JP2005062597A - 光走査装置、画像形成装置及びカラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】副走査方向のビームピッチを迅速に精度よく計測してピッチ制御し、温度、振動等によるビームピッチずれのない良好な画像を得ることができる光走査装置を提供する。
【解決手段】１以上の光ビームを発生する光源装置１８と、光源装置からの光ビームを偏向走査する偏向器１４と、光ビームを略等速に走査させる走査光学系１５を備えた光走査装置において、複数のセンサを並べて配置し少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線をなし各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と非平行な角度を持って配置した光ビーム位置検出手段１９と、光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号に基づいて副走査方向の走査位置（又はビーム間隔）を検出する検出手段２１，２２と、検出手段で検出した走査位置が規定の位置からずれていた場合に走査位置を制御して規定の走査位置に戻す制御手段２３，２９を具備する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置の光書込手段等に用いられる光走査装置、及びその光走査装置を備えたレーザプリンタ、デジタル複写機、レーザファクシミリ、レーザプロッタ等の画像形成装置及びカラー画像形成装置に関する。

画像形成装置の光書込手段を構成する光書込光学系の一例として、半導体レーザ等の光源から出射された光ビームを、ポリゴンミラー等の光偏向手段で偏向させ、走査レンズやミラー等からなる走査光学系を介して像担持体の被走査面上に集光して該被走査面上を走査する光走査装置が知られている。
この種の光走査装置を用いて高速に記録を行うには、光走査装置の光偏向のためのポリゴンミラーを高速に回転させる必要があるが、ポリゴンミラーの高速回転は、振動や騒音のために限界がある。そこで、ポリゴンミラーの回転数を上げない代わりに、複数個の光ビームを用いて、1回の走査で複数ラインを一括して記録を行う方法が従来から種々提案されている。

この複数ラインを一括して記録を行う方式の光走査装置では、複数の発光点を持つ半導体レーザアレイ(ＬＤＡ)や、発光点が１個の半導体レーザ（ＬＤ）を複数用いて複数の光ビームを合成してビームスポットを副走査方向に配列した光源ユニットを備え、この光源ユニットから射出した複数の光ビームをポリゴンミラーで偏向させ、感光体上を走査させることで所定ピッチで複数ラインを一括記録することができる。しかしながら、初期に光源ユニットを所定の副走査ピッチが得られるように調整してあるとしても、振動、温度等の外的な要因により経時的には所定ピッチとのずれが生じる。このために高品位の画像を得るためには副走査ピッチのずれを検知して補正することが必要となる。

そこで副走査ピッチのずれを検知して補正する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
特許文献１に記載の発明では、光ビーム位置検知に光ビーム検知領域の走査開始端の辺が互いに非平行な複数のセンサを用い、光ビームを個別に点灯させて複数のセンサの開始端をよぎる光ビームの時間間隔を計測して、その時間間隔の差を各ビーム間の副走査ピッチに換算する。しかしながら、この方法では、温度あるいは電源電圧の変動等による光ビームのパワー変動やセンサの感度の変動等により検出位置が変動し、走査位置、副走査ビームピッチの測定値にバラツキが生じるという欠点がある。
すなわち特許文献１に記載の発明では、光ビーム位置検知に光ビーム検知領域の走査開始端の辺が互いに非平行な２個のセンサーを用い、各々のセンサを光ビームが通過するときに出力される光ビーム位置検出信号の時間差から光ビームの副走査の走査位置を検出している。このため、光ビーム位置検出信号は温度や光ビームの光量変動で検出位置がずれるために検出した副走査の走査位置、ひいては検出した副走査ビームピッチの誤差が大きくなる。

また、特許文献２に記載の発明では、主走査方向に複数のフォトセンサを配置し、副走査方向に平行に置いたセンサを横切るとき発生するパルスの間隔と副走査方向に角度を持たせておいたセンサを横切るとき発生するパルスの間隔との時間差を、副走査ピッチに換算する。しかしながら、この方法では、センサの出力信号を加算してビーム位置を検出するが、そのためには他に０クロス点を検知する回路が必要となり、回路規模が増大するという欠点がある。

特開平７−７２３９９号公報 特開平９―３２５２８８号公報 特開平１０−６２７０５号公報

本発明は上記従来技術の欠点を解消するためになされたものであり、１以上の光ビームを副走査方向に配列して光ビームを射出し、ポリゴンミラー等の光偏向手段で偏向させ、像担持体等の被走査面上を走査させることで所定ピッチで１以上のラインを一括記録することが可能な光走査装置において、副走査方向のビームピッチを迅速に精度よく計測してピッチ制御し、温度、振動等によるビームピッチずれのない、良好な画像を得ることを目的（課題）とする。また、本発明は上記の光走査装置を用い、温度、振動等によるビームピッチずれのない、良好で高品質な画像を得ることができる画像形成装置及びカラー画像形成装置を提供することを目的（課題）とする。

