【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ビームを用いて光ビ−ムの位置を調整する画像形成装置に関するもので、レーザー書き込み部を持つプリンタ、複写機、ＦＡＸに応用できる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の従来技術として、特開２０００−１８７１７１公報（特許文献１）に記載された光ビ−ム走査装置が存在する。該公報は、１つの偏向手段で２つの書込み系を走査し、繋ぎあわせる事で、走査幅の広いコンパクトな走査光学系を実現するようにしたものである。
また、特開２０００−２６７０２７公報（特許文献２）に記載された光走査装置及び画像形成装置が存在する。該公報は、２つのビ−ムの繋ぎ目部の副走査方向の位置を検出し、位置を補正するようにしたものである。さらに、光ビーム位置を検出するものとしては、光ビーム位置センサの検出領域のリニアリティーが劣化した部分を使用する際に誤差の多い位置検出となることを防止するよう、そこで光ビーム位置センサの位置検出誤差を光ビームのドット間隔を利用して補正し、検出精度を高めているものがある。なお、これは光ビームのドット間隔精度により精度が決まるため、高精度の光ビーム書き込み（点灯）手段を必要としている。
【０００３】
ここで、特開２０００−２６７０２７公報に記載された光走査装置及び画像形成装置、すなわち「２ビームにより、被走査面上の走査領域を主走査方向に２分割して走査する光走査装置」の内容を、図１３〜図１８を参照にして以下詳細に説明する。
この光走査装置は、図１３に示すように、第１書込系と第２書込系とを有する。
第１書込系について説明すると、「光源」としての半導体レーザ１−１からは画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームが射出する。射出したビームはカップリングレンズ２−１のコリメート作用により平行ビームとされ、シリンダレンズ３−１により副走査方向にのみ収束傾向を与えられ、「偏向手段」としてのポリゴンミラー４の１の偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像する。ポリゴンミラー４の回転により等角速度的に偏向されたビームは「結像手段」としてのｆθレンズを構成するレンズ５−１、６−１を透過し、ミラー７−１、８−１および折り返しミラー９−１により順次反射され、光導電性の感光体１０の感光面（被走査面の実体をなす）上にビームスポットを形成し、感光体１０の第１走査領域Ｓ１を等速的に走査する。第２書込系は「第１書込系」を、ポリゴンミラー４の回転軸を中心に１８０度回転させた位置に配置されている。「光源」としての半導体レーザ１−２からは画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームが射出し、カップリングレンズ２−２により平行ビームとされ、シリンダレンズ３−２により副走査方向にのみ収束傾向を与えられてポリゴンミラー４の別の偏向反射面の近傍に主走査方向に長い線像として結像する。ポリゴンミラー４の回転により等角速度的に偏向されたビームは「結像手段」としてのｆθレンズを構成するレンズ５−２、６−２を透過し、ミラー７−２、８−２および折り返しミラー９−２により順次反射されて感光体１０の感光面上にビームスポットを形成し、感光体１０の第２走査領域Ｓ２を等速的に走査する。
【０００４】
第１、第２書込系は、光学的に等価である。第１、第２書込系による書き込みは、第１、第２走査領域Ｓ１、Ｓ２の接合部、即ち、全走査領域の中央部Ｓ０を起点として、互いに逆方向、即ち、走査領域の両端部側へ向かって行われる。第１および第２書込系はそれぞれ同期検知ユニット１１−１、１１−２を有する。各同期検知ユニット１１−１、１１−２は各走査ビームの画像領域外に設けられ、１走査毎に各走査ビームの走査開始のタイミングを決定する。図示されない「書込制御回路」は決定されたタイミングに従い、書込開始位置（上述の全走査領域の中央部Ｓ０）から書込を開始する。このように各走査ビームの書込開始位置Ｓ０が互いに共通で、同期検知ユニットにより良好に制御されるので、各走査ビームの主走査方向のつぎ目部分を、容易且つ良好に整合させることができる。上記第１、第２走査領域Ｓ１、Ｓ２は、互いに１本の直線として連結されるべきもので、設計的には「装置空間に固定的」に設定される。このように装置空間に固定的に設定された理想の走査線は、被走査面上の「２ビームにより同時に走査されるべき線」であり「被走査面軸」である。即ち、第１、第２走査領域Ｓ１、Ｓ２は理想的には「ともに被走査面軸に合致し、前記中央部Ｓ０で互いに連結しあう」べきものである。
図１４は、図１３に示す光走査装置を、ポリゴンミラー４の回転軸方向から見た状態を示している。前述の「ビーム偏向面」は、図１４に於いて、図面に平行な面である。図１５は、図１４の状態を、被走査面の実体をなす感光体１０の軸方向から見た状態を示している。図１４に示されていないが、光走査装置は「ほこり等の付着」を防止するため光学箱内部に密閉され、精度良く固定、配置されている。
【０００５】
図１５において、符号１２−１、１２−２は上記光学箱に形成されたビーム射出用開口をふさぐ「防塵ガラス」を示している。図１６に示すように、第１書込系におけるミラー７−１、８−１は「空間的に副走査方向（図の上下方向）に重なりあう」ように配備される。ミラー７−１、８−１の「ビーム偏向面に対する傾き角」を図の如く角：α、β（ともにビーム偏向面から計り、時計回りを「正」、反時計回りを「負」とする）とすると、傾き角：α、βは関係：｜α−β｜＝９０度を満足している。即ち、ミラー７−１、８−１は所謂「ダハミラー」を構成し、ミラー７−１、８−１で順次に反射された偏向ビームが掃引する面は「ビーム偏向面と平行」になる。第２書込系におけるミラー７−２、８−２も同様に構成されている。
第１および第２書込系により共通の走査線（「被走査面軸」）を等価に走査できるためには、一般に、第１、第２書込系の光軸が被走査面軸（感光体１０の軸と平行である）に直角に設定され、各書込系の結像手段の光路長が等しい関係に有る必要がある。このようになっていれば、ビームスポット径が均一で良好な走査を実現でき、良好な画像を得ることが出来る。上に説明した例では、結像手段はｆθレンズで構成される。図１７に示すように、レンズ５−１、６−１で構成されるｆθレンズの光軸は、被走査面軸Ｓに対して傾き角：θ１を有し、レンズ５−２、６−２で構成されるｆθレンズの光軸は、被走査面軸Ｓに対して傾き角：θ２を有する。
そこで、これら各ｆθレンズの光軸を被走査面軸Ｓに直交させるために、２枚のミラー（第１書込系においてミラー７−１、８−１、第２書込系においてミラー７−２、８−２）が設けられている。第１書込系において、ｆθレンズの光軸が「ミラー７−１に対してビーム偏向面内で」なす角：γ１と、上記光軸が被走査面軸Ｓに対してなす角：θ１とは、
｜θ１｜＋２｜γ１｜＝９０°
を満足する。同様に、第２書込系において、ｆθレンズの光軸が「ミラー７−２に対してビーム偏向面内で」なす角：γ２と、上記光軸が被走査面軸Ｓに対してなす角：θ２とは、
｜θ１｜＋２｜γ１｜＝９０°
