JP2005250289A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、副走査方向の走査位置の誤差、各光ビーム間の副走査ピッチの誤差が大きい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、光ビームを発生する光源１１ａ、１１ｂと、この光源からの光ビームを偏向して走査する光偏向手段１４と、この光偏向手段からの光ビームを等速に走査させる走査光学系１５と、前記光ビームの走査位置を検出する光ビーム位置検出手段１９とを有する光走査装置において、前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させる光ビーム検出手段移動手段２６を具備するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は光走査装置及び、プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

光走査装置を有する画像形成装置において高速に画像記録を行うには、光走査装置の光ビームを偏向する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、ポリゴンミラーを高速に回転させるには、振動、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りに、複数個の光ビームを用いて、ポリゴンミラーによる１回の走査で複数のラインを一括して記録する方法が従来からいろいろ提案されている。

この方式は、複数の発光点を持つ半導体レーザアレイや発光点が１個の半導体レーザを複数用いて複数の光ビームを生成し、この複数の光ビームを合成することで副走査方向に配列して光源ユニットから射出し、この光源ユニットからの複数の光ビームをポリゴンミラーで偏向させ、該ポリゴンミラーからの複数の光ビームを感光体上に複数の光ビームスポットとして照射して主走査方向に走査することで所定のピッチで複数のラインを一括して記録する。

特許文献１には、光ビームの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、複数の光ビームを個別に点灯させて複数のセンサの走査開始端を光ビームがよぎる時間の間隔を計測し、その時間間隔の差を各光ビーム間の副走査ピッチに換算する画像形成装置が記載されている。

特許文献２には、主走査方向に配置された複数のフォトセンサを有するセンサアレイと、先端部が主走査方向に対して一定角度傾けて配置され、センサアレイの一部を覆う遮光マスクとを有する光ビーム検知手段を走査開始側の非書込位置に設け、各レーザビームが光ビーム検知手段を通るときに、遮光マスクで覆われないフォトセンサが出力する光ビーム検出信号のパルス幅と、各レーザビームが光ビーム検知手段を通過する際の検出時間差と、各レーザビームにより遮光マスクの先端エッジがあるフォトセンサが出力する光ビーム検出信号のパルス幅とから複数のレーザビームの副走査方向のピッチを演算するマルチビーム走査装置が記載されている。

特開平７−７２３９９号公報（特許第３１９１２３２） 特開平９―３２５２８８号公報

上記方式では、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光源ユニットは副走査ピッチが所定のピッチとのずれを生じる。このため、高品位の画像を得る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。副走査ピッチのずれを検知して補正する方式は特許文献１により開示されている。

特許文献１記載のものでは、光ビームの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個のセンサを用い、各々のセンサを光ビームが通過するときにセンサから出力される光ビームスポット位置検出信号（以下光ビーム位置検出信号という）の時間差から光ビームの副走査方向の走査位置、各光ビーム間の副走査ピッチを検出している。しかし、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、検出した副走査方向の走査位置、ひいては検出した各光ビーム間の副走査ピッチの誤差が大きくなる。

本発明の目的は、温度、振動等による光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光走査装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、簡便な方法で光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光走査装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、光ビーム位置検出手段の移動を精度良く行うことができ、光ビーム位置検出手段の調整精度を向上させることができる光走査装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、光ビーム位置検出手段の移動を高速に行うことができ、光ビーム位置検出手段の調整時間を短縮することができる光走査装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、簡便に光ビーム走査位置測定値を補正することができる光走査装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、温度等による光ビーム速度の変動によらない光ビーム走査位置または副走査方向の光ビームピッチの測定値を得ることができる光走査装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、温度、振動、経時変化等による光ビーム走査位置ずれの影響がない測定値を得ることができる光走査装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、高品質な画像を出力できる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、光ビームを発生する光源と、この光源からの光ビームを偏向して走査する光偏向手段と、この光偏向手段からの光ビームを等速に走査させる走査光学系と、前記光ビームの走査位置を検出する光ビーム位置検出手段とを有する光走査装置において、前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させる光ビーム検出手段移動手段を具備するものである。