上記目的を達成するための手段として、本発明は以下のような構成に特徴を有するものである。
本発明の第１の構成は、光ビームを発生させる光源と、該光源からの光ビームを偏向させ走査する光偏向手段と、前記光ビームを略等速に走査させる走査光学系とを備えた光走査装置において、複数のセンサを並べて配置し、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線をなし、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と非平行な角度を持って配置した前記複数光ビームの位置を検出する光ビーム位置検出手段と、前記光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号に基づいて副走査方向の走査位置を検出する副走査位置検出手段と、前記副走査位置検出手段で検出した副走査の走査位置が規定の位置からずれていた場合に副走査方向の走査位置を制御して、規定の走査位置に戻す走査位置制御手段とを具備する構成としたものである。

本発明の第２の構成は、複数の光ビームを発生させる光源と、該光源からの複数の光ビームを偏向させ一括走査する光偏向手段と、前記光ビームを等速に走査させる走査光学系とを備えた光走査装置において、複数のセンサを並べて配置し、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線をなし、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と非平行な角度を持って配置した前記複数光ビームの位置を検出する光ビーム位置検出手段と、前記光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号に基づいて副走査方向のピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、前記副走査ピッチ検出手段で検出したピッチが規定のピッチからずれていた場合に副走査方向のピッチを制御して、規定のピッチに戻すピッチ制御手段とを具備する構成としたものである。

本発明の第３の構成は、複数の光ビームを発生させる光源と、該光源からの複数の光ビームを偏向させ一括走査する光偏向手段と、前記光ビームを等速に走査させる走査光学系とを備えた光走査装置において、複数のセンサを並べて配置し、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線をなし、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と非平行な角度を持って配置した前記複数光ビームの位置を検出する光ビーム位置検出手段と、前記光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号に基づいて副走査方向のピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、前記副走査ピッチ検出手段で検出したピッチが規定のピッチからずれていた場合にオペレータに通報する通報手段とを具備する構成としたものである。

本発明の第４の構成は、第１乃至第３のいずれか一つの構成の光走査装置において、光ビーム位置検出手段のビーム位置検出は各々のセンサの出力をコンパレータで比較し出力値が略一致した時点をもって光ビーム位置とする構成としたものである。
また、本発明の第５の構成は、第１乃至第４のいずれか一つの構成の光走査装置において、光ビーム位置検出手段の各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と垂直な角度を持って配置した構成としたものである。
さらに、本発明の第６の構成は、第１乃至第５のいずれか一つの構成の光走査装置において、光ビーム位置検出手段の各々のセンサの対向する辺縁の間隔は光ビームのビームスポット径よりも小さい構成としたものである。
さらに、本発明の第７の構成は、第４の構成の光走査装置において、光ビーム位置検出手段の各々のセンサの光ビーム未検出時の信号レベルを走査終了端側のセンサの信号レベルほど高く設定した構成としたものである。
さらに、本発明の第８の構成は、光走査装置であり、第１乃至第７のいずれか一つの構成の光走査装置を主走査方向に並置し、１走査ラインを各々分割して走査する構成としたものである。

本発明の第９の構成は、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、帯電した像担持体に光ビームを照射して潜像を形成する光書込手段と、像担持体に形成された潜像を現像して顕像化する現像手段と、像担持体上の顕像を記録材に直接または中間転写体を介して転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、前記光書込手段として、第１乃至第８のいずれか一つの構成の光走査装置を備えた構成としたものである。
また、本発明の第１０の構成は、カラー画像形成装置であり、第９の構成の画像形成装置を複数備えた構成としたものである。

第１の構成の光走査装置においては、光ビームの副走査方向の走査位置を計測し、制御することにより、温度、振動等によるビーム走査位置ずれのない良好な画像を得ることができる。
また、第２の構成の光走査装置においては、複数の光ビームを用いた場合に、各光ビームのうち副走査方向のビーム間隔を計測し、制御することにより、温度、振動等によるビーム走査位置ずれのない良好な画像を得ることができる。
さらに、第３の構成の光走査装置においては、複数の光ビームを用いた場合に、各光ビームのうち副走査方向のビーム間隔を計測し、所定ピッチからずれている場合はオペレータ等に通報することにより、簡便な方法でビーム走査位置ずれのない良好な画像を得ることができる。

