JP4197556B2 - ビーム光走査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、複数のレーザビーム光により単一の感光体ドラム上を同時に走査露光して上記感光体ドラム上に単一の静電潜像を形成するデジタル複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置において、上記複数のレーザビーム光を走査するビーム光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、たとえば、レーザビーム光による走査露光と電子写真プロセスとにより画像形成を行なうデジタル複写機が種々開発されている。
【０００３】
そして、最近では、さらに画像形成速度の高速化を図るために、マルチビーム方式、つまり、複数のレーザビーム光を発生させ、これら複数のレーザビーム光により複数ラインずつの同時走査が行なわれるようにしたデジタル複写機が開発されている。
【０００４】
このようなマルチビーム方式のデジタル複写機においては、レーザビーム光を発生する複数の半導体レーザ発振器、これら複数のレーザ発振器から出力される各レーザビーム光を感光体ドラムへ向けて反射し、各レーザビーム光により感光体ドラム上を走査するポリゴンミラーなどの多面回転ミラー、および、コリメータレンズやｆ−θレンズなどを主体に構成される、ビーム光走査装置としての光学系ユニットを備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、このようなマルチビーム方式のデジタル複写機においては、高画質で画像を形成するために、前記光学ユニットにおいては、レーザビーム光の走査方向露光位置制御（主走査方向ビーム光位置制御）およびレーザビーム光の通過位置制御（副走査方向ビーム光位置制御）が行なわれている。
【０００６】
このような技術の具体的な例が、たとえば、特公平１−４３２９４号公報、特公平３−５７４５２号公報、特公平３−５７４５３号公報、実公平５−３２８２４号公報、特開平７−７２３９９号公報、特開平７−２２８０００号公報、特開平９−２１０８４９号公報、特開平９−２５８１２５号公報、特開平９−３１４９０１号公報、特開平１０−７６７０４号公報などに開示されている。しかし、これらに開示された技術には、以下に示すような課題があった。
【０００７】
すなわち、主走査方向のビーム光位置制御については、検知手段であるセンサがビーム光走査方向に対して所定の関係（角度）で取付けられていることが重要である。つまり、センサが所定の取付け状態から傾いて取付けられると、正しく主走査方向のビーム光位置（相対位置）が検知できなくなり、たとえば、縦線を真っ直ぐに形成できないといったような不都合が生じる。
【０００８】
しかしながら、センサ自身にビーム光の走査方向との関係を検知する機能を備えているのは、特開平９−３１４９０１号公報に示された例以外にはない。ところが、この例の場合においても、その傾き検知レンジは非常に狭く、検知、調整がしずらいなどの課題があった。
【０００９】
また、副走査方向のビーム光位置制御については、特開平７−７２３９９号公報、特開平７−２２８０００号公報、特開平９−２１０８４９号公報に副走査方向のビーム光通過位置を、ビーム光がセンサを通過する時間に置き換えて検知する例が示されている。
【００１０】
しかしながら、光学系ユニットに搭載されるｆ−θレンズのｆ−θ特性にばらつきが生じた場合や、ポリゴンミラーの回転数にばらつきや変動が生じた場合などには、センサ上のビーム光の走査速度にばらつきが生じることになり、ビーム光の通過時間を基にしたこれらの検知方法では、検知誤差が生じる可能性がある。
【００１１】
また、特開平９−２５８１２５号公報、特開平９−３１４９０１号公報、特願平１０−７６７０４号公報には、センサ上に形成された特定のセンサパターン間にビーム光の通過位置を追い込むことで、ビーム光の通過位置を所定の位置に制御する例が示されているが、この構成では、それぞれのビーム光を独立に所定の通過位置に追い込む必要があり、あるビーム光を基準にして残りのビーム光の通過位置を制御する場合に比べ、ビーム光の通過位置を制御するためのアクチュエータの数が増え、コスト高になるという課題があった。
【００１２】
さらに、上記ビーム光を所定の位置に追い込むための検知パターンは、検知精度が高い反面、ビーム光の通過位置変化に対してセンサ出力が変化する範囲（＝検知レンジ）が狭く、制御が複雑となったり、制御に要する時間が長いといった問題があった。
【００１３】
また、複数の解像度に対応して各ビーム光の通過位置を制御することを可能とする場合には、上記各ビーム光を追い込むためのセンサパターンが増え、センサ構造が複雑化するといった課題があった。
【００１４】
以上、説明した従来技術に対する課題をまとめると、
（１）ビーム光の露光位置を制御するためのセンサに、ビーム光の走査方向に対する取付け傾きを広いレンジで検知する機能を持つこと、