請求項２に係る発明は、複数の光ビームを発生する光源と、この光源からの複数の光ビームを偏向して一括して走査する光偏向手段と、この光偏向手段からの光ビームを等速に走査させる走査光学系と、前記複数の光ビームの走査位置を検出する光ビーム位置検出手段と、この光ビーム位置検出手段からの光ビーム位置検出信号に基づいて副走査方向の前記光ビームのピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、この副走査ピッチ検出手段で検出した副走査方向の光ビームピッチが規定の副走査方向光ビームピッチからずれていた場合に副走査方向の前記光ビームのピッチを制御して規定の副走査方向光ビームピッチに戻すピッチ制御手段とを有する光走査装置において、前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させる光ビーム検出手段移動手段を具備するものである。

請求項３に係る発明は、複数の光ビームを発生する光源と、この光源からの複数の光ビームを偏向して一括して走査する光偏向手段と、この光偏向手段からの光ビームを等速に走査させる走査光学系と、前記複数の光ビームの走査位置を検出する光ビーム位置検出手段と、この光ビーム位置検出手段からの光ビーム位置検出信号に基づいて副走査方向の前記光ビームのピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、この副走査ピッチ検出手段で検出した副走査方向の前記光ビームのピッチが規定の副走査方向光ビーム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有する光走査装置において、前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させる光ビーム検出手段移動手段を具備するものである。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段移動手段はリードスクリューとモータにより前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させるものである。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段移動手段はソレノイドにより前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させるものである。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光走査装置において、初期に予め前記光ビーム検出手段移動手段で前記光ビーム検出手段を移動させて、前記光ビーム検出手段の移動量及び前記光ビーム検出手段の光ビーム位置検出信号の変化量を計測し、画像出力開始前に前記計測の手順と同手順で計測した前記光ビーム検出手段の移動量及び前記光ビーム検出手段の光ビーム位置検出信号の変化量と、初期に計測した前記光ビーム検出手段の移動量及び前記光ビーム検出手段の光ビーム位置検出信号の変化量との差異により前記光ビームの走査位置または副走査方向の前記光ビームのピッチの真値からのずれ量を補正するものである。

請求項７に係る発明は、請求項６記載の光走査装置において、前記ずれ量の補正は、前記光ビーム位置検出手段のビーム位置検出時に前記光ビーム検出手段移動手段で前記光ビーム検出手段を移動させて、前記光ビーム検出手段の移動量Δｍと前記光ビーム位置検出信号の時間間隔の変化Δｔを計測し、その変化率ｋをｋ＝Δｔ／Δｍとした時、初期調整時の変化率ｋをｋ０とし、画像出力前調整時の変化率ｋをｋ１とした時、前記光ビーム位置検出手段で測定した走査位置ｓ１から補正後の前記走査位置ｓを
ｓ＝ｓ１×ｋ１／ｋ０
として求めるものである。

請求項８に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光ビーム位置検出手段として複数のセンサを主走査方向に並べて配置し、該センサは辺縁が互いに平行な少なくとも２つのセンサと該２つのセンサとは辺縁が互いに非平行なセンサで構成し、画像出力開始前に予め前記光ビーム位置検出手段の辺縁が互いに平行な前記２つのセンサで前記ビーム位置検出信号の時間間隔を計測し、この時間間隔と初期の前記２つのセンサで計測した時間間隔との差異により前記走査位置または副走査方向の前記光ビームのピッチの真値からのずれ量を補正するものである。

請求項９に係る発明は、請求項８記載の光走査装置において、前記ずれ量の補正は、前記光ビーム位置検出手段のビーム位置検出時に前記２つのセンサを前記光ビームが通過する時間間隔を計測して該時間間隔を初期調整時はＴ０、画像出力前調整時はＴ１とし、画像出力前調整時に前記２つのセンサと互いに非平行な前記センサで測定して得られた前記走査位置をｓ１とした時、補正後の前記走査位置ｓをｓ＝ｓ１×Ｔ１／Ｔ０として求めるものである。

請求項１０に係る発明は、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の光走査装置において、請求項６乃至９に記載の補正をすべて行うものである。

請求項１１に係る発明は、請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の光走査装置を有するものである。

本発明によれば、温度、振動等による光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。
本発明によれば、簡便な方法で光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。
本発明によれば、光ビーム位置検出手段の移動を精度良く行うことができ、光ビーム位置検出手段の調整精度を向上させることができる。