第４の構成の光走査装置においては、第１乃至第３のいずれか一つの構成及び効果に加え、光ビーム位置検出手段の位置検出は各々のセンサの出力をコンパレータで比較し、出力値が略一致した時点をもって光ビームの位置とすることにより、光ビームの光量変動や温度変化による検出位置の変動を抑え、副走査位置を安定して、精度よく検出することができる。
また、第５の構成の光走査装置においては、第１乃至第４のいずれか一つの構成及び効果に加え、光ビーム位置検出手段の各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と垂直な角度を持って配置することにより、主走査の書込み開始（ライン同期）検知も同時に可能とすることができる。
さらに、第６の構成の光走査装置においては、第１乃至第５のいずれか一つの構成及び効果に加え、光ビーム位置検出手段の各々のセンサの対向する辺縁の間隔を光ビームのビームスポット径よりも小さくすることにより２つの信号を確実にクロスさせることができる。
さらに、第７の構成の光走査装置においては、第４の構成及び効果に加え、光ビーム位置検出手段の各々のセンサの光ビーム未検出時の信号レベルを、走査終了端側のセンサの信号レベルほど高く設定することにより、ノイズ等による検出信号の誤出力を防止することができる。
さらに、第８の構成の光走査装置においては、第１乃至第７のいずれか一つの構成の光走査装置を主走査方向に並置し、１走査ラインを各々分割して走査することにより、つなぎ目のスムースな光走査装置を得ることができる。

第９の構成の画像形成装置においては、光書込手段として、第１乃至第８のいずれか一つの構成の光走査装置を備えた構成としたことにより、高品質な画像を出力できる画像形成装置を得ることができる。
また、第１０の構成の画像形成装置においては、第９の構成の画像形成装置を複数備えた構成としたことにより、高品質なカラー画像を出力するカラー画像形成装置を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例を示す光走査装置の概略構成図であり、１以上の光ビームを用いた光走査装置の光学的配置を示している。図１において、符号１１ａ，１１ｂは光源の一例である半導体レーザ（ＬＤ）、１２ａ，１２ｂはカップリングレンズ、１３はシリンドリカルレンズ、１４は光偏向手段の一例であるポリゴンミラー（偏向器）、１５は走査光学系（走査レンズ１５ａ，１５ｂ及び折返しミラー１５ｃ）、１６は像担持体の一例である感光体ドラム（被走査面）、１８は光源装置、１９は光ビーム位置検出手段（同期・副走査位置検知センサ：同期検知板）、２０は光走査装置、２１はビーム間隔計測回路（パルス幅計測回路）、２２はビーム間隔演算回路（パルス幅演算回路）である。また、符号２３と２９は、走査位置制御手段またはビームピッチ制御手段として用いられるビーム偏向素子駆動回路と光ビーム偏向素子である。
尚、図１では２本の光ビームを同時に走査する例を示しているが、これに限るものではなく、１ビームでも、あるいは３以上の複数ビームでも良い。

図１において、光源装置１８の２つの半導体レーザ（ＬＤ）１１ａ，１１ｂを出射した２本の光ビーム１７ａ，１７ｂは、シリンドリカルレンズ１３の作用により偏向器であるポリゴンミラー１４の偏向反射面上に（副走査方向に結像し、主走査方向に長い）線像として結像された後、ポリゴンミラー１４の偏向反射面により反射・偏向され、走査光学系（走査レンズ１５ａ，１５ｂ及び折返しミラー１５ｃ）１５により集光されて被走査面（感光体ドラム）１６上をビームスポットとして走査される。

このような、光源装置１８から出射された光ビームを被走査面１６上にビームスポットとして走査する装置を「光走査装置」２０と呼ぶことにする。
また、図１において光源装置１８は、半導体レーザ１１ａ，１１ｂとカップリングレンズ１２ａ，１２ｂにより構成されているが、このような構成に限定されるわけではない。

図１に示す構成の光走査装置２０を画像形成装置の光書込装置として利用する場合、半導体レーザ１１ａ，１１ｂから射出される光ビームは出力画像データに対応して変調されるが、その変調開始タイミングのための電気信号（同期信号）は、光ビーム位置検出手段（同期検知板）１９に光ビームが入射することにより得られる。
また、偏向器（ポリゴンミラー）１４に入射する２本の光ビームＬ１，Ｌ２は、主走査断面内にて互いに平行ではない構成である。
このような構成により、被走査面１６における２つのビームスポットの主走査方向の間隔：ＰY を確保することができる。従って変調開始タイミングを設定するための同期検知信号を、（一つの同期検知板１９を用いて）両光ビームに対して独立に検出することが可能となる。

図２に示すように、被走査面１６上では２つのビームスポットＢＳ１，ＢＳ２は、その走査密度に応じ、副走査方向に所定の間隔（ビームピッチ：ＰZ ）を維持することが要求される。
環境（温度／湿度）変動や経時の影響等により、上記ビームピッチ：ＰZ は変動する恐れがある。このために、光源装置１８は光ビーム偏向素子２９を具備する。また、光ビーム位置検出手段（同期検知板）１９においてＰZ を検出できるようなセンサを追加し、後述するビーム位置検出回路にてビーム位置を検出し、各ビームスポット間の間隔（ビームピッチ：ＰZ ）をビーム間隔計測回路２１にて計測し、所定のピッチからのずれをビーム間隔演算回路２２にて算出し、所定ピッチからのずれが有ればビーム偏向素子駆動回路２３にて光ビーム偏向素子２９を駆動し、当該ビームをビームスポットが所定のピッチになるように偏向させる。

