方向に光ビーム
９の副走査方向の大きさより十分に大きい所定の長さを
持つ開口１０を有するスリット板を主走査方向結像状態
検知用フォトダイオードからなる受光素子上に配設して
構成したものである。

【００３１】ｆθレンズ６からの連続パルスの光ビーム
９がスリット板上を走査すると、その光ビームがスリッ
ト板の開口１０を通して主走査方向結像状態検知用フォ
トダイオードにより受光されて主走査方向結像状態検知
用フォトダイオードから受光信号が得られる。この主走
査方向結像状態検知用フォトダイオードからの受光信号
は制御手段としての制御部１１に入力される。

【００３２】また、補正レンズ３を光軸方向に移動させ
る機構１２と、補正レンズ４を光軸方向に移動させる機
構１３とが設けられる。被走査面７上にｆθレンズ６か
らの光ビームの主走査方向ウエスト位置が来ていない時
における、主走査方向結像状態検知用フォトダイオード
からの受光信号を所定のスレッシュレベルで切ったとき
の時間間隔（受光信号がスレッシュレベルを越える時点
から受光信号がスレッシュレベルより下がる時点までの
時間間隔）をｔａ、主走査方向結像状態検知用フォトダ
イオードからの受光信号のピーク値をＰａとすると、被
走査面７上にｆθレンズ６からの光ビームの主走査方向
ウエスト位置が来ていない時には図２（ａ）に示すよう
にｆθレンズ６からの太い光ビームがスリット板の開口
１０を通して主走査方向結像状態検知用フォトダイオー
ドにより受光されて主走査方向結像状態検知用フォトダ
イオードからの受光信号が図２（ｂ）に示すような波形
となる。

【００３３】また、被走査面７上にｆθレンズ６からの
光ビーム９の主走査方向ウエスト位置が来た時におけ
る、主走査方向結像状態検知用フォトダイオードからの
受光信号を所定のスレッシュレベルで切ったときの時間
間隔をｔｂ、主走査方向結像状態検知用フォトダイオー
ドからの受光信号のピーク値をＰｂとすると、被走査面
７上にｆθレンズ６からの光ビームの主走査方向ウエス
ト位置が来た時には図２（ｃ）に示すようにｆθレンズ
６からの細い光ビームがスリット板の開口１０を通して
主走査方向結像状態検知用フォトダイオードにより受光
されて主走査方向結像状態検知用フォトダイオードから
の受光信号が図２（ｄ）に示すような波形となり、ｔａ
＞ｔｂ、Ｐａ＜Ｐｂとなる。

【００３４】つまり、主走査方向結像状態検知用フォト
ダイオードからの受光信号を所定のスレッシュレベルで
切ったときの時間間隔（受光信号がスレッシュレベルを
越える時点から受光信号がスレッシュレベルより下がる
時点までの時間間隔）をｔ、主走査方向結像状態検知用
フォトダイオードからの受光信号のピーク値をＰとする
と、図３に示すようにｔ又は１／Ｐは補正レンズ３の光
軸方向への移動量に応じて変化する。

【００３５】次に、制御部１１の動作を説明する。制御
部１１は、電源投入時や電子写真プロセスの紙間（感光
体の被走査面７上のトナー像が転写材に転写される各転
写時の間）において、移動機構１２を制御して補正レン
ズ３を光軸方向に連続的あるいは所定のピッチで移動さ
せ、その移動量に応じた受光信号（ｔまたはＰ）が検知
手段８から入力され、制御部１１はその受光信号のｔま
たはＰと補正レンズ３の移動量に基づいて図３に示すよ
うなテーブルを作製して記憶する。次に、制御部１１
は、そのテーブルからビームウエスト位置が被走査面７
に来る（受光信号のｔが最小となる又はＰが最大とな
る）補正レンズ３の最適な移動量を計算し、移動機構１
２を制御して補正レンズ３をその移動量だけ光軸方向に
動かすことで、光ビームの主走査方向の焦点位置を合わ
せる。