を満足する。このようにして、各ｆθレンズの光軸に合致するビームの主光線は、ミラー８−１あるいはミラー８−２に反射されたのち（ビーム偏向面に射影すると）ビーム偏向面に射影された被走査面軸に直交する。ミラー８−１、８−２で反射された各ビームを、折り返しミラー９−１、９−２で副走査方向に折り返して、最終的に各ビーム被走査面軸Ｓに直交させる。
【０００６】
図１７に示したのは、図１３以下に即して説明している光学配置に関するものであり、θ１＝θ２、γ１＝γ２の場合である。第１および第２書込系の配置は図１７の場合に限らない。図１８は別の配置例を示している。図１８の光学配置は、θ１≠θ２、γ１≠γ２とした例である。この場合、第１書込系と第２書込系の「走査する長さ」は同一にならない。角：γ１、γ２はそれぞれ、角：θ１、θ２に応じて一義的に定まる。そして、角：θ１、角：θ２に応じて第１、第２書込系の走査長さが定まる。従って、角：θ１、θ２を最適な値に設定することにより、有効走査幅を最も広く取ることが出来る。このように、１つのポリゴンで、２つの書込み系を走査し、画像のほぼ中央部から光ビ−ム走査を開始し、主走査方向に光ビ−ムを繋ぎ合わせる方式が提案されており、低コストで、コンパクトな広幅対応の書込み系が達成されている。
また、「２ビームにより、被走査面上の走査領域を主走査方向に２分割して走査する光走査装置」は、第１、第２書込系の走査ビームの走査線が理想的に被走査面軸に合致すべきものであるため、第１、第２書込系の光学配置が、組立て後、各書込系の走査ビームが被走査面軸に合致した状態となるように調整されて、２つの書込系の走査ビームを精度良く繋ぎ合せて１つの走査線の走査を行っている。
【特許文献１】特開２０００−１８７１７１公報
【特許文献２】特開２０００−２６７０２７公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、特開２０００−２６７０２７公報に示す上記従来技術は、使用の初期に、各書込系の走査ビームが被走査面軸に合致した状態が保たれているが、光走査装置を搭載した画像形成装置の機内温度上昇や偏向手段の発熱等で、光学系ハウジングの熱膨張やそれに伴うミラーや他の光学素子の姿勢変化などにより、各書込系の走査ビームの走査位置が副走査方向にずれる現象が発生するため、走査位置のずれ量を検出して自動的に補正するよう、高精度の位置センサを必要としていた。また、繋ぎ目のずれを調整するに当たり、２本の光ビームの位置（書き込み開始位置）を正確に検出し、容易に調整できることが重要となっている。
そこで本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、２本の光ビームの主、副方向の繋ぎ目のずれ調整を高精度かつ容易にする画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、感光体上に２本の光ビームを繋げて主走査方向に分割して走査する画像形成装置において、各光ビ−ムに対応して光ビームの基準位置を検出する同期検知手段と、同期検知手段から、画像書き出し位置までの間にドットを点灯させかつドット点灯位置と画像書き出し位置を変更させる光ビ−ム点灯手段と、前記点灯されたドットの位置を検出する位置センサと、前記位置センサのアナログ信号を増幅する増幅器と、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣと、ＡＤＣのデジタル出力信号に応じて前記光ビ−ム点灯手段にドット点灯位置と画像書き出し位置変更量を決める信号を出力する制御部を有し、前記位置センサ上のドット位置検出精度の変更を可能にするよう構成した画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、検出精度の変更を増幅器の増幅度又はＡＤＣの基準（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）電圧を変更して行い、前記増幅度又はＡＤＣの基準電圧の変更前と後の比と対応する位置センサ信号によって位置センサ上のドット点灯位置を検出する手段を備えた請求項１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、位置センサ上のドット点灯位置を検出する手段により、検出精度の異なる複数の位置センサ上のドット点灯位置調整手段を設け、位置センサ上のドット点灯位置検出精度が主走査、副走査方向で異なることを可能とした請求項２記載の請求項画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、位置センサ上のドット点灯位置を検出する手段による検出精度の変更により、検出範囲が増減する位置センサ上のドット点灯位置調整において粗調整（検出精度 低、検出範囲 大）と微調整（検出精度 高、検出範囲 小）を設けた請求項２記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の１実施例の概略図を示し、図２は図１における光ビームの光路を示す概略図である。
なお、図中、図１３〜図１８と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
まず２次元位置センサを使用した光ビーム（レーザービーム）位置調整の概要を説明し、その後２次元位置センサ上のレーザービームのドット位置とＡＤＣ出力の関係、その関係を利用したレーザービーム位置調整方法を説明する。レーザービームの調整方法は主走査、副走査の２方向有るが本発明に関連する所は両方とも同じなので主走査方向を主に説明し、副走査方向は必要な時のみ説明する。
光ビーム位置調整において、第１書込み系によるレーザービームは、図１、図２に示すごとく、ポリゴンミラ−４の回転によって偏向され、まず仮想感光体面上に配置された同期検知板１１−１に入射する。この時、レーザービームは図７のＬＤ点灯信号（ａ）に見られる様に、連続点灯の状態で同期検知に入射する。同期検知に連続点灯のレーザービームが入射すると、レーザービームの水平同期をとるための同期検知信号（ｂ）が発生し、ＬＤ点灯信号は一旦ＯＦＦになりＬＤは消灯する。また、同期検知板１１−１内には、図６に示すように同期検知センサ１１−１−１、同期検知センサから、画像書き出し開始位置までの間に配置された２次元の位置センサ１１−１−２が配置されている。本例では、同一の基板上に配置されているが、同期検知から、画像書き出し位置までの間であれば、同一基板上でなくても良い。
２次元の位置検出素子は、本例では、２次元ＰＳＤを用いる構成となっている。図３に簡略（１次元）化したＰＳＤの原理図を示す。レーザービーム（スポット光）が入射すると電荷が発生し、その電荷は電圧ＶＲにより光電流として電極Ｔ１、Ｔ２に出力される。電流値は光スポットと電極間の距離（抵抗値）に逆比例して分割され取り出される。第２書き込み系に付いても、同期検知板１１−２とそれに含まれる同期検知センサ１１−２−１、位置センサ１１−２−２が配置されている。
【００１０】