ここで、光ビーム偏向素子２９として「楔形プリズム」を用いた例を説明する。
図３は光ビーム偏向素子２９として「楔形プリズム」を用いて光ビームを偏向させる一例を示す図である。頂角αを持つ楔形プリズム３０とリング超音波モータ３１を保持部材２９ａに取り付け、リング超音波モータ３１により楔形プリズム３０をγ回転させる。その時の回転角により光ビームが光軸に対してφだけ変化する。
尚、光ビーム偏向素子２９としては、楔形プリズム３０に限られるものではなく、例えば、電気信号にて駆動される液晶素子を光ビームの光路に配設してビームを偏向させても良い。

次に図４は光ビーム位置検出手段（同期検知板）の一実施例を示す図である。ここではビームスポットは図２のような配列で被走査面上を走査するものとする。
図４（ａ）に示すように、この光ビーム位置検出手段（同期検知板）１９−１では、２つのセンサ（フォトセンサ）ＰＤ１，ＰＤ２を主走査方向に配置し、２つのセンサＰＤ１，ＰＤ２の互いに対向する辺縁が平行で直線をなし、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向（光ビームの走査方向）と非平行な角度θ（０＜θ＜９０）を持って配置し、他方の辺は主走査方向と垂直な角度を持って配置する。そして２つのセンサＰＤ１，ＰＤ２の出力信号をそれぞれ増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２により電流電圧変換と電圧増幅を行った後、比較器（コンパレータ）ＣＭＰにて電圧比較を行い、増幅器ＡＭＰ２の出力信号レベルが増幅器ＡＭＰ１の出力信号レベルより低くなったときにビーム位置検出信号を出力する。

図４（ｂ）は２個の光ビームが２つのセンサＰＤ１，ＰＤ２を交互に通過したときの光ビーム位置検出手段（同期検知板）１９−１の出力信号のタイミングチャートを表している。１個の光ビームの通過により２個のパルスが出力される。その２個のパルスの間隔は光ビームが走査される副走査の位置に比例する。２個の光ビームスポットＢＳ１，ＢＳ２のセンサＰＤ１，ＰＤ２通過時間間隔をＴ１，Ｔ２とすると、２個の光ビームスポットＢＳ１，ＢＳ２の副走査ピッチΔＰ（＝ＰZ ）は以下の式から求められる。
ΔＰ＝ｖ×（Ｔ２−Ｔ１）／ｔａｎθ ・・・（1）
（但し、ｖはビームの走査速度を表す）
尚、上記副走査ピッチΔＰは複数ビームのピッチに限らず、１ビームの副走査の走査位置を検出する手段としても応用することができる。

次に図５は光ビーム位置検出手段（同期検知板）の別の実施例を示す図である。図５に示す光ビーム位置検出手段（同期検知板）１９−２の例においては、センサＰＤ２はセンサＰＤ１の２辺の間に配置されているので、光ビーム位置検出信号出力は１個の光ビームの通過に対して１個のパルスが出力され、パルス幅が副走査の走査位置に比例する。尚、式は図４の実施例と同様なので省略する。

図４、図５の実施例においては、２つのセンサＰＤ１，ＰＤ２の一方の辺縁を主走査方向と垂直に配置している。この辺縁での光ビーム位置検知信号は主走査方向の画像記録開始位置を示す主走査同期信号として使うこともできる。もちろん、センサの両端を主走査方向に非垂直に配置することもできる。その場合は、θの角度を大きくすることができるので副走査位置の検出感度を高めることができる
また、図４、図５の実施例においては、２つのセンサＰＤ１，ＰＤ２の隣接する辺縁の間隔をビームスポット径より小さくすることにより、センサＰＤ１でのビーム検知が終わらないうちにセンサＰＤ２でのビーム検知が始まるので、増幅器ＡＭＰ１と増幅器ＡＭＰ２の出力信号を確実にクロスさせることができる。
さらに図４、図５の実施例においては、２つの増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２のビームを検知していないときの信号レベルを、増幅器ＡＭＰ２の方が増幅器ＡＭＰ１よりも高く設定する。このように信号レベルに差があるときは、信号にノイズが混入しても誤った信号を出力することはないので耐ノイズ性能が高くなる。