【００３６】この第１の実施例は、請求項１に係る発明
の一実施例であり、光ビームを放射する光源１と、この
光源１からの光ビームを偏向して被走査面７上に集光さ
せる走査光学系５，６と、この走査光学系５，６により
走査される光ビームの結像状態を検知する検知手段８
と、光ビームの焦点位置を前記被走査面７上に調整する
調整機構としての制御部１１及び機構１２とを備え、前
記検知手段８で光ビームを１ピクセル分検知することに
より、光ビームの結像状態の検知精度が良くなる。換言
すれば、前記調整機構１１，１２により光ビームの焦点
位置を連続的あるいは所定のピッチで変化させて光ビー
ムの結像状態を前記検知手段８によりモニターし、前記
検知手段８で光ビームのウエスト位置近傍を検知するの
で、光ビームの結像状態の検知精度が良くなる。

【００３７】また、第１の実施例は、請求項７に係る発
明の一実施例であり、光ビームを放射する光源１と、こ
の光源１からの光ビームを偏向して被走査面７上に集光
させる走査光学系５、６と、この走査光学系５、６によ
り走査される光ビームの結像状態を検知する検知手段８
と、光ビームの焦点位置を前記被走査面７上に調整する
調整機構としての制御部１１及び機構１２とを備え、前
記検知手段８で光ビームを１ピクセル分検知することに
より、光ビームの結像状態の検知精度が良くなる。

【００３８】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。この第２の実施例では、上記第１の実施例におい
て、検知手段８は、主走査方向、副走査方向それぞれに
独立に光ビームのウエスト位置を検知するようにしたも
のであり、ｆθレンズ６からの光ビーム９の主走査方
向、副走査方向それぞれの結像状態を検知する結像状態
検知手段を有し、この結像状態検知手段は図４（ａ）に
示すように主走査方向、副走査方向に対して斜めに配置
され光ビーム９の主走査方向、副走査方向の大きさより
小さい一定の幅、例えば１ピクセル（画素）の主走査方
向の幅を持つとともに光ビーム９の主走査方向、副走査
方向の大きさより十分に大きい所定の長さを持つ開口１
４を有するスリット板を結像状態検知用フォトダイオー
ドからなる受光素子上に配設して構成したものである。
スリット板の開口１４は検知手段８に入射する光ビーム
を回転軸として傾けているものである。

【００３９】ｆθレンズ６からの光ビーム９がスリット
板上を走査すると、その光ビームがスリット板の開口１
４を通して結像状態検知用フォトダイオードにより受光
されて結像状態検知用フォトダイオードから受光信号が
得られる。この結像状態検知用フォトダイオードからの
受光信号は制御部１１に入力される。結像状態検知用フ
ォトダイオードからの受光信号を所定のスレッシュレベ
ルで切ったときの時間間隔（受光信号がスレッシュレベ
ルを越える時点から受光信号がスレッシュレベルより下
がる時点までの時間間隔）をｔ、結像状態検知用フォト
ダイオードからの受光信号のピーク値をＰとすると、ｔ
又は１／Ｐは、補正レンズ３の光軸方向への移動量に応
じて変化し、かつ補正レンズ４の光軸方向への移動量に
応じて変化する。

【００４０】被走査面７上にｆθレンズ６からの光ビー
ムの主走査方向ウエスト位置、副走査方向ウエスト位置
が来ていない時における、結像状態検知用フォトダイオ
ードからの受光信号を所定のスレッシュレベルで切った
ときの時間間隔（受光信号がスレッシュレベルを越える
時点から受光信号がスレッシュレベルより下がる時点ま
での時間間隔）をｔ₁とすると、被走査面７上にｆθレ
ンズ６からの光ビームの主走査方向ウエスト位置、副走
査方向ウエスト位置が来ていない時には図４（ａ）に示
すように、ｆθレンズ６からの太い光ビーム９がスリッ
ト板の開口１４を通して結像状態検知用フォトダイオー
ドにより受光されて結像状態検知用フォトダイオードか
らの受光信号が図４（ｂ）に示すような波形となる。