図４は信号関連のブロック図である。図５は図４の電流変換部、加算部、減算部の各回路と除算部ＤＩＶ１、ＡＤＣを示す。制御部は、図４、図５のごとく構成されており、主走査方向の位置検出を担当する電流電圧変換回路１ＣＨ分はオペアンプＯＰ１、抵抗器Ｒ１、コンデンサＣ１により構成され、もう一方のチャンネルはオペアンプＯＰ２、抵抗器Ｒ２、コンデンサＣ２により構成されている。また、加算回路はオペアンプＯＰ３、抵抗器Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５により構成されており、減算回路はオペアンプＯＰ３、抵抗器Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０により構成されている。更に、処理において、加算部、減算部の出力値は除算部で除算された後、ゲイン可変の増幅器ＰＧＡ１に入力されており、ゲインの変更は制御部からのデジタル信号ＤＡにより行っており、ＰＧＡの出力はＡＤＣでデジタル値ＤＸ１に変更された後、制御部に入力されるよう構成されている。
この制御部に入力された（位置センサ上のドット点灯位置に対応している）値により、光ビーム点灯手段にドット点灯位置移動量を決める信号を与え、後述する方法で画像書き込み開始位置の調整を行う。副走査方向の検出位置を担当する分に付いては主走査方向を担当する分と回路がほぼ同じなので省略する。異なる点はゲイン可変の増幅器ＰＧＡ１が無く、ＡＤＣ１の基準電圧ＶＲ１＋とＶＲ１−が一定であり、ＤＡＣ１、２が無いことである。副走査方向を示すデジタル値はＤＹ１である。なお第１、２書き込系に対応して図４、図５に示す手段が各１個づつ計２個設けられている。
【００１１】
図６、図７は同期検知、位置センサ、レーザービームのドットと各信号の関係を示すものである。第１書込系と第２書込系が書かれているが、片方の説明だけで解る場合は第１書込系について説明する。
ＬＤが一旦消灯した後、同期検知信号から所定の画素クロック数（本例ではＮ０、クロック）後に再度ＬＤが点灯し、位置センサの上で１ドットを生成する。このことにより、位置センサの上で、レーザービームは等価的に静止している状態になり、主走査及び副走査のレーザービームの点灯位置を同時に検出する事が可能となる。画素クロック（ｃ）は同期検知信号を基準として発生し、同期検知から所定のクロック数後（本例ではＮｇクロック）に画像デ−タに基づいた変調を開始する。
変調を開始すると、第１書き込系の位置センサ１１−１−２は信号ＩＸ１−１、ＩＸ１−２、ＩＹ１−１、ＩＹ１−２を出力し、その値は図４、図５に示す値と対応している。また、制御部の入力へＤＸ１、ＤＸ２が入力することにより主副の位置センサ上のレーザービームの点灯位置を制御部が認識する。一方、第２書込系においては、走査方向が逆になるだけで、第１書込系と動作は同じになり、位置の検出が行われる。
【００１２】
次に、図８、図９、図１０に、同期検知の温度上昇による信号遅延や書込系の温度上昇による主方向、及び副走査方向にドットがずれた場合の概念図を示す。
まず、主走査方向のずれについて説明すると、レーザービームが同期検知に入射するまで、レーザービ−ムは連続点灯している。常温の場合は図６、図７（図９（ｂ））に示したように、同期検知に入射したとほぼ同時（実際にはタイムラグは０ではない）に同時検知信号が発生し、図９（ｃ）に示す温度上昇した場合は、Δｔ（距離換算でΔＸ１）だけ同期検知信号の発生が遅延してしまう現象が発生するところを示している。また、レンズ系の温度上昇によって倍率が変化し主走査方向にドットがずれてしまう現象も重なってくる。ここで、同期検知信号が遅延すると、同期検知を基準として所定のクロック（Ｎｇ）後に書き出しを開始する為、画像の書き出し位置もΔＸ１だけのずれが生じ、位置センサ上のドット位置もΔＸ１だけずれる事になる。光学系の倍率誤差の影響を考慮すると、位置センサ上のずれ量と、書き出し位置でのずれ量は同一ではなくなるが、ここでは、簡略化の為に省略する。
１例として、ΔＸ１だけ主走査方向にずれた場合の補正方法の例を図１０に示す。図１０（ａ）は正規のずれの無い場合のドット位置である。図１０（ｂ）はΔＸ１だけずれた場合のドット位置を示す。ΔＸ１だけドットが２次元位置検出素子上でずれたとすると、図９（ｃ）に示すごとく、Ｎ＊Ｐ−ΔＸ１の距離に相当する画素クロックの位相を図示していないレーザービーム点灯制御部により遅らせる。ここでＮは Ｎ＊Ｐ＞ΔＸ１になる最小の整数、Ｐはビ−ムのピッチ間隔とする。これにより、正規のドット位置の４番目の画素と（ｃ）の１番目の主走査方向のドット位置が同一になる。
次に、図９（ｄ）に示すように、Ｎドット（本例では３ドット）を先頭ドットの前に追加して、さらに画像デ−タ−をＮドット前側にずらす処理が行われる。
実際には、同期検知信号から書き出し位置までのクロック数（Ｎｇ）をＮｇ−Ｎとすることと同じになる。以上の処理を第２書込系にも同様に行うことで、主走査方向の繋ぎ目を所定の位置に合わせることができる。
【００１３】
次に、副走査方向の補正について説明する。図８において、第１書込系では、副走査方向にΔＹ１、第２書込系ではΔＹ２のずれが、２次元位置検出素子上で検出される。これに対応して、書き出し位置においてもそれぞれΔＹ１、ΔＹ２のずれが発生し、相対的には、ΔＹだけレーザービームが副走査方向に離れる。なお、副走査方向へのずれの発生要因としては、ハウジングの熱膨張などによって、ミラ−等の光学部品の位置が微妙に変位してしまうことが主な原因として上げられる。ここで、図１のスッテッピングモ−タ１４は、上記の検出された副走査方向のずれに対応する量だけ回転して折り返しミラ−の角度を変位させ、副走査方向のずれ補正を行っている。
【００１４】
図１１に基づき、位置センサ上のドット点灯位置と位置調整において、２本のレーザービームを繋げて１本の走査線を構成する際、画像書き込み開始点が隣り合っている場合について説明する。隣り合った開始点の２つのドットは、規定の間隔をもって書き込みが行われる様設計されているが構造体や構成部品のバラツキによって、所望の間隔にならない。６００ＤＰＩの書き込みの場合、規定の間隔は４２．３μｍである。たとえば、所望の間隔を４２．３μｍ±２０μｍとし初期に調整しても、温度変化や経時により間隔が１００μｍへと変化してしまう場合である。
ここで、調整は粗調整、微調整の２段階に分けて行われている。粗調整の場合は位置センサ上のドット点灯位置検出精度は低いが、位置センサの全領域２０００×２０００μｍに渡って検出できる標準検出精度状態にする。粗調整によってドット点灯位置が（１０００×１０００μｍ領域に有る）目標値に接近した後は、微調整により目標値に一致させる。
位置センサ上のドット点灯位置が目標値のある１０００×１０００μｍ領域の外側（２０００×２０００μｍ内）にある場合（図１１のＰ２）は増幅器のゲインを標準値１（説明を簡単にするための相対値。１である必然性は無い）とし、その領域を（高精度領域を内側に含む）標準精度領域とさせる。位置センサの検出領域２０００×２０００μｍ（標準精度領域）において、ゲイン１の増幅器の出力電圧やＡＤＣ１の出力を含む回路の各部がリニアな（飽和していない）動作をするよう構成されている。
位置センサ上のドット点灯位置が目標値のある１０００×１０００μｍ領域にある場合（図１１のＰ２）は増幅器のゲインを２（説明を簡単にするための相対値。２である必然性は無い）とし、その領域を高精度領域とさせる。
