JP2004258335A

JP2004258335A - 光学走査装置

Info

Publication number: JP2004258335A
Application number: JP2003049210A
Authority: JP
Inventors: Katsuhide Koga; 勝秀古賀
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】簡単なアルゴリズムで容易に複数のレーザの副走査方向の解像度を調整可能な光学走査装置を提供すること。
【解決手段】レーザビームを受光する該ビームのビーム数に対し同数以上の受光部を備え、前記複数の受光部は相互に重なることなく、前記レーザビームの副走査方向に所定間隔ずらして配置され、前記受光部の形状は、主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行であり且つ前記主走査方向始端側の端縁と終端側の端縁が平行でなく且つ前記主走査方向始端側の端縁または終端側の端縁のいずれか一方が主走査方向に対して略垂直であり、他端の端縁に窪みを１箇所以上有する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像信号によって変調された複数のレーザビームを感光体上に走査させ潜像形成を行う光学走査装置に関し、複数の半導体レーザの副走査ピッチ間隔制御を行うための光学走査装置およびその画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザのレーザビーム駆動回路により発光するレーザビームを画像信号によって変調し、レーザビームをスキャナモータによって感光ドラム上にラスタスキャンすることにより潜像形成を行う光学走査装置において、単ビーム半導体レーザ或いはマルチビーム半導体レーザを複数個具備し、マルチビームを構成する系では副走査方向のピッチ間を所定の間隔となるよう各レーザビームの走査位置を検出する必要がある。
【０００３】
一方、走査方向の略直角の軸上に所定の間隔で複数の受光センサを配置し、複数のレーザビームの各々が、対応する受光センサ間をビームが通過したことによって、レーザビーム間の間隔が所定の間隔になったことを判断する方法がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８０７４５号
【特許文献２】
特開平１０−０９０６１５号
【特許文献３】
特開平１０−０９０６１６号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例にあっては、複数の受光センサの取り付け位置精度が要求され、特に走査方向の略直角方向のばらつきによっては検出できない可能性がでてくる。また、受光センサから出力される信号を時間長あるいは電圧値を計測しその差分値により走査位置を算出するため、複数のレーザビーム間の微小な変化を検出することは難しい。
【０００６】
本発明はこのような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは簡単なアルゴリズムで容易に複数のレーザの副走査方向の解像度を検出、調整可能な光学走査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる問題からなされたもので請求項１の発明は、複数の半導体レーザを有し、前記複数の半導体レーザを光源として像担持体上に潜像を形成する光学走査装置において、該ビームを受光する該ビームのビーム数に対し同数以上の受光部を備え、前記複数の受光部は相互に重なることなく、前記レーザビームの副走査方向に所定間隔ずらして配置され、前記受光部の形状は、主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行であり且つ前記主走査方向始端側の端縁と終端側の端縁が平行でなく且つ前記主走査方向始端側の端縁または終端側の端縁のいずれか一方が主走査方向に対して略垂直であり、他端の端縁に窪みを１箇所以上有