（２）センサ上のビーム光の走査速度に依存せず、正確にビーム光の通過位置を検知できること、
（３）ビーム光の通過位置検知を広いレンジで可能とし、ビーム光の通過位置を制御するためのアクチュエータ数を必要最小限とすること、
（４）ビーム光の通過位置変化に対し、センサが応答する範囲（検知レンジ）を広げ、制御を単純化、高速化すること、
（５）単純なセンサ構造で複数の解像度に対応できること、
となる。
【００１５】
そこで、本発明は、広いレンジでビーム光の相対的、絶対的走査位置を正確に検知でき、かつ、必要最小限のビーム光通過位置制御用のアクチュエータでビーム光の走査位置を所定位置に制御することのできるビーム光走査装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のビーム光走査装置は、ビーム光を出力する複数のビーム光発生手段と、この複数のビーム光発生手段から出力された複数のビーム光を被走査面に向けてそれぞれ反射し、前記複数のビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、この走査手段により前記被走査面を走査すべく導かれた複数のビーム光を検知するもので、前記複数のビーム光の前記走査手段による走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、その出力が連続的に変化するよう構成されたビーム光通過位置検知手段と、このビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設される光検知部材からなる第１の通過目標と、前記ビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、前記第１の通過目標から前記複数のビーム光の走査方向と直交する方向に所定距離だけ離れた位置に配設される光検知部材からなる第２の通過目標と、前記複数のビーム光の少なくとも１つのビーム光の通過位置を変更するビーム光通過位置変更手段と、前記ビーム光が前記第１の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力、および、前記ビーム光が前記第２の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力を基に、前記ビーム光通過位置変更手段を制御することにより、前記複数のビーム光相互の通過位置が所定の位置になるよう制御する制御手段とを具備している。
【００１７】
また、本発明のビーム光走査装置は、ビーム光を出力する複数のビーム光発生手段と、この複数のビーム光発生手段から出力された複数のビーム光を被走査面に向けてそれぞれ反射し、前記複数のビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、この走査手段により前記被走査面を走査すべく導かれた複数のビーム光を検知するもので、前記複数のビーム光の前記走査手段による走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、その出力が連続的に変化するよう構成されたビーム光通過位置検知手段と、このビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、ビーム光が第１の通過位置で前記ビーム光通過位置検知手段を通過した際にビーム光が移動する距離と等しいビーム光走査方向の幅を持つ第１のビーム光検知手段と、前記ビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、ビーム光が前記第１の通過位置とビーム光走査方向と直交する方向に所定の距離だけ離れている第２の通過位置で前記ビーム光通過位置検知手段を通過した際にビーム光が移動する距離と等しいビーム光走査方向の輻を持つ第２のビーム光検知手段と、前記複数のピーム光の少なくとも１つのビーム光の通過位置を変更するビーム光通過位置変更手段と、前記ビーム光が前記第１のビーム光検知手段を通過した際の前記第１のビーム光検知手段の出力、および、前記ビーム光が前記第２のビーム光検知手段を通過した際の前記第２のビーム光検知手段の出力を基に、前記ビーム光通過位置変更手段を制御することにより、前記複数のビーム光相互の通過位置が所定の位置になるよう制御する制御手段とを具備している。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係るビーム光走査装置が適用される画像形成装置としてのデジタル複写機の構成を模式的に示すものである。すなわち、このデジタル複写機は、たとえば、画像読取手段としてのスキャナ部１、および、画像形成手段としてのプリンタ部２から構成されている。スキャナ部１は、図示矢印方向に移動可能な第１キャリジ３と第２キャリジ４、結像レンズ５、および、光電変換素子６などから構成されている。