なお１０００×１０００μｍ領域はゲインの変更により標準精度領域または高精度領域としても使用できる。増幅度を２とした場合、ドット点灯位置が高精度領域の内側にある時のみ前記回路の各部がリニアな動作をする（外側にあるときはリニアな動作は保証されていない）。高精度領域と標準精度領域の境界近傍にリニア動作する、しないの境目がある。ここでリニアな動作とは、位置センサ上のドット点灯位置と回路上の信号値とが一義的に関連づけられる範囲での動作である。
アナログのセンサ信号に対応した値である増幅器の出力値はＡＤＣ１へ入力され、デジタル値に変換される。１０ｂｉｔＡＤＣ、基準電圧ＶＲ１＋とＶＲ１−の差を２Ｖとすると、少なくとも約１．９５ｍＶ（２Ｖ÷１０２４）に相当する位置センサ上の距離の誤差が発生する。ドット点灯位置の変化に対応した増幅器の出力値変化が大きければＡＤＣ１での量子化誤差は小さくなるが、ドット点灯位置が検出できる範囲（高感度領域に対応）は狭くなる。位置センサの全領域２０００×２０００μｍのどこにドット点灯位置があっても増幅器の出力変化範囲が基準電圧ＶＲ１＋とＶＲ１−間にしてある状態が標準精度状態である。
位置検出精度は上記ＡＤＣ１の１ｂｉｔに対応した、位置センサ上の距離が小さければ小さいほど、高精度となる。１ｂｉｔに対応した距離が検出の分解能となる。よってＡＤＣ１の前段のＰＧＡ１のゲインを大にすると、高精度の検出が出来る。しかしゲインが大きいと、ドット点灯位置が中央から離れていると、上記ＡＤＣの基準電圧の範囲を超えてしまう。
【００１５】
図１２は位置センサ中央からドット点灯位置までの距離と増幅器の出力電圧の関係を示すものである。主走査、副走査共に同じである。なお、値は出力電圧が正のところに対応したものを示し、増幅器やＡＤＣ１が電源電圧、デバイス特性によって飽和する状態は示していない。電圧の範囲が２Ｖとしているため、位置センサの第１象元に対応する図１２の最大電圧は１Ｖとなっている。実線ａは増幅器のゲインが１、高精度の場合、破線分ａ’は関係が直線であった場合の仮定を示す。実線ｂは増幅器のゲインが２、標準精度の場合、破線分ｂ’は関係が直線であった場合の仮定を示す。高精度の場合１０００μｍで上限の１Ｖに達している。標準精度の場合０．５Ｖであり２０００μｍで上限の１Ｖに達している。
微調整の場合、ＡＤＣ１出力信号から位置を確定するには、制御部にある高精度領域（ゲインが２）の出力信号、位置テーブルを参照することにより行う。そのテーブルには出力信号が１０ｂｉｔの場合０〜１０２３までの１０２４個の値に対する位置（位置センサ中央からの距離）に対応した値が用意されＮＶＲＡＭに保持されている。粗調整の場合は、位置を検出するには、上記微調整で使用した位置テーブルを参照して得た値を２倍にして使用する。
精度を変更するために増幅器のゲインを変更する方法を説明した。別の方法としてＡＤＣ１の基準電圧（ＶＲ＋、ＶＲ−）を変更する方法がある。基準電圧の差（ＶＲ＋―ＶＲ−）を元の状態（標準精度）から小さくすること（１／２にする）が増幅器のゲインを増加（２倍にする。感度を上げる）させることに対応する。
ゲインでの変更と同様、標準精度において位置を検出する場合、位置テーブルを参照して得た値を２倍して使用する。
画像書き出し位置を調整するために、位置センサのドット点灯位置を調整することになる。そのドット点灯位置を調整するにあたり、まず粗調整を行った後微調整を行う。
今までの説明では主走査方向、副走査方向について位置検出精度の異なる回路手段を使用していた。出力された画像（コピー画像等）から見て、副走査方向の繋ぎ目精度は主走査方向の精度より低くても（位置誤差が大でも）実用上問題ないことがある故である。その場合、前記したように図５におけるゲイン可変の増幅器ＰＧＡ１はゲイン固定の増幅器でよい。またＡＤＣ１の基準電圧は一定でよい。したがってゲイン変更のための信号ＤＡを発生させる機能は省略できる。またＡＤＣ１の基準電圧を変更するためのＤＡＣ１、２やＤＲ１＋、ＤＲ１−を発生させる機能も必要なくなる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、位置検出精度を変更し必要とする精度が確保できるため、光ビームのドット点灯位置を高精度で検出できる。
請求項２によれば、位置検出精度の変更を増幅器のゲイン又はＡＤＣの基準電圧変更により行っているので、高速、高精度に位置検出精度の変更が出来る。
請求項３によれば、主走査、副走査方向で必要とする精度に応じた、位置検出手段を設けているので、無駄が無く低コストで必要とする位置検出が出来る。
請求項４によれば、位置検出精度、範囲の組み合わせにより粗調整、微調整をするので、必要とする精度、範囲が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の１実施例を示す概略図である。
【図２】図１における光ビームの光路を示す概略図である。
【図３】簡略（１次元）化したＰＳＤを示す原理図である。
【図４】信号関連を示すブロック図である。
【図５】図４の電流変換部、加算部、減算部の各回路と除算部ＤＩＶ１、ＡＤＣを示す概略図である。
【図６】同期検知、位置センサ、レーザービームのドットと各信号の関係を示す概念図である。
【図７】同期検知、位置センサ、レーザービームのドットと各信号の関係を、図６と異なる他の状態で示す概念図である。
【図８】同期検知の温度上昇による信号遅延や書込系の温度上昇による主方向、及び副走査方向にドットがずれた場合の状態を示す概念図である。
【図９】同期検知の温度上昇による信号遅延や書込系の温度上昇による主方向、及び副走査方向にドットがずれた場合の状態を、図８と異なる他の状態で示す概念図である。
【図１０】同期検知の温度上昇による信号遅延や書込系の温度上昇による主方向、及び副走査方向にドットがずれた場合の状態を、図８、図９と異なる他の状態で示す概念図である。
【図１１】位置センサ上のドット点灯位置と位置調整において、２本のレーザービームを繋げて１本の走査線を構成する際、画像書き込み開始点が隣り合っている場合についての説明図である。
【図１２】位置センサ中央からドット点灯位置までの距離と増幅器の出力電圧の関係を示す説明図である。
【図１３】従来の光走査装置を示す概略図である。
【図１４】図１３に示す光走査装置を、ポリゴンミラーの回転軸方向から見た状態を示す概略図である。
【図１５】図１４の状態を、被走査面の実体をなす感光体の軸方向から見た状態を示す概略図である。
【図１６】図１５における第１書込系のミラーの配備状態を示す概略図である。
【図１７】ｆθレンズの光軸の構成配置を示す概略図である。
【図１８】図１７と別の構成配置例を示す概略図である。
【符号の説明】
１１−１−１ 同期検知センサ（同期検知手段）
１１−１−２ 位置センサ
１１−２−１ 同期検知センサ（同期検知手段）
１１−２−２ 位置センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that adjusts the position of a light beam using a plurality of light beams, and relates to a technique applicable to a printer, a copying machine, and a facsimile having a laser writing unit.