【００４１】次に、制御部１１の動作を説明する。制御
部１１は、電源投入時や電子写真プロセスの紙間におい
て、移動機構１２を制御して補正レンズ３を光軸方向に
連続的あるいは所定のピッチで移動させ、その移動量に
応じた受光信号（ｔまたはＰ）が検知手段８から入力さ
れ、その受光信号のｔまたはＰと補正レンズ３の移動量
に基づいて図３に示すようなテーブルを作製して記憶す
る。次に、制御部１１は、そのテーブルから光ビームの
ビームウエスト位置が被走査面７に来る（受光信号のｔ
が最小となる又はＰが最大となる）補正レンズ３の最適
な移動量を計算し、移動機構１２を制御して補正レンズ
３をその移動量だけ光軸方向に動かすことで、光ビーム
の主走査方向の焦点位置を合わせる。次に、制御部１１
は、移動機構１３を制御して補正レンズ４を光軸方向に
連続的あるいは所定のピッチで移動させ、その移動量に
応じた受光信号（ｔまたはＰ）が検知手段８から入力さ
れ、その受光信号のｔまたはＰと補正レンズ４の移動量
に基づいて図３に示すようなテーブルを作製して記憶す
る。次に、制御部１１は、そのテーブルから光ビームの
ビームウエスト位置が被走査面７に来る（受光信号のｔ
が最小となる又はＰが最大となる）補正レンズ４の最適
な移動量を計算し、移動機構１３を制御して補正レンズ
４をその移動量だけ光軸方向に動かすことで、副走査方
向の焦点位置を合わせる。この主走査方向の焦点位置合
わせと副走査方向の焦点位置合わせとの順番はどちらで
もよい。

【００４２】このように、光ビームの主走査方向ウエス
ト位置、副走査方向ウエスト位置が被走査面７上に来た
時には図４（ｅ）に示すようにｆθレンズ６からの細い
光ビーム９がスリット板の開口１４を通して結像状態検
知用フォトダイオードにより受光されて結像状態検知用
フォトダイオードからの受光信号が図４（ｆ）に示すよ
うな波形となり、ｔ＝ｔ₃となる。

【００４３】図５は本発明の第３の実施例の一部を示
す。この第３の実施例では、上記第１の実施例におい
て、検知手段８は上記主走査方向結像状態検知手段と副
走査方向結像状態検知手段とを有し、主走査方向、副走
査方向それぞれに独立に光ビームのウエスト位置を各々
検知する。

【００４４】上記副走査方向結像状態検知手段は上記第
２の実施例の結像状態検知手段の開口１４と同様な開口
１５を有するスリット板を副走査方向結像状態検知用フ
ォトダイオードからなる受光素子上に配設して構成した
ものであり、スリット板の開口１５は検知手段８に入射
する光ビームを回転軸として傾けているものである。ｆ
θレンズ６からの光ビーム９が副走査方向結像状態検知
手段のスリット板上を走査すると、その光ビームがスリ
ット板の開口１５を通して副走査方向結像状態検知用フ
ォトダイオードにより受光されて副走査方向結像状態検
知用フォトダイオードから受光信号が得られる。この副
走査方向結像状態検知用フォトダイオードからの受光信
号は制御部１１に入力される。

【００４５】被走査面７上にｆθレンズ６からの光ビー
ムの副走査方向ウエスト位置が来ていない時における、
副走査方向結像状態検知用フォトダイオードからの受光
信号を所定のスレッシュレベルで切ったときの時間間隔
（受光信号がスレッシュレベルを越える時点から受光信
号がスレッシュレベルより下がる時点までの時間間隔）
をｔ、副走査方向結像状態検知用フォトダイオードから
の受光信号のピーク値をＰとする。

【００４６】次に、制御部１１の動作を説明する。制御
部１１は、電源投入時や電子写真プロセスの紙間におい
て、移動機構１２を制御して補正レンズ３を光軸方向に
連続的あるいは所定のピッチで移動させ、その移動量に
応じた受光信号（ｔまたはＰ）が検知手段８から入力さ
れ、その受光信号のｔまたはＰと補正レンズ３の移動量
に基づいて図３に示すようなテーブルを作製して記憶す
る。次に、制御部１１は、そのテーブルから光ビームの
ビームウエスト位置が被走査面７に来る（受光信号のｔ
が最小となる又はＰが最大となる）補正レンズ３の最適
な移動量を計算し、移動機構１２を制御して補正レンズ
３を光軸方向にその移動量だけ動かすことで、主走査方
向の焦点位置を合わせる。

【００４７】次に、制御部１１は、移動機構１３を制御
して補正レンズ４を光軸方向に連続的あるいは所定のピ
ッチで移動させ、その移動量に応じた受光信号（ｔまた
はＰ）が検知手段８から入力され、その受光信号のｔま
たはＰと補正レンズ４の移動量に基づいて図３に示すよ
うなテーブルを作製して記憶する。次に、制御部１１
は、そのテーブルから光ビームのビームウエスト位置が
被走査面７に来る（受光信号のｔが最小となる又はＰが
最大となる）補正レンズ４の最適な移動量を計算し、移
動機構１３を制御して補正レンズ４を光軸方向にその移
動量だけ動かすことで、副走査方向の焦点位置を合わせ
る。この主走査方向の焦点位置合わせと副走査方向の焦
点位置合わせとの順番はどちらでもよい。