【００２２】
図１において、原稿Ｏは透明ガラスからなる原稿台７上に下向きに置かれ、その原稿Ｏの載置基準は原稿台７の短手方向の正面右側がセンタ基準になっている。原稿Ｏは、開閉自在に設けられた原稿固定カバー８によって原稿台７上に押え付けられる。
【００２３】
原稿Ｏは光源９によって照明され、その反射光はミラー１０，１１，１２、および、結像レンズ５を介して光電変換素子６の受光面に集光されるように構成されている。ここで、上記光源９およびミラー１０を搭載した第１キャリジ３と、ミラー１１，１２を搭載した第２キャリジ４は、光路長を一定にするように２：１の相対速度で移動するようになっている。第１キャリジ３および第２キャリジ４は、キャリジ駆動用モータ（図示せず）によって読取タイミング信号に同期して右から左方向に移動する。
【００２４】
以上のようにして、原稿台７上に載置された原稿Ｏの画像は、スキャナ部１によって１ラインごとに順次読取られ、その読取り出力は、図示しない画像処理部において画像の濃淡を示す８ビットのデジタル画像信号に変換される。
【００２５】
プリンタ部２は、光学系ユニット１３、および、被画像形成媒体である用紙Ｐ上に画像形成が可能な電子写真方式を組合わせた画像形成部１４から構成されている。すなわち、原稿Ｏからスキャナ部１で読取られた画像信号は、図示しない画像処理部で処理が行なわれた後、半導体レーザ発振器からのレーザビーム光（以降、単にビーム光と称す）に変換される。ここに、本実施の形態では、半導体レーザ発振器を複数個（２個以上）使用するマルチビーム光学系を採用している。
【００２６】
光学系ユニット１３の構成については後で詳細を説明するが、ユニット内に設けられた複数の半導体レーザ発振器は、図示しない画像処理部から出力されるレーザ変調信号にしたがって発光動作し、これらから出力される複数のビーム光は、ポリゴンミラーで反射されて走査光となり、ユニット外部へ出力されるようになっている。
【００２７】
光学系ユニット１３から出力される複数のビーム光は、像担持体としての感光体ドラム１５上の露光位置Ｘの地点に必要な解像度を持つスポットの走査光として結像され、走査露光される。これによって、感光体ドラム１５上には、画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００２８】
感光体ドラム１５の周辺には、その表面を帯電する帯電チャージャ１６、現像器１７、転写チャージャ１８、剥離チャージャ１９、および、クリーナ２０などが配設されている。感光体ドラム１７は、駆動モータ（図示せず）により所定の外周速度で回転駆動され、その表面に対向して設けられている帯電チャージャ１６によって帯電される。帯電された感光体ドラム１５上の露光位置Ｘの地点に複数のビーム光（走査光）がスポット結像される。
【００２９】
感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像器１７からのトナー（現像剤）により現像される。現像によりトナー像を形成された感光体ドラム１５は、転写位置の地点で給紙系によりタイミングをとって供給される用紙Ｐ上に転写チャージャ１８によって転写される。
【００３０】
上記給紙系は、底部に設けられた給紙カセット２１内の用紙Ｐを、給紙ローラ２２と分離ローラ２３とにより１枚ずつ分離して供給する。そして、レジストローラ２４まで送られ、所定のタイミングで転写位置まで供給される。転写チャージャ１８の下流側には、用紙搬送機構２５、定着器２６、画像形成済みの用紙Ｐを排出する排紙ローラ２７が配設されている。これにより、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着器２６でトナー像が定着され、その後、排紙ローラ２７を経て外部の排紙トレイ２８に排紙される。
【００３１】
また、用紙Ｐへの転写が終了した感光体ドラム１５は、その表面の残留トナーがクリーナ２０によって取り除かれて、初期状態に復帰し、次の画像形成の待機状態となる。
【００３２】
以上のプロセス動作を繰り返すことにより、画像形成動作が連続的に行なわれる。
【００３３】
以上説明したように、原稿台７上に置かれた原稿Ｏは、スキャナ部１で読取られ、その読取り情報は、プリンタ部２で一連の処理を施された後、用紙Ｐ上にトナー画像として記録されるものである。
【００３４】
次に、光学系ユニット１３について説明する。
【００３５】
図２は、光学系ユニット１３の構成と感光体ドラム１５の位置関係を示している。光学系ユニット１３は、たとえば、４つのビーム光発生手段としての半導体レーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを内蔵していて、それぞれのレーザ発振器３１ａ〜３１ｄが、同時に１走査ラインずつの画像形成を行なうことで、ポリゴンミラーの回転数を極端に上げることなく、高速の画像形成を可能としている。
【００３６】