[0002]
[Prior art]
As a prior art of the present invention, there is an optical beam scanning device described in JP-A-2000-187171 (Patent Document 1). This publication is to realize a compact scanning optical system having a wide scanning width by scanning and joining two writing systems by one deflection means.
Further, there is an optical scanning device and an image forming device described in JP-A-2000-267027 (Patent Document 2). In this publication, the position of a joint portion between two beams in the sub-scanning direction is detected, and the position is corrected. Furthermore, the position of the light beam position sensor is used to detect the position of the light beam so as to prevent the position detection with a large amount of error from occurring when using a portion where the linearity of the detection area of the light beam position sensor has deteriorated. In some cases, the detection error is corrected using the dot interval of the light beam to increase the detection accuracy. Since the accuracy is determined by the dot interval accuracy of the light beam, a high-precision light beam writing (lighting) means is required.
[0003]
Here, the optical scanning apparatus and the image forming apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-267027, that is, the “optical scanning apparatus that scans a scanning region on a surface to be scanned by dividing the scanning region into two in the main scanning direction by two beams” are described. The contents will be described in detail below with reference to FIGS.
This optical scanning device has a first writing system and a second writing system, as shown in FIG.
Describing the first writing system, a laser beam intensity-modulated in accordance with an image signal is emitted from the semiconductor laser 1-1 as a “light source”. The emitted beam is converted into a parallel beam by the collimating action of the coupling lens 2-1 and given a tendency to converge only in the sub-scanning direction by the cylinder lens 3-1. An image is formed near the surface as a line image long in the main scanning direction. The beam deflected at a constant angular velocity by the rotation of the polygon mirror 4 passes through the lenses 5-1 and 6-1 constituting the fθ lens as “imaging means”, and the mirrors 7-1 and 8-1 and the return mirror The beam spot is sequentially reflected by 9-1 and forms a beam spot on the photosensitive surface of the photoconductive photoreceptor 10 (actually, the surface to be scanned), and scans the first scanning area S1 of the photoreceptor 10 at a constant speed. I do. The second writing system is arranged at a position obtained by rotating the “first writing system” by 180 degrees around the rotation axis of the polygon mirror 4. A semiconductor laser 1-2 as a “light source” emits a laser beam whose intensity is modulated in accordance with an image signal, is converted into a parallel beam by a coupling lens 2-2, and is converted into a parallel beam by a cylinder lens 3-2. Is converged, and is formed as a long linear image in the main scanning direction near another deflecting reflection surface of the polygon mirror 4. The beam deflected at a constant angular velocity by the rotation of the polygon mirror 4 passes through lenses 5-2 and 6-2 constituting an fθ lens as “imaging means”, and mirrors 7-2 and 8-2 and a return mirror The beam is sequentially reflected by 9-2 to form a beam spot on the photosensitive surface of the photoconductor 10, and the second scanning area S2 of the photoconductor 10 is scanned at a constant speed.
[0004]
The first and second writing systems are optically equivalent. The writing by the first and second writing systems is performed in a direction opposite to each other, that is, at both ends of the scanning area, starting from the junction of the first and second scanning areas S1 and S2, that is, the center S0 of the entire scanning area. Done towards the side. The first and second writing systems have synchronization detection units 11-1 and 11-2, respectively. Each of the synchronization detection units 11-1 and 11-2 is provided outside the image area of each scanning beam, and determines the timing of starting scanning of each scanning beam for each scanning. A “write control circuit” (not shown) starts writing from the write start position (the above-described central portion S0 of the entire scanning area) in accordance with the determined timing. As described above, since the writing start positions S0 of the respective scanning beams are common to each other and are well controlled by the synchronization detection unit, the joints of the respective scanning beams in the main scanning direction can be easily and well aligned. . The first and second scanning areas S1 and S2 are to be connected to each other as one straight line, and are set to be "fixed to the apparatus space" in design. The ideal scanning line fixedly set in the apparatus space as described above is the “line to be scanned simultaneously by two beams” on the surface to be scanned and the “scanning surface axis”. That is, the first and second scanning regions S1 and S2 should ideally be "both coincide with the scanning surface axis and are connected to each other at the central portion S0".
FIG. 14 shows the optical scanning device shown in FIG. 13 as viewed from the direction of the rotation axis of the polygon mirror 4. The aforementioned “beam deflection surface” is a surface parallel to the drawing in FIG. FIG. 15 shows the state of FIG. 14 as viewed from the axial direction of the photoreceptor 10, which is the substance of the surface to be scanned. Although not shown in FIG. 14, the optical scanning device is hermetically sealed inside the optical box to prevent “attachment of dust and the like”, and is fixed and arranged with high accuracy.
[0005]
In FIG. 15, reference numerals 12-1 and 12-2 denote “dust-proof glass” that covers a beam emission opening formed in the optical box. As shown in FIG. 16, the mirrors 7-1 and 8-1 in the first writing system are arranged so as to “overlap spatially in the sub-scanning direction (vertical direction in the figure)”. As shown in the figure, the “tilt angles of the mirrors 7-1 and 8-1 with respect to the beam deflecting surface” are α and β (both are measured from the beam deflecting surface, and clockwise is “positive” and counterclockwise is “negative”. ), The inclination angles: α and β satisfy the relationship: | α−β | = 90 degrees. That is, the mirrors 7-1 and 8-1 constitute a so-called "Dach mirror", and the surface on which the deflecting beam sequentially reflected by the mirrors 7-1 and 8-1 sweeps is "parallel to the beam deflecting surface". The mirrors 7-2 and 8-2 in the second writing system have the same configuration.
In order that the common scanning line (“scanned surface axis”) can be equivalently scanned by the first and second writing systems, the optical axes of the first and second writing systems are generally set to the scanning surface axis (photosensitive axis). (Parallel to the axis of the body 10) and the optical path lengths of the imaging means of each writing system need to be in the same relationship. With this configuration, it is possible to achieve good scanning with a uniform beam spot diameter and obtain a good image. In the example described above, the imaging means is constituted by an fθ lens. As shown in FIG. 17, the optical axis of the fθ lens composed of the lenses 5-1 and 6-1 has an inclination angle θ1 with respect to the scanning surface axis S, and the lenses 5-2 and 6-2. Has an inclination angle: θ2 with respect to the scanning surface axis S.