【００４８】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。この第４の実施例では、上記第１の実施例におい
て、検知手段８は図６（ａ）に示すように三角形の開口
１６を有するスリット板を結像状態検知用フォトダイオ
ードからなる受光素子上に配設して構成したものであ
り、スリット板の開口１６は検知手段８に入射する光ビ
ームを回転軸として傾けているものである。

【００４９】図６（ａ）に示すように被走査面７上にｆ
θレンズ６からの光ビーム９の主走査方向ウエスト位
置、副走査方向ウエスト位置が来ていない時には、ｆθ
レンズ６からの光ビーム９がスリット板上を主走査方向
に走査すると、その光ビーム９がスリット板の開口１６
を通して結像状態検知用フォトダイオードにより受光さ
れて結像状態検知用フォトダイオードから図６（ｂ）に
示すような受光信号が得られる。この結像状態検知用フ
ォトダイオードからの受光信号を微分すると、図６
（ｄ）に示すような信号となる。またｆθレンズ６から
の光ビーム９がスリット板上を副走査方向に走査する
と、その光ビーム９がスリット板の開口１６を通して結
像状態検知用フォトダイオードにより受光されて結像状
態検知用フォトダイオードから図６（ｃ）に示すような
受光信号が得られる。この結像状態検知用フォトダイオ
ードからの受光信号を微分すると、図６（ｅ）に示すよ
うな信号となる。

【００５０】図７（ａ）に示すように被走査面７上にｆ
θレンズ６からの光ビームの主走査方向ウエスト位置、
副走査方向ウエスト位置が来ている時には、ｆθレンズ
６からの光ビーム９がスリット板上を主走査方向に走査
すると、その光ビーム９がスリット板の開口１６を通し
て結像状態検知用フォトダイオードにより受光されて結
像状態検知用フォトダイオードから図７（ｂ）に示すよ
うな受光信号が得られる。この結像状態検知用フォトダ
イオードからの受光信号を微分すると、図７（ｃ）に示
すような信号となる。

【００５１】また、ｆθレンズ６からの光ビーム９がス
リット板上を副走査方向に走査すると、その光ビーム９
がスリット板の開口１６を通して結像状態検知用フォト
ダイオードにより受光されて結像状態検知用フォトダイ
オードから図７（ｃ）に示すような受光信号が得られ
る。この結像状態検知用フォトダイオードからの受光信
号を微分すると、図７（ｅ）に示すような信号となる。

【００５２】このような結像状態検知用フォトダイオー
ドからの受光信号を微分したものを所定のスレッシュレ
ベルで切ったときの時間間隔（受光信号を微分したもの
がスレッシュレベルを越える時点から受光信号を微分し
たものがスレッシュレベルより下がる時点までの時間間
隔）をｔ、結像状態検知用フォトダイオードからの受光
信号を微分したもののピーク値をＰとすると、ｔ又は１
／Ｐは、補正レンズ３の光軸方向への移動量に応じて変
化し、かつ補正レンズ４の光軸方向への移動量に応じて
変化する。

【００５３】次に、制御部１１の動作を説明する。制御
部１１は、電源投入時や電子写真プロセスの紙間におい
て、移動機構１２を制御して補正レンズ３を光軸方向に
連続的あるいは所定のピッチで移動させ、その移動量に
応じた検知手段８から受光信号が入力されてその受光信
号を微分し、その微分信号のｔまたはＰと補正レンズ３
の移動量に基づいて図３に示すようなテーブルを作製し
て記憶する。次に、制御部１１は、そのテーブルから光
ビームのビームウエスト位置が被走査面７に来る（微分
信号のｔが最小となる又はＰが最大となる）補正レンズ
３の最適な移動量を計算し、移動機構１２を制御して補
正レンズ３をその移動量だけ光軸方向に動かすことで、
光ビームの主走査方向の焦点位置を合わせる。