図６は図４に示す光ビーム位置検出手段（同期検知板）１９−１を使った時の副走査ビームピッチの制御系の一例を示すブロック図である。
図６において、符号２４は基準クロック発生部、２５は画像クロック発生部、２６は半導体レーザ制御回路であり、光源装置１８の２つの半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２は画像データに応じて半導体レーザ制御回路２６により発光を制御される。
光ビーム位置検出手段（同期検知板）１９−１のビーム位置検出回路から出力されるビーム位置検出信号は基準クロック発生部２４から生成された計測クロックにより、パルス間隔計測回路２１で２つのセンサＰＤ１，ＰＤ２の２つの間隙を光ビームが通過する際の２つのパルスの時間間隔を計測する。パルス間隔計測回路２１で計測されたパルス間隔をパルス間隔演算回路２２で所定のパルス間隔と比較する。もし計測したパルス間隔が所定のパルス間隔に対して一定の間隔以上ずれていた場合、ビーム偏向素子駆動回路２３にて駆動信号を発生させて図３に示す光ビーム偏向素子２９に出力し、光ビーム偏向素子２９でそのずれ量を０にするようにリング超音波モータ３１にて楔形プリズム３０を回転させ、光ビームを偏向させて副走査ビームピッチが所定のピッチとなるように制御する。
また、図７は図５に示す光ビーム位置検出手段（同期検知板）１９−２を使った時の副走査ビームピッチの制御系の一例を示すブロック図である。図７では、計測対象がパルス幅である他は図６と同様であるので説明を省略する。

尚、上記の実施例では、光ビーム位置検出手段（同期検知板）で検出したピッチが規定のピッチからずれていた場合に、副走査方向のピッチを制御して、規定のピッチに戻す制御の例を説明したが、この他、検出したピッチが規定のピッチからずれていた場合に、オペレータ等に通報する通報手段（例えば画像形成装置の操作・表示部に警告を表示する等）を設けた構成としてもよい。

[光走査装置の適用例（１）]
次に上述した構成の光走査装置の適用例（１）について説明する。
図８は本発明の光走査装置が適用される画像形成装置の一例を示す概略構成図である。この画像形成装置は、像担持体の一例である感光体ドラム１６と、感光体ドラム１６を帯電する帯電器（例えば帯電ローラ）４１と、帯電した感光体ドラム１６に光ビームを照射して静電潜像を形成する光書込手段２０と、感光体ドラム１６に形成された静電潜像を現像剤（例えばトナー）で現像して顕像化する現像器４２と、感光体ドラム上の顕像（トナー像）を記録材（例えば記録紙）Ｓに転写する転写装置４４と、記録材Ｓに転写されたトナー像を定着する定着器４８と、転写後に感光体ドラム１６上に残留したトナー等を清掃するクリーニング器４６と、クリーニング後の感光体ドラム１６を除電する除電器４７を備え、前記光書込手段２０として、上述した構成の光走査装置を備えた構成としたものである。

この画像形成装置では、帯電器４１で感光体ドラム１６を均一に帯電した後、図１に示すような構成の光走査装置２０により、光源装置１８の１以上の半導体レーザ１１ａ，１１ｂから出射された光ビームを、ポリゴンミラー等の偏向器１４で偏向させ、走査光学系１５を介して感光体ドラム（被走査面）１６上に集光して微小な光スポットを形成し、該光スポットで感光体ドラム（被走査面）１６上を走査し、静電潜像を形成する。そして感光体ドラム１６に形成された静電潜像を現像器４２の現像剤（例えばトナー）で現像して顕像化する。一方、上記の作像動作にタイミングを合わせて図示しない給紙部から記録材Ｓが給紙され、レジストローラ４３を介して感光体ドラム１６と転写装置（転写ベルト）４４のニップ部（転写部）に記録材Ｓが搬送され、転写バイアスローラ４５に転写バイアスが印加されて感光体ドラム１６上のトナー像が記録材Ｓに転写される。そしてトナー像が転写された記録材Ｓは転写装置（転写ベルト）４４で定着器４８に搬送され、定着器４８の定着ローラ（あるいは定着ベルト等）により加熱・加圧されてトナー像が記録材Ｓに定着され、定着後の記録材は排紙ローラ４９で図示しない排紙トレイ等に排出される。また、トナー像転写後の感光体ドラム１６はクリーニング器４６で残留トナーを清掃され、除電器４７で除電される。

以上のような構成の画像形成装置においては、例えば第２の構成または第３の構成の光走査装置のように、複数の光ビームを同時に走査する光走査装置を用い、複数ビームを同時に走査することにより、プリント速度の高速化とプリント密度の高密度化を図ることが可能となる。また、前述したように本発明の光走査装置では、感光体ドラム（被走査面)１６上の光スポット配列の変動を抑制することができるため、本画像形成装置により高品位な出力画像を得ることが可能となる。