Therefore, in order to make the optical axis of each fθ lens orthogonal to the scanning surface axis S, two mirrors (mirrors 7-1 and 8-1 in the first writing system and mirrors 7- and 8-1 in the second writing system) are used. 2, 8-2) are provided. In the first writing system, the angle formed by the optical axis of the fθ lens “with respect to the mirror 7-1 in the beam deflection plane”: γ1, and the angle formed by the optical axis with respect to the scanning plane axis S: θ1. Is
| Θ1 | +2 | γ1 | = 90 °
To be satisfied. Similarly, in the second writing system, the angle formed by the optical axis of the fθ lens “with respect to the mirror 7-2 in the beam deflection plane”: γ2, and the angle formed by the optical axis with respect to the scanning plane axis S : What is θ2?
| Θ1 | +2 | γ1 | = 90 °
To be satisfied. In this manner, the principal ray of the beam that coincides with the optical axis of each fθ lens is reflected by the mirror 8-1 or 8-2 (when projected onto the beam deflecting surface) and projected onto the beam deflecting surface. It is orthogonal to the scanning plane axis. Each beam reflected by the mirrors 8-1 and 8-2 is turned back in the sub-scanning direction by the turning mirrors 9-1 and 9-2, and finally orthogonal to the beam scanning surface axis S.
[0006]
FIG. 17 relates to the optical arrangement described with reference to FIG. 13 et seq., Where θ1 = θ2 and γ1 = γ2. The arrangement of the first and second writing systems is not limited to the case of FIG. FIG. 18 shows another arrangement example. The optical arrangement in FIG. 18 is an example in which θ1 ≠ θ2 and γ1 ≠ γ2. In this case, the “scan length” of the first writing system and the second writing system are not the same. The angles γ1 and γ2 are uniquely determined according to the angles θ1 and θ2, respectively. Then, the scanning length of the first and second writing systems is determined according to the angle: θ1 and the angle: θ2. Accordingly, by setting the angles θ1 and θ2 to optimal values, the effective scanning width can be maximized. As described above, there has been proposed a method in which two writing systems are scanned by one polygon, light beam scanning is started from a substantially central portion of an image, and light beams are connected in the main scanning direction. A low-cost, compact, wide-width writing system has been achieved.
Further, the “optical scanning device that scans the scanning area on the surface to be scanned by dividing the scanning area into two in the main scanning direction by two beams” is ideally such that the scanning lines of the scanning beams of the first and second writing systems are ideally scanned. Since it should match the scanning plane axis, the optical arrangement of the first and second writing systems is adjusted after assembly so that the scanning beam of each writing system matches the scanning plane axis. The scanning of one scanning line is performed by connecting scanning beams of two writing systems with high accuracy.
[Patent Document 1] JP-A-2000-187171
[Patent Document 2] JP-A-2000-267027
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-267027, the state in which the scanning beam of each writing system coincides with the axis of the surface to be scanned is maintained at the beginning of use. The scanning position of the scanning beam of each writing system is sub-scanned due to the thermal expansion of the optical system housing and the resulting change in the attitude of the mirrors and other optical elements due to the rise in the temperature inside the image forming apparatus and the heat generated by the deflecting means. Since a phenomenon of deviation in the direction occurs, a high-precision position sensor is required to detect and automatically correct the amount of deviation of the scanning position. Further, in adjusting the displacement of the joint, it is important that the positions (writing start positions) of the two light beams can be accurately detected and easily adjusted.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus which can accurately and easily adjust a displacement of a joint between main and sub directions of two light beams. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, according to the present invention, in an image forming apparatus in which two light beams are connected on a photoreceptor and divided and scanned in a main scanning direction, each of the light beams corresponds to an optical beam. Synchronous detecting means for detecting the reference position of the light beam and lighting the dots between the synchronous detecting means and the image writing position, and changing the dot lighting position and the image writing position. A position sensor for detecting the position of the lit dot; an amplifier for amplifying an analog signal of the position sensor; an ADC for converting the analog signal into a digital signal; and the optical beam according to a digital output signal of the ADC. A control unit for outputting a signal for determining a dot lighting position and an image writing position change amount to the system lighting unit, and configured to enable a change in dot position detection accuracy on the position sensor. The most important features of the image forming apparatus.
In the invention according to claim 2, the detection accuracy is changed by changing the amplification degree of the amplifier or the reference voltage of the ADC, and the position corresponding to the ratio before and after the change of the amplification degree or the reference voltage of the ADC. A main feature of the image forming apparatus according to claim 1, further comprising means for detecting a dot lighting position on the position sensor by a sensor signal.
According to the third aspect of the present invention, the means for detecting the dot lighting position on the position sensor is provided with dot lighting position adjustment means on a plurality of position sensors having different detection accuracy, and the dot lighting position detection accuracy on the position sensor is mainly controlled. The main feature of the present invention is an image forming apparatus according to claim 2, wherein the image forming apparatus can be different in the scanning and sub-scanning directions.
According to the fourth aspect of the present invention, coarse adjustment (low detection accuracy, large detection range) in dot lighting position adjustment on the position sensor whose detection range is increased or decreased by changing the detection accuracy by means for detecting the dot lighting position on the position sensor. ) And fine adjustment (high detection accuracy, small detection range) are the main features of the image forming apparatus according to claim 2.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical path of a light beam in FIG.
In the drawings, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 13 to 18 represent the same components.
First, the outline of light beam (laser beam) position adjustment using a two-dimensional position sensor will be described, and then the relationship between the dot position of the laser beam on the two-dimensional position sensor and the ADC output, and a laser beam position adjustment method using the relationship Will be described. There are two methods of adjusting the laser beam, the main scanning and the sub-scanning. However, since the portions related to the present invention are the same, the main scanning direction will be mainly described, and the sub-scanning direction will be described only when necessary.
In the light beam position adjustment, the laser beam by the first writing system is deflected by the rotation of the polygon mirror-4, as shown in FIGS. 1 and 2, and is first sent to the synchronization detecting plate 11-1 arranged on the virtual photoconductor surface. Incident. At this time, as shown in the LD lighting signal (a) of FIG. 7, the laser beam enters the synchronous detection in a state of continuous lighting. When a continuously lit laser beam enters the synchronization detection, a synchronization detection signal (b) for horizontal synchronization of the laser beam is generated, the LD lighting signal is temporarily turned off, and the LD is turned off. In addition, as shown in FIG. 6, a two-dimensional position sensor 11-disposed between the synchronization detection sensor 11-1-1 and the synchronization detection sensor to the image writing start position is provided in the synchronization detection plate 11-1. 1-2 are arranged. In this example, they are arranged on the same substrate. However, they may not be on the same substrate as long as they are between the synchronization detection and the image writing position.
In this example, the two-dimensional position detecting element is configured to use a two-dimensional PSD. FIG. 3 shows a simplified (one-dimensional) principle diagram of the PSD. When a laser beam (spot light) enters, electric charges are generated, and the electric charges are applied to a voltage V R As a result, the electrode T 1 , T 2 Is output to The current value is divided and taken out in inverse proportion to the distance (resistance value) between the light spot and the electrode. Also for the second writing system, a synchronization detection plate 11-2, a synchronization detection sensor 11-2-1 and a position sensor 11-2-2 included therein are arranged.