【００５４】次に、制御部１１は、移動機構１３を制御
して補正レンズ４を光軸方向に連続的あるいは所定のピ
ッチで移動させ、その移動量に応じた検知手段８から受
光信号が入力されてその受光信号を微分し、その微分信
号のｔまたはＰと補正レンズ４の移動量に基づいて図３
に示すようなテーブルを作製して記憶する。次に、制御
部１１は、そのテーブルから光ビームのビームウエスト
位置が被走査面７に来る（微分信号のｔが最小となる又
はＰが最大となる）補正レンズ４の最適な移動量を計算
し、移動機構１３を制御して補正レンズ４をその移動量
だけ光軸方向に動かすことで、光ビームの副走査方向の
焦点位置を合わせる。

【００５５】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。この第５の実施例では、上記第１の実施例におい
て、検知手段８は図８に示すようにフォトダイオードの
スリット１７（主走査方向結像状態検知用）とラインセ
ンサとしてのラインＣＣＤ（副走査方向結像状態検知
用）１８を有する。このスリット１７及び主走査方向結
像状態検知用フォトダイオードは、主走査方向に光ビー
ム９の主走査方向の大きさより小さい一定の幅、例えば
１ピクセル（画素）の主走査方向の幅を持つとともに副
走査方向に光ビーム９の副走査方向の大きさより十分に
大きい所定の長さを持つ開口を有するスリット板を主走
査方向結像状態検知用フォトダイオードからなる受光素
子上に配設したものである。

【００５６】ラインＣＣＤ１８は、各光電変換素子が主
走査方向及び副走査方向にそれぞれ光ビーム９の主走査
方向の大きさより小さい一定の幅、例えば１ピクセル
（画素）の主走査方向の幅を持つとともに副走査方向に
光ビーム９の副走査方向の大きさより十分に大きい所定
の長さに配列される。ｆθレンズ６からの光ビーム９が
フォトダイオードでスリット１７を介して受光されると
ともにラインＣＣＤ１８により受光され、その受光信号
が制御部１１に入力される。

【００５７】次に、制御部１１の動作を説明する。制御
部１１は、電源投入時や電子写真プロセスの紙間におい
て、移動機構１２を制御して補正レンズ３を光軸方向に
連続的あるいは所定のピッチで移動させ、その移動量に
応じた受光信号（ｔまたはＰ）が検知手段８から入力さ
れ、その受光信号のｔまたはＰと補正レンズ３の移動量
に基づいて図３に示すようなテーブルを作製して記憶す
る。次に、制御部１１は、そのテーブルから光ビームの
ビームウエスト位置が被走査面７に来る（受光信号のｔ
が最小となる又はＰが最大となる）補正レンズ３の最適
な移動量を計算し、移動機構１２を制御して補正レンズ
３をその移動量だけ光軸方向に動かすことで、光ビーム
の主走査方向の焦点位置を合わせる。

【００５８】また、制御部１１は、副走査方向結像状態
検知用ラインＣＣＤ１８からの受光信号のｔ又はＰをモ
ニタしながら該受光信号のｔまたはＰと補正レンズ３の
移動量の関係より被走査面７上にｆθレンズ６からの光
ビームの副走査方向ウエスト位置が来た（受光信号のｔ
が最小となった又はＰが最大となった）か否かを検知
し、被走査面７上にｆθレンズ６からの光ビームの副走
査方向ウエスト位置が来ていない時には上記機構１３を
制御して補正レンズ４を光軸方向に連続的あるいは所定
のピッチで移動させることにより光ビームの焦点位置を
連続的あるいは所定のピッチで変化させ、被走査面７上
にｆθレンズ６からの光ビームの副走査方向ウエスト位
置が来た時には上記機構１３を制御して補正レンズ４を
停止させることで、光ビームの焦点位置を光ビームの副
走査方向ウエスト位置が被走査面７上に来るように調整
する。

【００５９】上記第１の実施例乃至第５の実施例は、請
求項２に係る発明の実施例であり、請求項１記載の光走
査装置において、前記調整機構としての制御部１１及び
機構１２、１３は主走査方向、副走査方向の少なくとも
一方向において独立に光ビームの焦点位置を調整する調
整手段であるので、光ビームの焦点位置を主走査方向と
副走査方向においてお互いに影響を与えることなく一義
的に調整することができる。