本発明によれば、光ビーム位置検出手段の移動を高速に行うことができ、光ビーム位置検出手段の調整時間を短縮することができる。
本発明によれば、簡便に光ビーム走査位置測定値を補正することができる。
本発明によれば、温度等による光ビーム速度の変動によらない光ビーム走査位置または副走査方向の光ビームピッチの測定値を得ることができる。

本発明によれば、温度、振動、経時変化等による光ビーム走査位置ずれの影響がない測定値を得ることができる。
本発明によれば、高品質な画像を出力できる。

図１は本発明の実施形態１を示す。
図１において、１１（１１ａ、１１ｂ）は光源としての半導体レーザ、１２（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は光偏向手段としてのポリゴンミラー、１５は光ビームを等速に走査させる走査光学系(走査レンズ)、１６は被走査面を有するドラム状感光体、１８は半導体レーザ１１ａ、１１ｂ及びカップリングレンズ１２ａ、１２ｂを有する光源装置、１９は同期検知手段及び光ビーム位置検出手段としての同期・副走査位置検知センサ、２０は光走査装置、２１は副走査方向の光ビームピッチを検出する副走査ピッチ検出手段としての光ビーム間隔計測回路、２２は光ビーム間隔演算手段としての光ビーム間隔演算回路、２３は光ビーム偏向素子駆動部としての光ビーム偏向素子駆動回路、２６は光ビーム検出手段移動手段としてのセンサ移動手段、２９は楔形プリズムを用いた光ビーム偏向素子である。光ビーム間隔演算回路２２、光ビーム偏向素子駆動回路２３及び光ビーム偏向素子２９は光ビーム間隔計測回路２１で検出した副走査方向の光ビームピッチが所定のピッチよりずれていた場合に副走査方向の光ビームピッチを制御して所定のピッチに戻すピッチ制御手段を構成している。

光源装置１８は、半導体レーザ１１ａ、１１ｂがそれぞれ光ビームとしてのレーザビームを発生し、これらのレーザビームがカップリングレンズ１２ａ、１２ｂにより平行光とされて外部へ出射される。光源装置１８から射出された２本の光ビーム１７ａ、１７ｂは、シリンドリカルレンズ１３の作用によりポリゴンミラー１４の偏向反射面上に線像として結像され（副走査方向に結像されて主走査方向に長くなり)、走査光学系１５により被走査面(感光体)１６に光ビームスポットとして結像されて該被走査面(感光体)１６上を主走査方向に走査する。

このような、光源装置から出射された光ビームを被走査面上に光ビームスポットとして結像して該被走査面を走査する装置を、『光走査装置』２０と呼ぶことにする。この光走査装置２０は、光源装置１８、カップリングレンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、ポリゴンミラー１４、走査光学系１５、同期・副走査位置検知センサ１９、光ビーム間隔計測回路２１、光ビーム間隔演算回路２２、光ビーム偏向素子駆動回路２３、光ビーム偏向素子２９などを有し、複数の光ビーム（ここでは２つの光ビーム）で走査を行う光走査装置である。図１における『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。

光走査装置２０は電子写真プロセスを利用した周知の画像形成装置例えば画像出力装置の光書込装置として用いられる。この画像出力装置では、感光手段としての感光体１６が駆動部により回転駆動されて図示しない帯電器により一様に帯電された後に光走査装置２０により複数の光ビームで走査されて露光されることで静電潜像が形成され、この感光体１６上の静電潜像が図示しない現像装置により現像されてトナー像となり、この感光体１６上のトナー像が図示しない転写装置により記録紙等の転写材に転写されて該転写材上のトナー像が図示しない定着装置で定着された後、転写材が排出される。この光走査装置２０は、複数の光ビームで感光体１６を走査することにより、画像出力速度の高速化、画像出力密度の高密度化を図ることが可能となる。なお、光走査装置２０は電子写真プロセスを利用した周知のカラー画像形成装置などの光書込装置として用いることもできる。

光走査装置２０を画像出力装置の光書込装置として利用する場合、光走査装置２０は駆動手段により出力画像データを含む変調信号で半導体レーザ１１ａ、１１ｂが変調されて半導体レーザ１１ａ、１１ｂからの光ビームが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を得るための電気信号(同期検知信号)は同期・副走査位置検知センサ１９に走査光学系(走査レンズ)１５からの光ビームが入射することにより発生する。