[0010]
FIG. 4 is a block diagram related to signals. FIG. 5 shows each circuit of the current conversion unit, the addition unit, and the subtraction unit and the division units DIV1 and ADC of FIG. The control unit is configured as shown in FIG. 4 and FIG. 5, and the current-voltage conversion circuit 1CH responsible for position detection in the main scanning direction is configured by an operational amplifier OP1, a resistor R1, and a capacitor C1, and the other channel is It comprises an operational amplifier OP2, a resistor R2, and a capacitor C2. The adder circuit includes an operational amplifier OP3 and resistors R3, R4, and R5, and the subtractor circuit includes an operational amplifier OP3 and resistors R7, R8, R9, and R10. Further, in the processing, the output values of the addition unit and the subtraction unit are divided by the division unit and then input to the variable gain amplifier PGA1, and the change of the gain is performed by the digital signal D from the control unit. A The output of PGA is a digital value D by an ADC. X1 And then input to the control unit.
Based on the value (corresponding to the dot lighting position on the position sensor) input to the control unit, a signal for determining the dot lighting position moving amount is given to the light beam lighting means, and the image writing start position is adjusted by a method described later. I do. The circuit responsible for the detection position in the sub-scanning direction is almost the same as the circuit responsible for the main scanning direction, and a description thereof will be omitted. The difference is that there is no variable gain amplifier PGA1 and the reference voltage V R1 + And V R1- Is constant, and there are no DACs 1 and 2. The digital value indicating the sub-scanning direction is D Y1 It is. Note that two means shown in FIGS. 4 and 5 are provided, one for each of the first and second writing systems.
[0011]
6 and 7 show the relationship between the synchronization detection, the position sensor, the dot of the laser beam, and each signal. Although the first writing system and the second writing system are described, the first writing system will be described in the case where only one of them is understood.
After the LD is once turned off, the LD is turned on again a predetermined number of pixel clocks (N0, clock in this example) from the synchronization detection signal, and one dot is generated on the position sensor. Thus, the laser beam is equivalently stationary on the position sensor, and it is possible to simultaneously detect the lighting positions of the main scanning and the sub-scanning laser beams. The pixel clock (c) is generated based on the synchronization detection signal, and starts modulation based on image data after a predetermined number of clocks (Ng clock in this example) from the synchronization detection.
When the modulation is started, the position sensor 11-1-2 of the first writing system outputs a signal. IX1-1 , I X1-2 , I Y1-1 , I Y1-2 And its value corresponds to the values shown in FIGS. In addition, the control unit recognizes the lighting position of the laser beam on the main and sub position sensors by inputting DX1 and DX2 to the input of the control unit. On the other hand, the operation of the second writing system is the same as that of the first writing system, except that the scanning direction is reversed, and the position is detected.
[0012]
Next, FIGS. 8, 9 and 10 are conceptual diagrams showing a case where the dots are shifted in the main direction and the sub-scanning direction due to a signal delay due to a temperature rise in the synchronization detection and a rise in the temperature of the writing system.
First, the shift in the main scanning direction will be described. The laser beam is continuously turned on until the laser beam enters the synchronous detection. In the case of normal temperature, as shown in FIGS. 6 and 7 (FIG. 9B), a simultaneous detection signal is generated almost simultaneously (actually, the time lag is not 0) when the synchronous detection is made. In the case where the temperature rises as shown in (c), a phenomenon occurs in which the generation of the synchronization detection signal is delayed by Δt (ΔX1 in distance conversion). In addition, the phenomenon that the magnification changes due to the temperature rise of the lens system and the dots are shifted in the main scanning direction also overlaps. Here, if the synchronization detection signal is delayed, writing starts after a predetermined clock (Ng) based on the synchronization detection, so that the image writing position is shifted by ΔX1, and the dot position on the position sensor is also shifted by ΔX1. It will be. In consideration of the influence of the magnification error of the optical system, the shift amount on the position sensor and the shift amount at the writing start position are not the same, but are omitted here for simplification.
As an example, FIG. 10 shows an example of a correction method when the image is shifted in the main scanning direction by ΔX1. FIG. 10A shows dot positions when there is no regular shift. FIG. 10B shows the dot positions when the positions are shifted by ΔX1. If the dot is shifted on the two-dimensional position detecting element by ΔX1, as shown in FIG. 9C, the phase of the pixel clock corresponding to the distance of N * P−ΔX1 is delayed by a laser beam lighting control unit (not shown). . Here, N is a minimum integer satisfying N * P> ΔX1, and P is a beam pitch interval. As a result, the fourth pixel at the regular dot position and the dot position in the first main scanning direction in (c) become the same.
Next, as shown in FIG. 9D, a process is performed in which N dots (3 dots in this example) are added before the leading dot, and the image data is further shifted forward by N dots.
Actually, this is the same as setting the number of clocks (Ng) from the synchronization detection signal to the write start position to be Ng-N. By performing the above processing in the second writing system in the same manner, the joint in the main scanning direction can be adjusted to a predetermined position.
[0013]
Next, correction in the sub-scanning direction will be described. In FIG. 8, a shift of ΔY1 in the sub-scanning direction in the first writing system and ΔY2 in the second writing system are detected on the two-dimensional position detecting element. Correspondingly, deviations of .DELTA.Y1 and .DELTA.Y2 also occur at the writing start position, and the laser beam relatively moves in the sub-scanning direction by .DELTA.Y. The main cause of the shift in the sub-scanning direction is that the position of an optical component such as a mirror is slightly displaced due to thermal expansion of a housing or the like. Here, the stepping motor 14 shown in FIG. 1 is rotated by an amount corresponding to the detected deviation in the sub-scanning direction to displace the angle of the return mirror, thereby correcting the deviation in the sub-scanning direction.
[0014]
With reference to FIG. 11, a description will be given of a case where the image writing start points are adjacent to each other when two laser beams are connected to form one scanning line in the dot lighting position and position adjustment on the position sensor. Two adjacent dots at the starting point are designed so that writing is performed at a specified interval, but the desired interval is not attained due to variations in structures and components. In the case of writing at 600 DPI, the specified interval is 42.3 μm. For example, there is a case where even if the desired interval is initially set to 42.3 μm ± 20 μm, the interval changes to 100 μm due to a temperature change or aging.
Here, the adjustment is performed in two stages of coarse adjustment and fine adjustment. In the case of the coarse adjustment, the detection accuracy of the dot lighting position on the position sensor is low, but the standard detection accuracy state is set so that detection can be performed over the entire area of 2000 × 2000 μm of the position sensor. After the dot lighting position approaches the target value (in the 1000 × 1000 μm area) by the coarse adjustment, it is made to match the target value by the fine adjustment.
If the dot lighting position on the position sensor is outside the 1000 × 1000 μm area (within 2000 × 2000 μm) where the target value is (P2 in FIG. 11), the gain of the amplifier is set to the standard value 1 (relative to simplify the explanation). The value is not necessarily 1), and the area is set as a standard precision area (including the high precision area inside). In the detection area of 2000 × 2000 μm (standard accuracy area) of the position sensor, each part of the circuit including the output voltage of the amplifier with the gain of 1 and the output of the ADC 1 operates in a linear (non-saturated) manner.