【００６０】また、上記第１の実施例乃至第５の実施例
は、請求項３に係る発明の実施例であり、請求項１又は
２記載の光走査装置において、前記検知手段８は主走査
方向、副走査方向それぞれに独立に光ビームのウエスト
位置近傍を検知するので、光ビームの結像状態の検知精
度が良くなる。

【００６１】また、上記第１の実施例乃至第４の実施例
は、請求項４に係る発明の実施例であり、請求項１又は
３記載の光走査装置において、前記検知手段８は主走査
方向に開口１０、１４〜１６を持った形状からなるの
で、フォトダイオードなどの安価な素子で光ビームのウ
エスト位置を検知することができる。

【００６２】また、上記第１の実施例乃至第４の実施例
は、請求項５に係る発明の実施例であり、請求項４記載
の光走査装置において、前記開口１４〜１６は前記検知
手段８に入射する光ビーム９を回転軸として傾けている
ので、フォトダイオードなどの安価な素子で主走査方
向、副走査方向それぞれに独立に光ビームのウエスト位
置を検知することができる。

【００６３】また、上記第１の実施例乃至第５の実施例
は、請求項６に係る発明の実施例であり、請求項１乃至
５のいずれかに記載の光走査装置において、前記光源１
からの光ビームを偏向する偏向手段が多面鏡５からな
り、この偏向手段５は光ビームの結像状態を検知する１
サイクル内に用いる偏向面が同一であるので、多面鏡の
各面の反射率のばらつきによる検知手段上での光量ばら
つきに起因する検知精度劣化を防ぐことができる。

【００６４】また、上記第１の実施例乃至第５の実施例
は、請求項８に係る発明の実施例であり、請求項７記載
の光走査装置において、前記検知手段は連続パルスの光
ビームの結像状態を検知するので、光ビームの結像状態
の検知精度が良くなる。

【００６５】また、上記第３の実施例は、請求項９記載
の光走査装置において、前記検知手段は、前記光ビーム
の主走査方向の結像状態を検知するための第１のスリッ
ト１０と、前記光ビームの副走査方向の結像状態を検知
するための第２のスリット１５とを有するので、光ビー
ムの結像状態の検知精度が良くなる。

【００６６】また、上記第４の実施例は、請求項１０に
係る発明の実施例であり、請求項９記載の光走査装置に
おいて、前記第１のスリット及び前記第２のスリットは
三角形の開口１６を有する単一の部材における前記開口
１６の一部からなるので、光ビームの結像状態の検知精
度が良くなる。

【００６７】また、上記第５の実施例は、請求項１１に
係る発明の実施例であり、請求項７記載の光走査装置に
おいて、前記検知手段は、前記光ビームの主走査方向の
結像状態を検知するための１つのスリット１７と、前記
光ビームの副走査方向の結像状態を検知するラインセン
サ１８とを有するので、光ビームの結像状態の検知精度
が良くなる。

【００６８】また、上記第３の実施例は、請求項１２に
係る発明の実施例であり、請求項７記載の光走査装置に
おいて、前記検知手段は、前記光ビームの主走査方向の
結像状態を検知するための第１のスリット１０と、前記
光ビームの副走査方向の結像状態を検知するための第２
のスリット１５とを有し、前記調整機構は、まず副走査
方向の光ビームスポット径を調整するために副走査方向
にパワーを持つ第１のレンズ素子４を調整し、次に主走
査方向の光ビームスポット径を調整するために主走査方
向にパワーを持つ第２のレンズ素子３を調整するので、
光ビームの結像状態の検知精度が良くなる。

【００６９】また、上記第２の実施例は、請求項１３に
係る発明の実施例であり、請求項７記載の光走査装置に
おいて、前記検知手段は、前記光ビームの主走査方向及
び副走査方向の各結像状態を検知するための１つのスリ
ット１４を有し、前記調整機構は、まず副走査方向の光
ビームスポット径を調整するために副走査方向にパワー
を持つ第１のレンズ素子４を調整し、次に主走査方向の
光ビームスポット径を調整するために主走査方向にパワ
ーを持つ第２のレンズ素子３を調整するので、光ビーム
の結像状態の検知精度が良くなる。