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、前記受光部の形状において、前記主走査方向に平行な辺が２つある場合に該平行な辺のうち最大長さの辺をａ、最小長さの辺をｂ、前記窪みによる残りの前記受光部の長さをｃとした時ｃ＜ｂ＜ａを満たすことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、前記受光部の形状において、前記主走査方向に平行な辺が１つの場合に該平行な辺の長さをａ、前記窪みによる残りの前記受光部の長さをｃとした時、ｃ＜ａを満たすことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、前記受光部における前記窪みが複数ある場合に、該窪み各々による残りの前記受光部の長さが異なることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、前記受光部における前記窪みの副走査方向の幅は、前記レーザビームの前記主走査方向に対して略直角方向のスポット径と同等以上の大きさであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、前記受光部自体が前記窪みを有する７角形以上の形状であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、前記受光部自体が３角形或いは４角形の形状で、前記受光部の１部をマスクすることで前記窪みを形成することを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、前記レーザビームの各々の走査線が前記受光部の所定の位置を通過した時に、各々の一致信号を出力することを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明は、前記所定間隔は、前記光学走査装置の副走査方向における解像度に相当することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明は、前記光学走査装置の副走査方向の解像度を切り替え可能な場合、前記所定間隔は、前記光学走査装置で切り替え可能な解像度に相当することを特徴とする。
【００１７】
請求項１１の発明は、前記受光部からの検出信号のパルス幅が所定の幅以下の時に、前記一致信号を出力することを特徴とする。
【００１８】
請求項１２の発明は、前記複数のレーザビームの走査線による前記受光部からの前記一致信号が、各々の前記受光部から出力されるように制御することで、前記複数のレーザビームの副走査方向のビーム間隔を調整することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
図１は本発明に係る光学走査装置の構成を示すブロック図である。光学走査ユニット１は、半導体レーザ３及び半導体レーザ５を有している。２はレーザ合成ユニットで、半導体レーザ３及び半導体レーザ５、コリメートレンズ７及びコリメートレンズ８、プリズム９、不示図のユニット回転駆動部から構成される。回転駆動部の回転軸は半導体レーザ３と半導体レーザ５の光軸と平行かつ中心部にある。
【００２１】
非画像領域において、半導体レーザ３から出射したレーザビーム４（Ａ）はコリメートレンズ７、プリズム９及びシリンドリカルレンズ１０に入射しポリゴンミラー１１に到達する。ポリゴンミラー１１は、不図示のスキャナモータによって等角速度で回転している。ポリゴンミラー１１に到達したレーザビーム４（Ａ）はポリゴンミラー１１によって偏光され、ｆ−θレンズ１２によって感光ドラム１７の回転方向と直角方向に等速走査となるように変換され、同時に反射ミラー１３にて反射し、走査位置検出センサ１４に受光させる。画像領域ではレーザビーム１５はレーザビーム４同様にｆ−θレンズ１２を出射した後、反射ミラー１６を経由して感光ドラム１７上を照射する。
【００２２】