When the dot lighting position on the position sensor is in the 1000 × 1000 μm area where the target value is present (P2 in FIG. 11), the gain of the amplifier is set to 2 (a relative value for simplicity of explanation. It is not necessary to be 2). , So that the area is a high-precision area.
The 1000 × 1000 μm area can be used as a standard precision area or a high precision area by changing the gain. When the amplification degree is 2, each part of the circuit operates linearly only when the dot lighting position is inside the high-precision area (linear operation is not guaranteed when it is outside). There is a boundary between linear operation and non-linear operation near the boundary between the high precision area and the standard precision area. Here, the linear operation is an operation in a range where the dot lighting position on the position sensor and the signal value on the circuit are uniquely associated.
The output value of the amplifier, which is a value corresponding to the analog sensor signal, is input to the ADC 1 and is converted into a digital value. Assuming that the difference between the 10-bit ADC and the reference voltages VR1 + and VR1- is 2V, an error in the distance on the position sensor corresponding to at least about 1.95 mV (2V ÷ 1024) occurs. If the change in the output value of the amplifier corresponding to the change in the dot lighting position is large, the quantization error in the ADC 1 is small, but the range in which the dot lighting position can be detected (corresponding to the high sensitivity area) is narrow. No matter where the dot lighting position is in the entire area of 2000 × 2000 μm of the position sensor, the output change range of the amplifier is the reference voltage V R1 + And V R1- The state in between is the standard precision state.
The position detection accuracy becomes higher as the distance on the position sensor corresponding to 1 bit of the ADC 1 becomes smaller. The distance corresponding to one bit is the detection resolution. Therefore, when the gain of the PGA 1 at the preceding stage of the ADC 1 is increased, highly accurate detection can be performed. However, if the gain is large, if the dot lighting position is far from the center, the dot exceeds the reference voltage range of the ADC.
[0015]
FIG. 12 shows the relationship between the distance from the center of the position sensor to the dot lighting position and the output voltage of the amplifier. The same applies to both main scanning and sub-scanning. The values correspond to those where the output voltage is positive, and do not indicate the state in which the amplifier or ADC 1 is saturated by the power supply voltage or device characteristics. Since the voltage range is set to 2V, the maximum voltage in FIG. 12 corresponding to the first element of the position sensor is 1V. The solid line a indicates the assumption when the gain of the amplifier is 1 and the accuracy is high, and the broken line a 'indicates the assumption when the relationship is a straight line. The solid line b shows the assumption when the gain of the amplifier is 2 and the standard accuracy, and the broken line b 'when the relationship is a straight line. In the case of high precision, it reaches the upper limit of 1 V at 1000 μm. In the case of the standard accuracy, the voltage is 0.5 V, and reaches the upper limit of 1 V at 2000 μm.
In the case of the fine adjustment, the position is determined from the ADC1 output signal by referring to the output signal in the high-accuracy region (gain is 2) and the position table in the control unit. In the table, when the output signal is 10 bits, values corresponding to positions (distance from the center of the position sensor) for 1024 values from 0 to 1023 are prepared and stored in the NVRAM. In the case of the coarse adjustment, in order to detect the position, the value obtained by referring to the position table used in the fine adjustment is doubled and used.
A method for changing the gain of an amplifier to change the accuracy has been described. Alternatively, the reference voltage (V R + , V R- ) There is a way to change it. Reducing the reference voltage difference (VR + −VR−) from the original state (standard accuracy) to （corresponds to increasing the amplifier gain (doubling the sensitivity and increasing the sensitivity). .
As in the case of the change in the gain, when detecting the position with the standard accuracy, the value obtained by referring to the position table is doubled and used.
In order to adjust the image writing position, the dot lighting position of the position sensor is adjusted. In adjusting the dot lighting position, coarse adjustment is first performed, and then fine adjustment is performed.
In the description so far, circuit means having different position detection accuracy in the main scanning direction and the sub-scanning direction have been used. This is because there is a case where there is no practical problem even if the joint accuracy in the sub-scanning direction is lower than the accuracy in the main scanning direction (even if the position error is large) from the output image (copy image or the like). In that case, as described above, the variable gain amplifier PGA1 in FIG. 5 may be a fixed gain amplifier. The reference voltage of the ADC 1 may be constant. Therefore, the signal D for changing the gain A Can be omitted. Also, DAC1, DAC2 and DR for changing the reference voltage of ADC1. 1+ , DR 1- The function for generating the data is not required.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect, since the required accuracy can be secured by changing the position detection accuracy, the dot lighting position of the light beam can be detected with high accuracy.
According to the second aspect, the position detection accuracy is changed by changing the gain of the amplifier or the reference voltage of the ADC, so that the position detection accuracy can be changed at high speed and with high accuracy.
According to the third aspect, since the position detecting means is provided according to the required accuracy in the main scanning and sub-scanning directions, the required position can be detected at low cost without waste.
According to the fourth aspect, since the coarse adjustment and the fine adjustment are performed based on the combination of the position detection accuracy and the range, the required accuracy and range can be secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical path of a light beam in FIG.
FIG. 3 is a principle diagram showing a simplified (one-dimensional) PSD.
FIG. 4 is a block diagram showing signal relations.
FIG. 5 is a schematic diagram showing respective circuits of a current conversion unit, an addition unit, and a subtraction unit and division units DIV1 and ADC of FIG. 4;
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a relationship between synchronization detection, a position sensor, a dot of a laser beam, and each signal.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a relationship between synchronization detection, a position sensor, a dot of a laser beam, and each signal in another state different from FIG.
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a state in which a dot is shifted in a main direction and a sub-scanning direction due to a signal delay due to a temperature rise in synchronization detection or a temperature rise in a writing system.
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a state in which dots are shifted in a main direction and a sub-scanning direction due to a signal delay due to a temperature rise in synchronization detection and a rise in the temperature of a writing system in another state different from FIG. .
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a state in which dots are shifted in a main direction and a sub-scanning direction due to a signal delay due to a temperature rise in synchronization detection and a rise in the temperature of a writing system in other states different from FIGS. FIG.
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a case where image writing start points are adjacent to each other when a single scanning line is formed by connecting two laser beams in a dot lighting position and a position adjustment on a position sensor. .
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the relationship between the distance from the center of the position sensor to the dot lighting position and the output voltage of the amplifier.
FIG. 13 is a schematic view showing a conventional optical scanning device.
FIG. 14 is a schematic diagram showing a state in which the optical scanning device shown in FIG. 13 is viewed from a rotation axis direction of a polygon mirror.
FIG. 15 is a schematic diagram showing the state of FIG. 14 as viewed from the axial direction of a photosensitive body that is a substance of a scanned surface.
FIG. 16 is a schematic diagram showing a state of arrangement of a mirror of a first writing system in FIG. 15;
FIG. 17 is a schematic diagram showing a configuration and arrangement of an optical axis of an fθ lens.
FIG. 18 is a schematic view showing another configuration example different from FIG. 17;
[Explanation of symbols]
11-1-1 Synchronous detection sensor (synchronous detection means)
11-1-2 Position sensor
11-2-1 Synchronous detection sensor (synchronous detection means)
11-2-2 Position sensor