【００７０】また、上記第３の実施例は、請求項１４に
係る発明の実施例であり、請求項７記載の光走査装置に
おいて、前記検知手段は、前記光ビームの主走査方向の
結像状態を検知するための第１のスリット１０と、前記
光ビームの副走査方向の結像状態を検知するための第２
のスリット１５とを有し、前記調整機構は、まず主走査
方向の光ビームスポット径を調整するために主走査方向
にパワーを持つ第１のレンズ素子３を調整し、次に副走
査方向の光ビームスポット径を調整するために副走査方
向にパワーを持つ第２のレンズ素子４を調整するので、
光ビームの結像状態の検知精度が良くなる。

【００７１】また、上記第４の実施例は、請求項１５に
係る発明の実施例であり、請求項７記載の光走査装置に
おいて、前記検知手段は、前記光ビームの主走査方向及
び副走査方向の各結像状態を検知するための１つのスリ
ット１６を有し、前記調整機構は、まず主走査方向の光
ビームスポット径を調整するために主走査方向にパワー
を持つ第１のレンズ素子３を調整し、次に副走査方向の
光ビームスポット径を調整するために副走査方向にパワ
ーを持つ第２のレンズ素子４を調整するので、光ビーム
の結像状態の検知精度が良くなる。

【００７２】また、上記第１の実施例乃至第５の実施例
は、請求項１６に係る発明の実施例であり、請求項７記
載の光走査装置において、前記検知手段は、同期状態を
検知し、前記光ビームの結像状態を検知しないときに前
記光ビームの結像位置を調整するために用いられる同期
信号を出力するので、光ビームの結像状態の検知精度が
良くなる。

【００７３】本発明の第６の実施例は、請求項１７に係
る発明の実施例である。この第６の実施例の画像形成装
置は、上記第１の実施例乃至第５の実施例のいずれかの
光走査装置を有するものであり、例えば電子写真プロセ
スで画像が形成される。つまり、被走査面７は周知のよ
うに帯電手段により一様に帯電された後にｆθレンズ６
からの光ビームにより露光されて静電潜像が形成され、
この静電潜像が現像手段により現像されて転写手段によ
り転写紙等の転写材に転写される。この第６の実施例に
よれば、光走査装置の光ビームの結像状態の検知精度が
良くなり、画像品質を向上させることが可能となる。

【００７４】

【発明の効果】以上のように請求項１、７〜１６に係る
発明によれば、光ビームの結像状態の検知精度が良くな
る。請求項２に係る発明によれば、光ビームの焦点位置
を主走査方向と副走査方向においてお互いに影響を与え
ることなく一義的に調整することができる。

【００７５】請求項３に係る発明によれば、光ビームの
結像状態の検知精度が良くなる。

【００７６】請求項４に係る発明によれば、安価な素子
で光ビームのウエスト位置を検知することができる。請
求項５に係る発明によれば、安価な素子で主走査方向、
副走査方向それぞれに独立に光ビームのウエスト位置を
検知することができる。請求項６に係る発明によれば、
多面鏡の各面の反射率のばらつきによる検知手段上での
光量ばらつきに起因する検知精度劣化を防ぐことができ
る。請求項１７に係る発明によれば、光走査装置の光ビ
ームの結像状態の検知精度が良くなり、画像品質を向上
させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す概略図である。