ポリゴンミラー１４に入射する２本の光ビーム１７ａ、１７ｂ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つの光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・副走査位置検知センサ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（ｂ）に示すように、被走査面１６上では半導体レーザ１１ａ、１１ｂからの光ビームによる２つの光ビームスポットＢＳ１、ＢＳ２は、その走査密度に応じて、副走査方向に所定の間隔(光ビームピッチ)ＰZを維持することが要求される。

環境(温度、湿度)の変動や経時の影響等により、副走査方向の光ビームピッチＰZは変動する恐れがある。このため、光源装置１８は光ビーム偏向手段としての光ビーム偏向素子２９を具備する。また、同期・副走査位置検知センサ１９は、副走査方向の光ビームピッチＰＺを検出できるようにセンサを追加し、センサの検出信号より光ビーム位置検出回路にて光ビーム位置（光ビームスポット位置）を検出する。光ビーム間隔計測回路２１は上記光ビーム位置検出回路からの光ビーム位置検出信号に基づいて副走査方向の各光ビームスポット間の間隔を計測し、光ビーム間隔演算回路２２は光ビーム間隔計測回路２１で計測した副走査方向の各光ビームスポット間の間隔の所定のピッチに対するずれを算出することでセンサ１９の検出特性を検証する。光ビーム偏向素子駆動回路２３は、光ビーム間隔演算回路２２の算出結果から副走査方向の各光ビームスポット間の間隔の所定ピッチに対してずれがあれば、光ビーム１７ａ、１７ｂを副走査方向の各光ビームスポット間の間隔が上記所定のピッチになるように光ビーム偏向素子２９を駆動する。

光ビーム偏向素子２９は、例えば図２(ａ)に示すように「楔形プリズム」が用いられる。この楔形プリズムでは、頂角αを持つ楔形プリズム３０とリング超音波モータ３１が保持部材３８に取り付けられ、楔形プリズム３０がリング超音波モータ３１によりγ回転して光ビーム１７ａ、１７ｂを偏向させる。その時の楔形プリズム３０の回転角により光ビーム１７ａ、１７ｂが光軸に対してφだけ変化する。

光ビーム偏向素子２９は、上記楔形プリズム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光ビームを偏向させても良い。なお、光ビーム間隔演算回路２２で算出した副走査方向の各光ビームスポット間の間隔の所定ピッチに対するずれを表示手段で表示することで、副走査方向の光ビームピッチが所定ピッチからずれている場合にそのずれをオペレータ等に通報するようにしてもよい。

図６は同期・副走査位置検知センサ１９の１例を示す。光ビームスポットＢＳ１、ＢＳ２は図２（ｂ）に示すような配列で被走査面１６上を走査する。図６（ａ）に示すように、走査光学系(走査レンズ)１５からの光ビームを検知するセンサとしてのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２は主走査方向に並べて配置され、かつ、この２つのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２は走査開始側（または走査開始側及び走査終了側）の辺縁が互いに非平行な角度θ（０＜θ＜９０）を持って配置される。フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の出力信号は、それぞれ増幅器（ＡＭＰ）１、２により電流電圧変換と電圧増幅が行われた後、光ビーム位置検出信号（ビーム位置検出信号１、ビーム位置検出信号２）として出力される。

図６（ｂ）は２個の光ビームがフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２を通過したときの同期・副走査位置検知センサ１９の出力信号のタイミングチャートを示す。１個の光ビームがフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２を通過することにより、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２から２個のパルスが出力される。この２個のパルスの間隔は光ビームが走査される副走査位置に比例する。２個の光ビームスポットＢＳ１，ＢＳ２がフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２を通過する時間の間隔をＴ２，Ｔ３とすると、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×（Ｔ３−Ｔ２）／ｔａｎθ …（１）
ここで、ｖは光ビームスポットＢＳ１、ＢＳ２の速度を表す。
光ビームスポットの速度ｖは、走査光学系１５の焦点距離とポリゴンスキャナ１４の回転数で決まるが、温度やその他の環境条件によって変化する。このため、Ｔ２、Ｔ３を計測して求めた光ビームの副走査ピッチΔＰは光走査装置２０内の温度によって実際の副走査ピッチに対して誤差を生じる。この誤差は、高画質の出力画像が要求される場合、特にカラー画像で色再現性を良くする場合には無視できなくなる。