尚、光スポット配列を検出するタイミングは、プリントアウトするためにオペレータ（またはサービスマン、ユーザ等）が画像形成装置のスタートボタンを押下した後としても良いし、多数枚を出力する場合には数枚（〜数十枚）毎としても構わない。また、プリントアウト時（ビーム走査時）以外の期間、光ビーム偏向素子２９に電気信号を入力しない場合には、制御部に前回の調整値を記憶するメモリ機能を付加しておくことができる。

以上のように本発明の光走査装置２０を画像形成装置の光書込装置として使用した場合には、本体の操作パネルからオペレータが操作することにより、画像形成装置から出力画像（評価チャート）を出力可能にすることができる。出力画像のパターン（評価チャート）としては、例えば本出願人による先願（特許文献３：「評価チャート及び画像記録装置」）に記載されているようなパターンを用意しておけばよい。
このようにオペレータが出力画像によりその画像品質を確認する構成とすることで、光走査装置におけるビームスポット配列の変動が出力画像に及ぼす影響のみならず、現像／転写／定着などの工程が出力画像に及ぼす影響を含めて、出力画像の劣化を補正することが可能となる。
さらにビームスポット配列検出手段または制御手段の一方あるいは両方を省略することも可能となり、光走査装置の低コスト化を図ることができる。

[光走査装置の適用例（２）]
本発明よる光走査装置はカラー画像形成装置にも好適に適用することができる。
デジタルカラー複写機、カラープリンタ等のカラー画像形成装置においては、例えば図１０（ａ）に示す例のように、各色（例えば、ブラック：Ｋ、シアン：Ｃ、マゼンタ：Ｍ、イエロー：Ｙ）に対応する感光手段（例えば感光体ドラム１６Ｋ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙ）を、記録材（例えば記録紙）の搬送方向に直列に配列したタンデム方式が採用されることが多い。より具体的には、図８に示したような画像形成装置の作像部（感光体ドラム１６、帯電器４１、光走査装置２０、現像器４２、転写バイアスローラ４５、クリーニング器４６、除電器４７等）を、記録材搬送方向に直列に４つ並設し（すなわち、転写装置４４を搬送方向に長尺に設け、転写装置４４に沿って４つの作像部を並設する）、各作像部でＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各色の画像形成を行ない、転写装置４４で搬送される記録材Ｓに各色の画像を順次重ねて転写し、４色転写後に定着器４８で定着してカラー画像を形成する。このような構成により、１感光体ドラム型の画像形成装置の場合（４色に対応して４回の書込みが必要）と比較して、４倍の速さで出力画像を得ることが可能となる。
尚、カラー画像形成装置の構成としては、各作像部で形成した各色の画像を直接記録材に転写する構成の他、各色の画像を一旦、中間転写体（中間転写ベルト等）に転写し、中間転写体上で４色重ね合わせのカラー画像を形成した後、このカラー画像を記録材に一括して転写し、定着してカラー画像を得る構成としてもよい。

ところで、図１０（ａ）に示すように、４つの感光体ドラム１６Ｋ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙに対応してそれぞれ光走査装置を設けた構成のとき、各色に対応する光走査装置を２０Ｋ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙと呼ぶことにする。この場合、すべての光走査装置２０Ｋ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙから出射されるビームの本数が各々１本の場合には、この光走査装置を適用した画像出力装置によりフルカラー（４色）画像を得ることができる。それに対し、４つの光走査装置のうちの少なくとも一つ（例えばブラックに対応する光走査装置２０Ｋ）を４ビーム光走査装置とし、この光走査装置のみで光走査を行うことにより、モノクロ画像形成時には、フルカラー画像形成時と比較して４倍の高密度化が可能となる。あるいは記録材の搬送速度（及びプロセス速度）を４倍に変更すれば、画像出力枚数を４倍に増加することが可能となる。また、フルカラー画像形成時においても、文字画像についてはブラックにて書き込むことが多く、高解像度も要求されることが多いため、上記のブラック用の４ビーム光走査装置２０Ｋに付加して、他の色の光走査装置（２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ；１ビーム）も同時に書き込むことにより、文字／写真／線画イメージ等が混在した画像においても、より高品位な出力画像を得ることが可能となる。