すなわち、レーザ発振器３１ａはレーザドライバ３２ａで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ハーフミラー３４ａとハーフミラー３４ｂを通過し、多面回転ミラーとしてのポリゴンミラー３５に入射する。
【００３７】
ポリゴンミラー３５は、ポリゴンモータドライバ３７で駆動されるポリゴンモータ３６によって一定速度で回転されている。これにより、ポリゴンミラー３５からの反射光は、ポリゴンモータ３６の回転数で定まる角速度で、一定方向に走査することになる。ポリゴンミラー３５によって走査されたビーム光は、図示しないｆ−θレンズのｆ−θ特性により、これを通過することによって、一定速度で、ビーム光位置検知手段およびビーム光通過タイミング検知手段およびビーム光パワー検知手段としてのビーム光検知装置３８の受光面、および、感光体ドラム１５上を走査することになる。
【００３８】
レーザ発振器３１ｂは、レーザドライバ３２ｂで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ガルバノミラー３３ｂで反射し、さらにハーフミラー３４ａで反射する。ハーフミラー３４ａからの反射光は、ハーフミラー３４ｂを通過し、ポリゴンミラー３５に入射する。ポリゴンミラー３５以降の経路は、上述したレーザ発振器３１ａの場合と同じで、図示しないｆ−θレンズを通過し、一定速度でビーム光検知装置３８の受光面および感光体ドラム１５上を走査する。
【００３９】
レーザ発振器３１ｃは、レーザドライバ３２ｃで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ガルバノミラー３３ｃで反射し、さらにハーフミラー３４ｃを通過し、ハーフミラー３４ｂで反射し、ポリゴンミラー３５に入射する。ポリゴンミラー３５以降の経路は、上述したレーザ発振器３１ａ，３１ｂの場合と同じで、図示しないｆ−θレンズを通過し、一定速度でビーム光検知装置３８の受光面および感光体ドラム１５上を走査する。
【００４０】
レーザ発振器３１ｄは、レーザドライバ３２ｄで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ガルバノミラー３３ｄで反射し、さらにハーフミラー３４ｃで反射し、ハーフミラー３４ｂで反射し、ポリゴンミラー３５に入射する。ポリゴンミラー３５以降の経路は、上述したレーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃの場合と同じで、図示しないｆ−θレンズを通過し、一定速度でビーム光検知装置３８の受光面および感光体ドラム１５上を走査する。
【００４１】
なお、レーザドライバ３２ａ〜３２ｄは、それぞれオートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路を内蔵しており、後で説明する主制御部（ＣＰＵ）５１から設定される発光パワーレベルで常にレーザ発振器３１ａ〜３１ｄを発光動作させるようになっている。
【００４２】
このようにして、別々のレーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄから出力された各ビーム光は、ハーフミラー３４ａ，３４ｂ，３４ｃで合成され、４つのビーム光がポリゴンミラー３５の方向に進むことになる。
【００４３】
したがって、４つのビーム光は、同時に感光体ドラム１５上を走査することができ、従来のシングルビームの場合に比べ、ポリゴンミラー３５の回転数が同じである場合、４倍の速度で画像を記録することが可能となる。
【００４４】
ガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、レーザ発振器３１ａから出力されたビーム光に対しレーザ発振器３１ｂ，３１ｃ，３１ｄから出力されたビーム光の副走査方向の位置関係を調整（制御）するためのものであり、それぞれを駆動するガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄが接続されている。
【００４５】
また、ビーム光検知装置３８には、その取付位置およびビーム光の走査方向に対する傾きを調整するためのビーム光検知装置調整モータ３８ａ，３８ｂが設けられている。
【００４６】
ビーム光検知装置３８は、上記４つのビーム光の通過位置、通過タイミングおよびパワーをそれぞれ検知するためのものであり、その受光面が感光体ドラム１５の表面と同等になるよう、感光体ドラム１５の端部近傍に配設されている。このビーム光検知装置３８からの検知信号を基に、それぞれのビーム光に対応するガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの制御（副走査方向の画像形成位置制御）、レーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの発光パワー（強度）の制御、および、発光タイミングの制御（主走査方向の画像形成位置制御）が行なわれる（詳細は後述する）。これらの制御を行なうための信号を生成するために、ビーム光検知装置３８には、ビーム光検知装置出力処理回路４０が接続されている。