図３はセンサ移動手段２６の一例を示す。同期・副走査位置検知センサ１９はリードスクリュー３３と一体に設けられ、モータ３２でリードスクリュー３３が回転させられることにより副走査方向に移動する。モータ３２はパルスモータの場合回転角度がパルス数によって決まるので、正確に同期・副走査位置検知センサ１９の移動を制御することができる。また、モータ３２はエンコーダ付のＤＣモータを使うことにより高速回転が可能になり、高速な制御ができる。

図４はセンサ移動手段２６の他の例を示す。このセンサ移動手段２６は同期・副走査位置検知センサ１９をソレノイド３４で引き付けて放した時にバネ３５で同期・副走査位置検知センサ１９を元に戻すように構成したものである。このセンサ移動手段２６では、副走査ピッチΔＰを測定する測定点は２点と限られるが、センサ１９をすばやく移動させることができるとともに、低コストで実現が可能である。

また、図５はセンサ移動手段２６の他の例を示す。このセンサ移動手段２６は、図４に示すセンサ移動手段２６において、センサ１９をソレノイド３４で引き付けた時に階段状のストッパー３６をセンサ１９の移動方向とは垂直に移動させるもので、ストッパー３６の階段数に応じた測定点を得ることができる。

図７は本実施形態１の副走査ピッチの真値からのずれを補正する補正方法を説明するための図である。まず、初期調整時（画像出力装置の工場出荷時、もしくは、画像出力装置の設置時）には、図示しない補正回路は、予めセンサ移動手段２６にセンサ１９を移動させ、センサ１９の出力信号（ＡＭＰ１、２の出力信号）からセンサ１９の移動量Δｍ０と光ビーム位置検出信号の変化量Δｔ０を計測し、その計測したΔｔ０とΔｍ０との比ｋ０を求めて記憶しておく。

画像出力装置の画像出力開始前には、上記補正回路は、同様にセンサ移動手段２６にセンサ１９を移動させ、センサ１９の出力信号（ＡＭＰ１、２の出力信号）からセンサ１９の移動量Δｍ１と光ビーム位置検出信号の変化量Δｔ１を計測し、その計測したセンサ１９の移動量Δｍ１とビーム位置検出信号の変化量Δ１ｔの比ｋ１を求め、ｋ０とｋ１との差異により光ビーム位置または副走査方向の光ビームピッチの測定値を補正する。

実際のｋ０、ｋ１の導出は、上記補正回路が、初期調整時、画像出力開始前に、センサ移動手段２６でセンサ１９を数回移動させてセンサ１９からの光ビーム位置検出信号から該光ビーム位置検出信号の時間間隔ｔを数点で測定し、その数点の光ビーム位置検出信号の時間間隔ｔから図７（ｃ）に示すような光ビーム位置検出信号の時間間隔ｔとセンサ１９の移動量ｍとの直線近似の関係に基づいてｋ０、ｋ１を求める。上記補正回路は、初期調整時に測定して得られた走査位置（光ビームスポット位置検出信号による走査位置）をｓ１としたとき、補正後の走査位置ｓを
ｓ＝ｓ１×ｋ１／ｋ０
として求めることで走査位置の補正を行う。

図９は本実施形態１における光ビームの副走査ピッチを制御する回路を示す。パルス間隔計測回路２１は、センサ１９におけるＡＭＰ１，２からなる光ビーム位置検出回路３７から出力される光ビーム位置検出信号より、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。パルス間隔演算回路２２は、パルス間隔計測回路２１で計測されたパルス間隔を所定のパルス間隔と比較する。ビーム偏向素子駆動回路２３はパルス間隔計測回路２１で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には、パルス間隔演算回路２２の出力信号に基づいて駆動信号を発生して光ビーム偏向素子２９に出力し、光ビーム偏向素子２９はそのずれ量を０にするようにビーム偏向素子駆動回路２３からの駆動信号でリング超音波モータ３１を駆動して楔形プリズム３０を回転させることにより、光ビームを偏向させて副走査ビームピッチを所定のピッチとなるように制御する。