【図２】同第１の実施例の光ビーム結像状態検知動作を
説明するための図である。

【図３】同第１の実施例のｔ又は１／Ｐと補正レンズ移
動量との関係を示す特性曲線図である。

【図４】本発明の第２の実施例の光ビーム結像状態検知
動作を説明するための図である。

【図５】本発明の第３の実施例の光ビーム結像状態検知
動作を説明するための図である。

【図６】本発明の第４の実施例の光ビーム結像状態検知
動作を説明するための図である。

【図７】同第４の実施例の光ビーム結像状態検知動作を
説明するための図である。

【図８】本発明の第５の実施例の一部を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１光源３，４補正レンズ５多面鏡６ｆθレンズ７被走査面８検知手段１０、１４〜１６開口１１制御部１２補正レンズを移動させる機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを放射する光源と、この光源から
の光ビームを偏向して被走査面上に集光させる走査光学
系と、この走査光学系により走査される光ビームの結像
状態を検知する検知手段と、光ビームの焦点位置を前記
被走査面上に調整する調整機構とを備えた光走査装置に
おいて、前記調整機構により光ビームの焦点位置を連続
的あるいは所定のピッチで変化させて光ビームの結像状
態を前記検知手段によりモニターし、前記検知手段で光
ビームのウエスト位置近傍を検知することを特徴とする
光走査装置。
【請求項２】請求項１記載の光走査装置において、前記
調整機構は主走査方向、副走査方向の少なくとも一方向
において独立に光ビームの焦点位置を調整する調整手段
であることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の光走査装置におい
て、前記検知手段は主走査方向、副走査方向それぞれに
独立に光ビームのウエスト位置近傍を検知することを特
徴とする光走査装置。
【請求項４】請求項１又は３記載の光走査装置におい
て、前記検知手段は主走査方向に開口を持った形状から
なることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】請求項４記載の光走査装置において、前記
開口は前記検知手段に入射する光ビームを回転軸として
傾けていることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の光走査
装置において、前記光源からの光ビームを偏向する偏向
手段が多面鏡からなり、この偏向手段は光ビームの結像
状態を検知する１サイクル内に用いる偏向面が同一であ
ることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】光ビームを放射する光源と、この光源から
の光ビームを偏向して被走査面上に集光させる走査光学
系と、この走査光学系により走査される光ビームの結像
状態を検知する検知手段と、光ビームの焦点位置を前記
被走査面上に調整する調整機構とを備え、前記検知手段
で光ビームを１ピクセル分検知することを特徴とする光
走査装置。
【請求項８】請求項７記載の光走査装置において、前記
検知手段は連続パルスの光ビームの結像状態を検知する
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項９】請求項７記載の光走査装置において、前記
検知手段は、前記光ビームの主走査方向の結像状態を検
知するための第１のスリットと、前記光ビームの副走査
方向の結像状態を検知するための第２のスリットとを有
することを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】請求項９記載の光走査装置において、前
記第１のスリット及び前記第２のスリットは三角形の開
口を有する単一の部材における前記開口の一部からなる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】請求項７記載の光走査装置において、前
記検知手段は、前記光ビームの主走査方向の結像状態を
検知するための１つのスリットと、前記光ビームの副走
査方向の結像状態を検知するラインセンサとを有するこ
とを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】請求項７記載の光走査装置において、前
記検知手段は、前記光ビームの主走査方向の結像状態を
検知するための第１のスリットと、前記光ビームの副走
査方向の結像状態を検知するための第２のスリットとを
有し、前記調整機構は、まず副走査方向の光ビームスポ
ット径を調整するために副走査方向にパワーを持つ第１
のレンズ素子を調整し、次に主走査方向の光ビームスポ
ット径を調整するために主走査方向にパワーを持つ第２
のレンズ素子を調整することを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】請求項７記載の光走査装置において、前
記検知手段は、前記光ビームの主走査方向及び副走査方
向の各結像状態を検知するための１つのスリットを有
し、前記調整機構は、まず副走査方向の光ビームスポッ
ト径を調整するために副走査方向にパワーを持つ第１の
レンズ素子を調整し、次に主走査方向の光ビームスポッ
ト径を調整するために主走査方向にパワーを持つ第２の
レンズ素子を調整することを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】請求項７記載の光走査装置において、前
記検知手段は、前記光ビームの主走査方向の結像状態を
検知するための第１のスリットと、前記光ビームの副走
査方向の結像状態を検知するための第２のスリットとを
有し、前記調整機構は、まず主走査方向の光ビームスポ
ット径を調整するために主走査方向にパワーを持つ第１
のレンズ素子を調整し、次に副走査方向の光ビームスポ
ット径を調整するために副走査方向にパワーを持つ第２
のレンズ素子を調整することを特徴とする光走査装置。
【請求項１５】請求項７記載の光走査装置において、前
記検知手段は、前記光ビームの主走査方向及び副走査方
向の各結像状態を検知するための１つのスリットを有
し、前記調整機構は、まず主走査方向の光ビームスポッ
ト径を調整するために主走査方向にパワーを持つ第１の
レンズ素子を調整し、次に副走査方向の光ビームスポッ
ト径を調整するために副走査方向にパワーを持つ第２の
レンズ素子を調整することを特徴とする光走査装置。
【請求項１６】請求項７記載の光走査装置において、前
記検知手段は、同期状態を検知し、前記光ビームの結像
状態を検知しないときに前記光ビームの結像位置を調整
するために用いられる同期信号を出力することを特徴と
する光走査装置。
【請求項１７】請求項１〜１６のいずれか１つの請求項
に記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成
装置。