【００４７】
次に、制御系について説明する。
【００４８】
図３は、主にマルチビーム光学系の制御を主体にした制御系を示している。すなわち、５１は全体的な制御を司る主制御部で、たとえば、ＣＰＵからなり、これには、メモリ５２、コントロールパネル５３、外部通信インタフェイス（Ｉ／Ｆ）５４、レーザドライバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、ポリゴンミラーモータドライバ３７、ガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ、ビーム光検知装置出力処理回路４０、同期回路５５、および、画像データインタフェイス（Ｉ／Ｆ）５６が接続されている。
【００４９】
同期回路５５には、画像データＩ／Ｆ５６が接続されており、画像データＩ／Ｆ５６には、画像処理部５７およびページメモリ５８が接続されている。画像処理部５７にはスキャナ部１が接続され、ページメモリ５８には外部インタフェイス（Ｉ／Ｆ）５９が接続されている。
【００５０】
ここで、画像を形成する際の画像データの流れを簡単に説明すると、以下のような流れとなる。
【００５１】
まず、複写動作の場合は、先に説明したように、原稿台７上にセットされた原稿Ｏの画像は、スキャナ部１で読取られ、画像処理部５７へ送られる。画像処理部５７は、スキャナ部１からの画像信号に対し、たとえば、周知のシェーディング補正、各種フィルタリング処理、階調処理、ガンマ補正などを施こす。
【００５２】
画像処理部５７からの画像データは、画像データＩ／Ｆ５６へと送られる。画像データＩ／Ｆ５６は、４つのレーザドライバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄへ画像データを振り分ける役割を果たしている。
【００５３】
同期回路５５は、各ビーム光のビーム光検知装置３８上を通過するタイミングに同期したクロックを発生し、このクロックに同期して、画像データＩ／Ｆ５６から各レーザドライバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄへ、画像データをレーザ変調信号として送出する。
【００５４】
このようにして、各ビーム光の走査と同期を取りながら画像データを転送することで、主走査方向に同期がとれた（正しい位置への）画像形成が行なわれるものである。
【００５５】
また、同期回路５５には、非画像領域で各レーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを強制的に発光動作させ、各ビーム光のパワーを制御するためのサンプルタイマや、各ビーム光の画像形成タイミングを取るために、ビーム光の順にしたがってビーム光検知装置３８上でそれぞれのレーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを発光動作させる論理回路などが含まれている。
【００５６】
コントロールパネル５３は、複写動作の起動や、枚数設定などを行なうマンマシンインタフェースである。
【００５７】
本デジタル複写機は、複写動作のみでなく、ページメモリ５８に接続された外部Ｉ／Ｆ５９を介して外部から入力される画像データをも形成出力できる構成となっている。なお、外部Ｉ／Ｆ５９から入力される画像データは、一旦ページメモリ５８に格納された後、画像データＩ／Ｆ５６を介して同期回路５５へ送られる。
【００５８】
また、本デジタル複写機が、たとえば、ネットワークなどを介して外部から制御される場合には、外部通信Ｉ／Ｆ５４がコントロールパネル５３の役割を果たす。
【００５９】
ガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄは、主制御部５１からの指示値にしたがってガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを駆動する回路である。したがって、主制御部５１は、ガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄを介して、ガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの各角度を自由に制御することができる。
【００６０】
ポリゴンモータドライバ３７は、先に述べた４つのビーム光を走査するポリゴンミラー３５を回転させるためのポリゴンモータ３６を駆動するドライバである。主制御部５１は、このポリゴンモータドライバ３７に対し、回転開始、停止と回転数の切換えを行なうことができる。回転数の切換えは、ビーム光検知装置３８でビーム光の通過位置を確認する際に、必要に応じて、所定の回転速度よりも回転数を落すときに用いる。