一方、半導体レーザ５から出射したレーザビーム６（Ｂ）はコリメートレンズ８、プリズム９に入射する。プリズム９において偏光されたレーザビーム６（Ｂ）はレーザビーム４（Ａ）に対し予め設定されたビーム間隔に合成される。非画像領域においてはシリンドリカルレンズ１０に入射しポリゴンミラー１１にて偏光され、ｆ−θレンズ１２に入射し、反射ミラー１３によって走査位置検出センサ１４に受光される。画像領域においては半導体レーザ３と同様なので省略する。
【００２３】
図２（ａ）は本発明の走査位置検出センサの構成を示す図である。ここでは走査位置検出センサ１４に２ビームレーザが走査する場合を例に述べる。走査位置検出センサ１４は、例えば同一形状の２個のフォトセンサ、フォトセンサ２１とフォトセンサ２２から構成される。フォトセンサ２１とフォトセンサ２２は２本のレーザビーム（Ａ、Ｂ）の走査方向に重ならないようにして走査方向と略直角に間隔ｄだけ離して配置し、各フォトセンサの形状は図２（ｂ）のように、走査方向と平行方向の最大辺の長さをａ、最小辺の長さをｂ、窪みの残りの長さをｃとするとｃ＜ｂ＜ａという関係にある。フォトセンサ２１はレーザビーム４（Ａ）のスポット２３が照射された光出力のみを受光し、フォトセンサ２２はレーザビーム６（Ｂ）のスポット２４が照射された光出力のみを受光するよう選択する。
【００２４】
フォトセンサ２１とフォトセンサ２２の間隔ｄが６００ｄｐｉ相当（４２．２３μｍ）とすると、フォトセンサ２１とフォトセンサ２２の各々の窪みの中心間隔もｄであるため、ＬＤ１走査線２５がフォトセンサ２１の窪み部分を通過し、ＬＤ２走査線２６がフォトセンサ２２の窪み部分を通過するように制御すれば、走査間隔は６００ｄｐｉになる。
【００２５】
更には、図２（ｃ）のようにフォトセンサ２９をフォトセンサ２１から２×ｄ離した位置に配置した３つのフォトセンサの構成の走査位置検出手段１４であれば、レーザビーム６（Ｂ）を解像度変換にて移動させフォトセンサ２９の窪み部分を通過するよう制御すれば、走査間隔は３００ｄｐｉになる。
【００２６】
尚、上記では最小辺の長さをｂとしたフォトセンサを例にあげたが、ｂ＝０となる形状のフォトセンサでもよく、その場合にはｃ＜ａの関係を満たすことになる。また、受光部の形状が、前記主走査方向始端側の端縁が主走査方向に対して略垂直であり、終端側、つまり他端の端縁に窪みを１箇所有する形状としたが、その逆の構成、つまり、前記主走査方向終端側の端縁が主走査方向に対して略垂直であり、始端側、つまり他端の端縁に窪みを１箇所有する形状としてもよい。
【００２７】
（センサの他の形状について）
図３は本発明における走査位置検出センサの他の構成を示す図である。３３は走査位置検出センサであり、５角形のフォトセンサ３４とフォトセンサ３５にて構成され、光を反射しない部材３６（斜線部）にてマスク処理することで窪み部分を形成している。こうすることで、マスク部分を通過する光はセンサに入力されなくなるので、本実施形態の図２（ａ）と同等の効果が得られる。
【００２８】
また、図４は本発明における走査位置検出センサの更に他の構成を示す図である。３２は走査位置検出センサであり、フォトセンサ３０とフォトセンサ３１にて構成され、各々のフォトセンサは２つの窪みを持ち、走査方向と略直角な辺からのそれぞれの窪みまでの長さは異なっている。走査方向と平行方向の最大辺の長さをａ、最小辺の長さをｂ、走査方向と略直角な辺から窪みまでの長さをｃ、ｆ（ｃ＜ｆ）とするとｃ＜ｆ＜ｂ＜ａという関係にある。更には、この２つの窪みの中心間の長さはｄ（例えば、６００ｄｐｉ）であるため、Ａの走査線がフォトセンサ３０の窪みｆ側部分を通過し、Ｂの走査線がフォトセンサ３１の窪みｆ側部分を通過するように制御すれば、走査間隔は６００ｄｐｉになる。同様にして、Ａの走査線がフォトセンサ３０の窪みｆ側部分を通過し、Ｂの走査線がフォトセンサ３１の窪みｃ側部分を通過するように制御すれば走査間隔は３００ｄｐｉになり、本実施形態の図２（ｃ）に対して少ないフォトセンサで解像度変換が可能になる。
【００２９】
（検出回路構成及びアルゴリズムについて）