尚、図１０（ａ）では、４つの感光体ドラム１６Ｋ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙに対応してそれぞれ光走査装置２０Ｋ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙを設けた構成を示したが、１つあるいは２つの光走査装置で４つの感光体ドラム１６Ｋ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙに対して光走査を行なうことも可能である。例えば、図１０（ｂ）は１つの光走査装置で４つの感光体ドラム１６Ｋ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙに対して光走査を行なう例であり、この場合、光走査装置２０Ａは、４つの光源装置と、１つの偏向器と、４つの走査光学系を備えた構成となり、４つの光源装置からの光ビームを１つの偏向器で偏向し、４つの走査光学系を介して４つの感光体ドラム１６Ｋ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙに対して光走査を行なう。また、図１０（ｃ）は２つの光走査装置で４つの感光体ドラム１６Ｋ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙに対して光走査を行なう例であり、この場合、２つの光走査装置２０Ａ１，２０Ａ２は、それぞれ２つの光源装置と、１つの偏向器と、２つの走査光学系を備えた構成となり、光走査装置２０Ａ１は、２つの光源装置からの光ビームを１つの偏向器で偏向し、２つの走査光学系を介して２つの感光体ドラム１６Ｋ，１６Ｃに対して光走査を行ない、光走査装置２０Ａ２は、２つの光源装置からの光ビームを１つの偏向器で偏向し、２つの走査光学系を介して２つの感光体ドラム１６Ｍ，１６Ｙに対して光走査を行なう。また、図１０（ｄ）は２つの光走査装置を用いて、ブラックの感光体ドラム１６Ｋと、その他の感光体ドラム１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙに対して光走査を行なう例であり、この場合、光走査装置２０Ｂ１は図１と同様に１つの光源装置と、１つの偏向器と、１つの走査光学系を備えた構成であり、光走査装置２０Ｂ２は、３つの光源装置と、１つの偏向器と、３つの走査光学系を備えた構成となり、光走査装置２０Ｂ１は、１つの光源装置からの光ビームを１つの偏向器で偏向し、１つの走査光学系を介してブラックの感光体ドラム１６Ｋに対して光走査を行ない、光走査装置２０Ｂ２は、３つの光源装置からの光ビームを１つの偏向器で偏向し、３つの走査光学系を介して３つの感光体ドラム１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙに対して光走査を行なう。尚、１０（ｄ）の構成の場合は、上述したようにブラック用の光走査装置２０Ｂ１は４ビーム構成とすれば、白黒画像形成時の高速化、高密度化を図ることができる。

[光走査装置の適用例（３）]
図９に本発明の光走査装置のさらに別の適用例を示す。この例では図示するように、光走査装置２０を被走査面（感光体）の主走査方向に並列して配備し、有効書き込み幅を分割して走査する構成としたものである。すなわち、前述した構成の光走査装置を主走査方向に並置し、１走査ラインを各々分割して走査することにより、つなぎ目のスムースな光走査装置を得ることができる。また、このように光走査装置２０を並列して配備することにより、有効書き込み幅を大きくでき、例えばＡ１版やＡ０版等の広幅用紙にも画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。さらに、同じ有効書き込み幅であれば、光学素子、偏向器を小型化でき、メカ公差や温度変動によるビームウエスト位置変動が小さくなり、波面収差が低減でき、高画質な画像形成が可能となる。
図９に示す構成の光走査装置は、図１０に示したようなカラー画像形成装置にも適用でき、広幅用紙にも画像形成が可能なカラー画像形成装置や、高画質なカラー画像形成装置を提供することができる。

本発明の光走査装置においては、光ビームの副走査方向の走査位置を計測し、制御することにより、温度、振動等によるビーム走査位置ずれのない良好な画像を得ることができる。また、複数の光ビームを用いた場合に、各光ビームのうち副走査方向のビーム間隔を計測し、制御することにより、温度、振動等によるビーム走査位置ずれのない良好な画像を得ることができる。さらに、複数の光ビームを用いた場合に、各光ビームのうち副走査方向のビーム間隔を計測し、所定ピッチからずれている場合はオペレータ等に通報することにより、簡便な方法でビーム走査位置ずれのない良好な画像を得ることができる。従って、本発明の光走査装置を画像形成装置の光書込手段として用いることにより、高品質な画像を出力できる画像形成装置を得ることができる。また、この画像形成装置を複数並設したタンデム構成とすることにより、高品質なカラー画像を出力するカラー画像形成装置を得ることができる。従って、本発明によれば、高品質な画像出力（カラー画像出力）が得られるレーザプリンタ、デジタル複写機、レーザファクシミリ、レーザプロッタ等を提供することができる。尚、本発明の光走査装置は、画像形成装置の光書込手段以外に、光走査方式の画像表示装置等に利用可能であり、さらには光計測装置等の分野にも利用可能である。

本発明の一実施例を示す光走査装置の概略構成図である。 被走査面上でのビームスポット配列の一例を示す図である。 透過型光学素子を用いた光ビーム偏向素子（走査位置制御手段）の一例を示す図である。 光ビーム位置検出手段（同期検知板）の一実施例を示す図である。 光ビーム位置検出手段（同期検知板）の別の実施例を示す図である。 図４に示す光ビーム位置検出手段（同期検知板）を使った時の副走査ビームピッチの制御系の一例を示すブロック図である。 図５に示す光ビーム位置検出手段（同期検知板）を使った時の副走査ビームピッチの制御系の一例を示すブロック図である。 本発明の光走査装置が適用される画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 光走査装置を被走査面（感光体）の主走査方向に並列して配備し、有効書き込み幅を分割して走査する構成とした光走査装置の概略構成図である。 タンデム型カラー画像形成装置の構成例の説明図である。