【００６１】
レーザドライバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、先に説明した同期回路５５からのビーム光の走査に同期したレーザ変調信号にしたがってレーザ光を発光させる以外に、主制御部５１からの強制発光信号により、画像データとは無関係に強制的にレーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを発光動作させる機能を持っている。
【００６２】
また、主制御部５１は、それぞれのレーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが発光動作するパワーを、各レーザドライバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄに対して設定する。発光パワーの設定は、プロセス条件の変化や、ビーム光の通過位置検知などに応じて変更される。
【００６３】
メモリ５２は、制御に必要な情報を記憶するためのものである。たとえば、各ガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの制御量、ビーム光の通過位置を検知するための回路特性（増幅器のオフセット値）、および、ビーム光の到来順序などを記憶しておくことで、電源立ち上げ後、即座に光学系ユニット１３を画像形成が可能な状態にすることができる。
【００６４】
次に、ビーム光検知装置３８について説明する。
【００６５】
図４は、ビーム光検知装置３８の構成とビーム光の走査方向の関係を模式的に示している。４つの半導体レーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄからのビーム光は、左から右へとポリゴンミラー３５の回転によって走査され、ビーム光検知装置３８上を横切る。
【００６６】
ビーム光検知装置３８は、縦に長い２つのセンサパターンＳ１，Ｓ２、この２つのセンサパターンＳ１，Ｓ２に挟まれるように配設されたセンサパターンＳ０、および、これら各センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２を一体的に保持する保持基板３８ａから構成されている。
【００６７】
センサパターンＳ１は、ビーム光の通過を検知して、後述する積分器のリセット信号（積分開始信号）を発生するパターン、センサパターンＳ２は、同じくビーム光の通過を検知して、後述するＡ／Ｄ変換器の変換開始信号を発生するパターンである。センサパターンＳ０は、ビーム光の通過位置を検知するためのパターンであって、ビーム光の通過位置によってその出力が連続的に変化するように構成されている。
【００６８】
センサパターンＳ０は、図に示すように、ビーム光の通過位置が図面に対して上に行くほど、ビーム光がセンサパターンＳ０をよぎる距離が長くなる形状となっている。すなわち、図に示したビーム光の通過位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を例にすると、それぞれのビーム光がセンサパターンＳ０をよぎる距離はＤ１，Ｄ２，Ｄ３となり、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３なる関係になっている。したがって、ビーム光の通過する位置によって、センサパターンＳ０の信号出力時間は変化することになる。
【００６９】
なお、これらのセンサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２は、たとえば、フォトダイオードによって構成されていて、保持基板３８ａ上に一体的に構成されている。
【００７０】
図５は、図４に示したセンサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２からの出力を基に、どのようにビーム光の通過位置情報を抽出し、ガルバノミラーを制御するかを説明するための図である。
【００７１】
先に説明したように、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２からは、ビーム光が通過したことを示すパルス状の信号が出力される。また、センサパターンＳ０からは、ビーム光の通過位置に応じて出力時間が変化する信号が出力される。
【００７２】
センサパターンＳ０の出力信号は、差動増幅器６０の正（＋）の入力端子に入力される。一方、差動増幅器６０の負（−）の入力端子には、Ｄ／Ａ変換器６１の出力が入力される。また、主制御部（ＣＰＵ）５１から、差動増幅器６０の増幅率が設定できる構成となっている。
【００７３】
Ｄ／Ａ変換器６１の入力端には、主制御部５１からのデジタルデータが入力され、主制御部５１からのデータにしたがってアナログ信号を出力する。すなわち、差動増幅器５１は、センサパターンＳ０の出力と主制御部５１からの設定値との差を、主制御部５１から設定された増幅率で増幅する構成となっている。