図５は本発明における走査位置検出回路の構成を示すブロック図である。本実施形態の図２における走査位置検出センサ１４を使用した場合を例に述べる。走査位置検出センサ１４のフォトセンサ２１の出力電流信号Ｓ５０は電流―電圧変換回路５０で出力電圧信号Ｓ５２に電圧変換される。増幅器５２は任意のゲインを持ち、出力電圧信号Ｓ５２を増幅し、セレクタ５５に入力する。一方、フォトセンサ２２の出力電流信号Ｓ５１も同様の回路５１、５３により増幅信号Ｓ５６に変換された後セレクタ５５に入力される。セレクタ５５は、不図示のＣＰＵからのモード信号Ｓ５７によりモードに応じて、フォトセンサ２１からの増幅信号Ｓ５５かフォトセンサ２２からの増幅信号Ｓ５６を選択して出力する。このモードとは、走査位置検出センサ取り付け時の初期調整モードか、初期調整終了後の通常モードかを示す。つまり、セレクタ５５を設けずに両フォトセンサとも時間計測回路や判別回路といった後段も全く同じ回路にしてもよいが、基準位置となるフォトセンサ２１側の回路はフォトセンサ２１の位置決め時である初期調整時にしか使わないため、フォトセンサ２１の位置が確定した後の通常モードはモード信号Ｓ５７でセレクタ５５を切り替えて、後段の時間計測回路５６に増幅信号Ｓ５６を入力させるようにする。時間計測回路５６は入力された信号のパルス幅をクロックＳ５８にて計測し計測結果Ｓ６２を判別回路５７へ出力する。判別回路５７は計測結果Ｓ６２と予め決められたパルス幅Ｓ５９及びＳ６０を比較してＢの走査線を調整する。
【００３０】
これを図６（ａ）及び図６（ｂ）で説明する。判別回路５７に入力された計測結果Ｓ６２が図６（ａ）の走査▲１▼にあるとすると、判別回路５７はＳ６２▲１▼＞Ｓ６０と判断し、Ｂの走査線をＡから遠ざける方向（同図の下方向）に動作させる制御信号Ｓ６１を不図示のＣＰＵへ出力する。次の判断時に走査▲２▼にあってもＳ６２▲２▼＞Ｓ６０と判断し、ＬＤ２の走査線をＡから遠ざける方向に動作させ、Ｓ６２▲３▼＜Ｓ５９となった時点で判断回路５７は停止信号を表すＳ６１を不図示のＣＰＵへ出力して調整を終了する。また、判別回路５７に入力された計測結果Ｓ６２が図６（ｂ）の走査▲１▼‘にあるとすると、判別回路５７はＳ５９＜Ｓ６２▲１▼’＜Ｓ６０と判断し、ＬＤ２の走査線をＬＤ１に近づける方向（同図の上方向）に動作させる制御信号Ｓ６１を不図示のＣＰＵへ出力する。次の判断時に走査▲２▼‘にあってもＳ５９＜Ｓ６２▲２▼’＜Ｓ６０と判断し、Ｂの走査線をＡに近づける方向に動作させ、Ｓ６２▲３▼‘＜Ｓ５９となった時点で判断回路５７は停止信号を表すＳ６１を不図示のＣＰＵへ出力して調整を終了する。これらの動作は初期調整モードであるＡの走査線位置調整時も同様の制御をする。
【００３１】
これらの一連の動作を図７のフローチャートで示す。同図において、調整モードに入るとまず初期調整かを不図示のＣＰＵで判断し（Ｆ６０）、初期調整モードであればフォトセンサ２１からの出力信号を計測するため増幅信号Ｓ５５が選択されパルス幅の時間が計測される（Ｆ６１）。或いは、初期調整ではなく通常モードであればフォトセンサ２２からの出力信号を計測するため増幅信号Ｓ５６が選択されパルス幅の時間が計測される（Ｆ６１）。この計測結果Ｓ６２がＳ６０以上であれば現在の走査線を下方向へ予め決められた移動量だけ移動し調整モードに戻り、もしＳ６２がＳ６０より小さければ次の判断へ行く（Ｆ６２）。Ｆ６２ではＳ５９≦Ｓ６２＜Ｓ６０であるか判断し、Ｙｅｓであれば現在の走査線を上方向へ予め決められた移動量だけ移動し調整モードに戻り、もしＮｏであれば次の判断へ行く（Ｆ６３）。Ｆ６４ではＳ６２がＳ５９より小さいか判断され、小さければ調整を終了する。但し、Ｓ６２が０の場合はフォトセンサでレーザ光を検知できていないためエラー処理に移る。
【００３２】