画素クロック発生器２５は基準クロック発生部２４からの基準クロックに基づいて光ビーム位置検出回路３７のＡＭＰ１からの光ビーム位置検出信号（同期検知信号）に同期して画素クロックを発生し、半導体レーザ制御回路２３は画素クロック発生器２５からの画素クロックに同期して画像データを含む変調信号により半導体レーザ１１ａ、１１ｂを変調する。

図８は本発明の実施形態２において副走査ピッチの真値からのずれを補正する補正方法を説明するための図である。本実施形態２では、上記実施形態１において、上記補正方法の代りに以下の補正方法を用いる。図８（ａ）は本実施形態２の同期・副走査位置検知センサ１９の一例である。同期・副走査位置検知センサ１９は、同期検知手段及び光ビーム位置検出手段として複数のセンサＰＤ１〜ＰＤ３を主走査方向に並べて配置し、走査開始側（または走査開始側及び走査終了側）の辺縁が互いに平行な少なくとも２つのセンサＰＤ１、ＰＤ３と、該センサＰＤ１、ＰＤ３とは互いに非平行なセンサＰＤ２と、ＡＭＰ１〜３とで構成し、センサＰＤ３及びＡＭＰ３を追加したものである。初期調整時（工場出荷時、もしくは、装置の設置時）には、図示しない補正回路は、予めセンサ移動手段２６にセンサ１９を移動させ、走査開始側（または走査開始側及び走査終了側）の辺縁が互いに平行な２つのセンサＰＤ１、ＰＤ３からＡＭＰ１，３を介して出力される光ビーム位置検出信号の時間間隔Ｔ０を計測して記憶しておく。

画像出力装置の画像出力開始前には、上記補正回路は、センサ移動手段２６にセンサ１９を移動させ、走査開始側（または走査開始側及び走査終了側）の辺縁が互いに平行な２つのセンサＰＤ１、ＰＤ３からＡＭＰ１，３を介して出力される光ビーム位置検出信号の時間間隔Ｔ１を計測し、Ｔ０とＴ１との差異により光ビーム位置または副走査方向の光ビームピッチの測定値を補正する。例えば上記補正回路は、初期調整時に測定して得られた走査位置（光ビームスポット位置検出信号による走査位置）をｓ１とした時、補正後の走査位置ｓを、
ｓ＝ｓ１×Ｔ１／Ｔ０
として求めることで走査位置の補正を行う。

上記実施形態１，２の画像出力装置では、上述のように被走査面(すなわち感光体)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、高品位な出力画像を得ることが可能となる。
光ビームスポット配列を検出するタイミングは、画像出力を行うためにオペレータ(サービスマン、ユーザ等)が当該画像出力装置のスタートボタンを押下した後のタイミングとしても良いし、多数枚の画像を出力する場合には数枚(〜数十枚)の画像出力を行う毎のタイミングとしても構わない。また、画像出力時(光ビーム走査時)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、前回の調整値（光ビーム位置または副走査方向の光ビームピッチ）を記憶するメモリ機能を付加しておくことができる。

このように光走査装置２０を画像出力装置の光書込装置として使用した場合には、画像出力装置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、画像出力装置から出力画像(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、例えば特開平10-62705号公報記載の『評価チャート及び画像記録装置』に示す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光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、光ビームスポット配列検出手段及び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。

上記実施形態によれば、光走査装置において、センサを用いて光ビームの副走査方向の走査位置を計測するに際して、センサを移動させるセンサ移動手段を設け、センサの検出特性を検証し、その計測値を補正することにより、温度、振動、経時変化等による光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。
上記実施形態によれば、複数の光ビームで走査を行う光走査装置において、センサを用いて各光ビームのうち副走査方向の光ビーム間隔を計測するに際して、センサを移動させるセンサ移動手段を設け、センサの検出特性を検証し、計測値を補正することにより、温度、振動、経時変化等による光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。

上記実施形態によれば、複数の光ビームで走査を行う光走査装置において、センサを用いて各光ビームのうち副走査方向の光ビーム間隔を計測するに際して、センサを移動させるセンサ移動手段を設け、センサの検出特性を検証し、計測値を補正することにより求めた副走査方向の光ビームピッチが所定ピッチからずれている場合オペレータ等に通報することにより、簡便な方法で光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。