【００７４】
差動増幅器６０の出力信号は、積分手段としての積分器４２に入力されて積分される。また、センサパターンＳ１から出力されるパルス状の信号も、積分器４２に入力されている。センサパターンＳ１からのパルス状信号は、積分器４２をリセットすると同時に新たな積分動作を開始させるリセット信号（積分開始信号）として用いられる。したがって、ビーム光がセンサパターンＳ１上を通過すると、積分器４２はリセットされ、新たにセンサパターンＳ０の出力信号を積分し始めることになる。
【００７５】
積分器４２の出力信号は、変換手段としてのＡ／Ｄ変換器４３に入力される。センサパターンＳ２から出力されるパルス状の信号も、Ａ／Ｄ変換器４３に入力されており、Ａ／Ｄ変換器４３は、このセンサパターンＳ２から出力されるパルス状の信号をトリガに、積分器４２の出力信号をＡ／Ｄ変換する。
【００７６】
すなわち、Ａ／Ｄ変換器４３は、ビーム光がセンサパターンＳ０を通過し、センサパターンＳ２上に達した時点の積分器４２の出力信号をデジタルデータに変換し、主制御部５１に送る。また、Ａ／Ｄ変換器４３は、Ａ／Ｄ変換が終了すると、主制御部５１に対して、Ａ／Ｄ変換が終了したことを示す割込み信号（ＩＮＴ）を出力する。
【００７７】
主制御部５１は、Ａ／Ｄ変換器４３からの割込み信号を受信した後、Ａ／Ｄ変換器４３の出力を読込むことにより、最新のビーム光通過位置情報を得る。
【００７８】
そして、主制御部５１は、このようにして得たビーム光通過位置情報に基づき、ガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの制御量を演算し、その演算結果を必要に応じてメモリ５２に記憶するとともに、ガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄへ送出する。
【００７９】
ガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄには、図５に示したように、上記演算結果のデータを保持するためのラッチ４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが設けられており、主制御部５１が一旦データを書込むと、次にデータを更新するまでは、その値を保持するようになっている。
【００８０】
ラッチ４４ｂ，４４ｃ，４４ｄに保持されているデータは、Ｄ／Ａ変換器４５ｂ，４５ｃ，４５ｄによりアナログ信号（電圧）に変換され、ガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを駆動するためのドライバ４６ｂ，４６ｃ，４６ｄに入力される。ドライバ４６ｂ，４６ｃ，４６ｄは、Ｄ／Ａ変換器４５ｂ，４５ｃ，４５ｄから入力されたアナログ信号（電圧）にしたがってガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを駆動制御する。
【００８１】
したがって、本実施の形態では、通過位置を制御したいビーム光を発生する半導体レーザ発振器を発光動作させ、Ａ／Ｄ変換器４３の出力を読込み、その読込んだ情報に基づきガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを制御することで、ビーム光の通過位置を制御することができる。
【００８２】
次に、図６を用いて、ビーム光が通過位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を通過した場合の各部の動作、すなわち、ビーム光通過位置情報が抽出される様子を説明する。なお、図６は、説明を簡単にするために、先に述べたＤ／Ａ変換器６１への設定値を「０」とした場合についての説明図である。Ｄ／Ａ変換器６１への設定値を「０」にすることで、差動増幅器６０は単純な増幅器と同等に扱うことができる。Ｄ／Ａ変換器６１の役割については後に説明する。
【００８３】
ビーム光がセンサパターンＳ１上を通過すると、センサパターンＳ１はパルス状の信号を出力し、図に示すように、積分器４２はリセットされ、その出力が「０」になる。ビーム光がセンサパターンＳ０上に到達すると、センサパターンＳ０から出力が出始め、これを増幅した信号が差動増幅器６０から出力される。
【００８４】
第１のビーム光の場合は、図に示すように、Ｔ１時間の間、差動増幅器６０の出力は大きくなる。積分器４２は、この出力を積分して、出力電圧Ｖ１を出力する。第２のビーム光の場合は、Ｔ２時間の間、差動増幅器６０の出力は大きくなり、第３のビーム光の場合は、Ｔ３時間の間、差動増幅器６０の出力は大きくなる。したがって、第２、第３のビーム光に対する積分器４２の出力電圧は、積分時間に応じたＶ２，Ｖ３となる。
【００８５】