上述した内容は、本実施形態で示した図２（ｃ）のような３つのセンサ構成ではセレクタ以降はそのままで、セレクタ以前を１回路分増やせば良く、また本実施形態で別に示した図４のような複数の窪みを有するセンサ構成では判別回路で比較に用いるパルス幅の数を増やすだけで良いため、容易に応用が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、レーザビームの走査光が入射される側の辺が走査方向に対して略直角であり、反対側の辺は走査光に対して傾斜しており、且つ傾斜した辺に窪みが１箇所以上ある形状の受光センサを複数個走査方向と重なることなく走査方向と略直角に所定の間隔離して配置した走査位置検出手段を有し、複数のレーザビームの走査光を複数の受光センサから構成される走査位置検出センサにて走査した各出力信号のパルス幅が所定のパルス幅より小さいことを検出する手段を有することによって、簡単なアルゴリズムで容易に複数のレーザの副走査方向の解像度を調整可能な光学走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の光学装置の構成を示す構成図
【図２】（ａ）は、本実施形態における走査位置検出センサの構成を示す構成図
（ｂ）は、本実施形態における走査位置検出センサの各部の長さを示す図
（ｃ）は、本実施形態における走査位置検出センサの他の例を示す図
【図３】本実施形態における走査位置検出センサの他の例を示す図
【図４】本実施形態における走査位置検出センサの他の例を示す図
【図５】本実施形態における走査位置検出回路の構成を示すブロック図
【図６】（ａ）は、本実施形態における走査位置検出回路の主要ブロックの波形を示す図
（ｂ）は、本実施形態における走査位置検出回路の主要ブロックの波形を示す図
【図７】本実施形態における走査位置検出回路のフローチャート

Claims

複数の半導体レーザを有し、前記複数の半導体レーザを光源として像担持体上に潜像を形成する光学走査装置において、該ビームを受光する該ビームのビーム数に対し同数以上の受光部を備え、
前記複数の受光部は相互に重なることなく、前記レーザビームの副走査方向に所定間隔ずらして配置され、前記受光部の形状は、主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行であり且つ前記主走査方向始端側の端縁と終端側の端縁が平行でなく且つ前記主走査方向始端側の端縁または終端側の端縁のいずれか一方が主走査方向に対して略垂直であり、他端の端縁に窪みを１箇所以上有することを特徴とする光学走査装置。
前記受光部の形状において、前記主走査方向に平行な辺が２つある場合に該平行な辺のうち最大長さの辺をａ、最小長さの辺をｂ、前記窪みによる残りの前記受光部の長さをｃとした時
ｃ＜ｂ＜ａ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の光学走査装置。
前記受光部の形状において、前記主走査方向に平行な辺が１つの場合に該平行な辺の長さをａ、前記窪みによる残りの前記受光部の長さをｃとした時
ｃ＜ａ
を満たすことを特徴とする請求項１記載の光学走査装置。
前記受光部における前記窪みが複数ある場合に、該窪み各々による残りの前記受光部の長さが異なることを特徴とする請求項１記載の光学走査装置。
前記受光部における前記窪みの副走査方向の幅は、前記レーザビームの前記主走査方向に対して略直角方向のスポット径と同等以上の大きさであることを特徴とする請求項２または３記載の光学走査装置。
前記受光部自体が前記窪みを有する７角形以上の形状であることを特徴とする請求１項記載の光学走査装置。
前記受光部自体が３角形或いは４角形の形状で、前記受光部の１部をマスクすることで前記窪みを形成することを特徴とする請求項１記載の光学走査装置。
前記レーザビームの各々の走査線が前記受光部の所定の位置を通過した時に、各々の一致信号を出力することを特徴とする請求項５記載の光学走査装置。
前記所定間隔は、前記光学走査装置の副走査方向における解像度に相当することを特徴とする請求項１記載の光学走査装置。
前記光学走査装置の副走査方向の解像度を切り替え可能な場合、前記所定間隔は、前記光学走査装置で切り替え可能な解像度に相当することを特徴とする請求項９記載の光学走査装置。
前記受光部からの検出信号のパルス幅が所定の幅以下の時に、前記一致信号を出力することを特徴とする請求項８記載の光学走査装置。
前記複数のレーザビームの走査線による前記受光部からの前記一致信号が、各々の前記受光部から出力されるように制御することで、前記複数のレーザビームの副走査方向のビーム間隔を調整することを特徴とする請求項１１記載の光学走査装置。