上記実施形態によれば、センサ移動手段としてリードスクリューとパルスモータによりセンサを移動させることにより、センサの移動を精度良く行い、光ビーム走査位置の調整精度を向上させることができる。
上記実施形態によれば、センサ移動手段としてソレノイドでセンサを移動させることにより、センサの移動を高速に行い、光ビーム走査位置の調整時間を短縮することができる。

上記実施形態によれば、画像出力開始前に予めセンサ移動手段でセンサを移動させ、センサ移動量及び光ビーム位置検出信号の変化量を計測し、これらと初期のセンサ移動量及び光ビーム位置検出信号の変化量との差異により光ビーム位置または副走査方向の光ビームピッチの測定値を補正することにより、温度、振動、経時変化等による光ビーム走査位置ずれの影響のない測定値を得ることができる。

上記実施形態によれば、上記補正を、光ビーム位置検出手段の光ビーム位置検出時にセンサ移動手段でセンサを移動させ、センサの移動量及びビーム位置検出信号の時間間隔の変化を計測し、その変化率と初期調整時の変化率との比によって、測定した走査位置を求めることにより、簡便に測定値を補正することができる。

上記実施形態によれば、光ビーム位置検出手段として複数のセンサを主走査方向に並べて配置し、走査開始側（または走査開始側及び走査終了側）の辺縁が互いに平行な少なくとも２つのセンサと該センサとは走査開始側（または走査開始側及び走査終了側）の辺縁が互いに非平行なセンサで構成したセンサにより、画像出力開始前に予め光ビーム位置検出手段の走査開始側（または走査開始側及び走査終了側）の辺縁が互いに平行な２つのセンサで光ビーム位置検出信号の時間間隔を計測し、この時間間隔と初期の時間間隔との差異により光ビーム位置または副走査方向の光ビームピッチの測定値を補正することにより、温度等による光ビーム速度の変動によらない測定値を得ることができる。

上記実施形態によれば、上記測定値の補正は、光ビーム位置検出手段の光ビーム位置検出時に上記２つのセンサを光ビームが通過する時間間隔を計測して、初期調整時の時間間隔と調整時の時間間隔の比により、調整時に測定して得られた走査位置を求めることにより、簡便に測定値を補正することができる。
上記実施形態によれば、上記補正をすべて行うことにより、温度、振動、経時変化等によるビーム走査位置ずれの影響ない測定値を得ることができる。
上記実施形態によれば、光走査装置２０を使うことにより、高品質な画像を出力できる画像形成装置が得られる。

本発明の実施形態１を示す概略図である。 同実施形態１に用いられる光ビーム偏向素子の一例を示す断面図及び被走査面での光ビームスポット配列を示す図である。 同実施形態１に用いられるセンサ移動手段の一例を示す平面図である。 同実施形態１に用いられるセンサ移動手段の他の例を示す平面図である。 同実施形態１に用いられるセンサ移動手段の他の例を示す平面図である。 同実施形態１に用いられる同期・副走査位置検知センサの１例を示す概略図及び光ビーム位置検出信号を示す波形図である。 同実施形態１の副走査ピッチの真値からのずれを補正する補正方法を説明するための図である。 本発明の実施形態２において副走査ピッチの真値からのずれを補正する補正方法を説明するための図である。 上記実施形態１における光ビームの副走査ピッチを制御する回路を示す図である。

符号の説明

１１ａ、１１ｂ 半導体レーザ
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
１５ 走査光学系
１６ 被走査面を有する感光体
１８ 光源装置
１９ 同期・副走査位置検知センサ
２０ 光走査装置
２１ 光ビーム間隔計測回路
２２ 光ビーム間隔演算回路
２３ 光ビーム偏向素子駆動回路
２６ センサ移動手段
２９ 光ビーム偏向素子
３０ 楔形プリズム
３１ リング超音波モータ
３２ モータ
３３ リードスクリュー
３４ ソレノイド
３５ バネ
３６ ストッパー
３７ 光ビーム位置検出回路
３８ 保持部材

Claims (11)