符号の説明

１１，１１ａ，１１ｂ：半導体レーザ（ＬＤ）
１２，１２ａ，１２ｂ：カップリングレンズ
１３：シリンドリカルレンズ
１４：ポリゴンミラー（偏向器）
１５：走査光学系
１５ａ，１５ｂ：走査レンズ
１５ｃ：折返しミラー
１６，１６Ｋ，１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙ：感光体ドラム（被走査面）
１７：折返しミラー
１８：光源装置
１９：光ビーム位置検出手段（同期・副走査位置検知センサ：同期検知板）
２０，２０Ｋ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ａ１，２０Ａ２，２０Ｂ１，２０Ｂ２：光走査装置
２１：ビーム間隔計測回路（パルス幅計測回路）
２２：ビーム間隔演算回路（パルス幅演算回路）
２３：ビーム偏向素子駆動回路
２４：基準クロック発生部
２５：画像クロック発生部
２６：半導体レーザ制御回路
２９：光ビーム偏向素子
２９ａ：保持部材
３０：楔形プリズム
３１：リング超音波モータ
ＡＭＰ１，ＡＭＰ２：増幅器
ＢＳ１，ＢＳ２：ビームスポット
ＣＭＰ：比較器
ＰＤ１，ＰＤ２：光ビーム位置検出手段（同期検知板）のセンサ
Ｓ：記録材

Claims (10)

1. 光ビームを発生させる光源と、該光源からの光ビームを偏向させ走査する光偏向手段と、前記光ビームを略等速に走査させる走査光学系とを備えた光走査装置において、
   複数のセンサを並べて配置し、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線をなし、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と非平行な角度を持って配置した前記複数光ビームの位置を検出する光ビーム位置検出手段と、
   前記光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号に基づいて副走査方向の走査位置を検出する副走査位置検出手段と、
   前記副走査位置検出手段で検出した副走査の走査位置が規定の位置からずれていた場合に副走査方向の走査位置を制御して、規定の走査位置に戻す走査位置制御手段と、
   を具備することを特徴とする光走査装置。
2. 複数の光ビームを発生させる光源と、該光源からの複数の光ビームを偏向させ一括走査する光偏向手段と、前記光ビームを等速に走査させる走査光学系とを備えた光走査装置において、
   複数のセンサを並べて配置し、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線をなし、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と非平行な角度を持って配置した前記複数光ビームの位置を検出する光ビーム位置検出手段と、
   前記光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号に基づいて副走査方向のピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、
   前記副走査ピッチ検出手段で検出したピッチが規定のピッチからずれていた場合に副走査方向のピッチを制御して、規定のピッチに戻すピッチ制御手段と、
   を具備することを特徴とする光走査装置。
3. 複数の光ビームを発生させる光源と、該光源からの複数の光ビームを偏向させ一括走査する光偏向手段と、前記光ビームを等速に走査させる走査光学系とを備えた光走査装置において、
   複数のセンサを並べて配置し、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線をなし、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と非平行な角度を持って配置した前記複数光ビームの位置を検出する光ビーム位置検出手段と、
   前記光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号に基づいて副走査方向のピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、
   前記副走査ピッチ検出手段で検出したピッチが規定のピッチからずれていた場合にオペレータに通報する通報手段と、
   を具備することを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の光走査装置において、
   光ビーム位置検出手段のビーム位置検出は各々のセンサの出力をコンパレータで比較し出力値が略一致した時点をもって光ビーム位置とすることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の光走査装置において、
   光ビーム位置検出手段の各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と垂直な角度を持って配置したことを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の光走査装置において、
   光ビーム位置検出手段の各々のセンサの対向する辺縁の間隔は光ビームのビームスポット径よりも小さいことを特徴とする光走査装置。
7. 請求項４記載の光走査装置において、
   光ビーム位置検出手段の各々のセンサの光ビーム未検出時の信号レベルを走査終了端側のセンサの信号レベルほど高く設定したことを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の光走査装置を主走査方向に並置し、１走査ラインを各々分割して走査することを特徴とする光走査装置。
9. 像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、帯電した像担持体に光ビームを照射して潜像を形成する光書込手段と、像担持体に形成された潜像を現像して顕像化する現像手段と、像担持体上の顕像を記録材に直接または中間転写体を介して転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
   前記光書込手段として、請求項１乃至請求項８のいずれか一つ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。
10. 請求項９記載の画像形成装置を複数備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。
    

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