1. 光ビームを発生する光源と、この光源からの光ビームを偏向して走査する光偏向手段と、この光偏向手段からの光ビームを等速に走査させる走査光学系と、前記光ビームの走査位置を検出する光ビーム位置検出手段とを有する光走査装置において、前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させる光ビーム検出手段移動手段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する光源と、この光源からの複数の光ビームを偏向して一括して走査する光偏向手段と、この光偏向手段からの光ビームを等速に走査させる走査光学系と、前記複数の光ビームの走査位置を検出する光ビーム位置検出手段と、この光ビーム位置検出手段からの光ビーム位置検出信号に基づいて副走査方向の前記光ビームのピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、この副走査ピッチ検出手段で検出した副走査方向の光ビームピッチが規定の副走査方向光ビームピッチからずれていた場合に副走査方向の前記光ビームのピッチを制御して規定の副走査方向光ビームピッチに戻すピッチ制御手段とを有する光走査装置において、前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させる光ビーム検出手段移動手段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する光源と、この光源からの複数の光ビームを偏向して一括して走査する光偏向手段と、この光偏向手段からの光ビームを等速に走査させる走査光学系と、前記複数の光ビームの走査位置を検出する光ビーム位置検出手段と、この光ビーム位置検出手段からの光ビーム位置検出信号に基づいて副走査方向の前記光ビームのピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、この副走査ピッチ検出手段で検出した副走査方向の前記光ビームのピッチが規定の副走査方向光ビーム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有する光走査装置において、前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させる光ビーム検出手段移動手段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３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段移動手段はリードスクリューとモータにより前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段移動手段はソレノイドにより前記光ビーム検出手段を副走査方向に移動させることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光走査装置において、初期に予め前記光ビーム検出手段移動手段で前記光ビーム検出手段を移動させて、前記光ビーム検出手段の移動量及び前記光ビーム検出手段の光ビーム位置検出信号の変化量を計測し、画像出力開始前に前記計測の手順と同手順で計測した前記光ビーム検出手段の移動量及び前記光ビーム検出手段の光ビーム位置検出信号の変化量と、初期に計測した前記光ビーム検出手段の移動量及び前記光ビーム検出手段の光ビーム位置検出信号の変化量との差異により前記光ビームの走査位置または副走査方向の前記光ビームのピッチの真値からのずれ量を補正することを特徴とする光走査装置。
7. 請求項６記載の光走査装置において、前記ずれ量の補正は、前記光ビーム位置検出手段の光ビーム位置検出時に前記光ビーム検出手段移動手段で前記光ビーム検出手段を移動させて、前記光ビーム検出手段の移動量Δｍと前記ビーム位置検出信号の時間間隔の変化Δｔを計測し、その変化率ｋをｋ＝Δｔ／Δｍとした時、初期調整時の変化率ｋをｋ０とし、画像出力前調整時の変化率ｋをｋ１とした時、前記光ビーム位置検出手段で測定した走査位置ｓ１から補正後の前記走査位置ｓを
   ｓ＝ｓ１×ｋ１／ｋ０
   として求めることを特徴とする光走査装置
8. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光ビーム位置検出手段として複数のセンサを主走査方向に並べて配置し、該センサは辺縁が互いに平行な少なくとも２つのセンサと該２つのセンサとは辺縁が互いに非平行なセンサで構成し、画像出力開始前に予め前記光ビーム位置検出手段の辺縁が互いに平行な前記２つのセンサで前記ビーム位置検出信号の時間間隔を計測し、この時間間隔と初期の前記２つのセンサで計測した時間間隔との差異により前記走査位置または副走査方向の前記光ビームのピッチの真値からのずれ量を補正することを特徴とする光走査装置。
9. 請求項８記載の光走査装置において、前記ずれ量の補正は、前記光ビーム位置検出手段のビーム位置検出時に前記２つのセンサを前記光ビームが通過する時間間隔を計測して該時間間隔を初期調整時はＴ０、画像出力前調整時はＴ１とし、画像出力前調整時に前記２つのセンサと互いに非平行な前記センサで測定して得られた前記走査位置をｓ１とした時、補正後の前記走査位置ｓをｓ＝ｓ１×Ｔ１／Ｔ０として求めることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の光走査装置において、請求項６乃至９に記載の補正をすべて行うことを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。
    

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