先に述べたように、それぞれのビーム光がセンサパターンＳ０上を通過する時間には、ビーム光がセンサパターンＳ０上を通過する位置（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に応じて差が生じ、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３となるので、それぞれのビーム光に対応する積分器４２の出力電圧には差が生じ、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３なる関係が成り立つ。
【００８６】
さらに、ビーム光がセンサパターンＳ２上を通過すると、センサパターンＳ２からパルス状の信号が出力され、Ａ／Ｄ変換器４３は、それぞれの電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３をＡ／Ｄ変換する。
【００８７】
主制御部５１は、Ａ／Ｄ変換器４３から出力されるデジタル値を読取ることで、ビーム光がセンサパターンＳ０のどの辺りを通過しているのかを検知することができる。
【００８８】
なお、図６（ａ）はビーム光が位置Ｐ１を通過したときの動作、図６（ｂ）はビーム光が位置Ｐ２を通過したときの動作、図６（ｃ）はビーム光が位置Ｐ３を通過したときの動作をそれぞれ示している。
【００８９】
図７は、上記のようにして得られた、ビーム光通過位置と積分器４２の出力電圧との関係を示したグラフである。横軸にビーム光の通過位置、縦軸に積分器４２の出力電圧を示した。
【００９０】
ＡおよびＣのエリアは、ビーム光がセンサパターンＳ０上を通過しない（上方または下方に外れて通過する）エリアである。センサパターンＳ０は信号を出力しないので、積分器４２の出力は「０」となる。
【００９１】
Ｂのエリアは、ビーム光がセンサパターンＳ０上を通過するエリアである。ビーム光がセンサパターンＳ０のエッジ部を通過する場合を除き、センサパターンＳ０上を確実に通過する際には、ビーム光の通過位置に比例して、積分器４２の出力が変化することがわかる。
【００９２】
したがって、先にも述べたように、主制御部５１は、この積分器４２の出力をＡ／Ｄ変換した結果を読取ることにより、ビーム光がセンサパターンＳ０のどの部分を通過しているかを検知することができる。
【００９３】
上述したように、主制御部５１は、積分器４２の出力のＡ／Ｄ変換結果から、ビーム光の通過位置を検知できる訳であるが、高い検知精度を得るためには、Ａ／Ｄ変換器４３に高い分解能が要求される。たとえば、エリアＢの距離が２０４８μｍであるとし、Ｖｕ，Ｖｄの電位差を８ビットのＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換する場合、その分解能（検知精度）は８μｍ（＝２０４８／２５６）となる。さらに、検知精度を上げるために、１２ビットのＡ／Ｄ変換器を用いたとすると、その分解能（検知精度）は０．５μｍ（＝２０４６／４０９６）に上がる。しかし、１２ビットのＡ／Ｄ変換器を用いると、極端にコストが上昇してしまう。
【００９４】
また、たとえば、通過位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の部分のみを精度良く検知したい場合を考えると、エリアＢの全域（２０４８μｍ）を高い分解能で検知するのは効率が悪い。
【００９５】
そこで、Ｄ／Ａ変換器と差動増幅器とを用いて、必要な部分を高い分解能でビーム光の通過位置を検知する方法について、図８を用いて説明する。
【００９６】
まず、主制御部５１は、図５に示したＤ／Ａ変換器６１に対し、Ｖ３に相当する電圧がＤ／Ａ変換器６１から出力されるよう、デジタルデータを出力する。Ｄ／Ａ変換器６１の出力は、差動増幅器６０の負入力端子に入力されるので、センサパターンＳ０の出力からＤ／Ａ変換器６１の出力電圧値が引かれる。
【００９７】
ビーム光が通過位置Ｐ３を通過した場合、積分器４２の出力は「０」になる。また、ビーム光が通過位置Ｐ１を通過した場合には、出力Ｖ１はＶ３分低下し、Ｖ１′となる。すなわち、積分器４２の出力全体が下方（低出力側）にＶ３分シフトすることになる（（Ａ）→（Ｂ））。
【００９８】
次に、差動増幅器６０の増幅率を上げる。たとえば、通過位置Ｐ１のときの出力電圧がＶｕとなるように増幅率を上げる（（Ｂ）→（Ｃ））。
【００９９】
こうすることにより、ビーム光の通過位置がＰ１からＰ３まで変化した場合の電圧変化（レンジ）を大きくすることができ、Ａ／Ｄ変換器４３の分解能を上げなくても、検知分解能（精度）を向上させることが可能となる。
【０１００】
以上、ビーム光の通過位置を広いレンジで検知する原理、および、検知精度を向上させる原理を説明した。
【０１０１】
次に、このような原理を用いた従来のビーム光通過位置検知方法の改良例について説明する。
【０１０２】
図９は、特開平１０−７６７０４号公報に開示されたビーム光検知装置３８のセンサパターンに対し、これまで説明した本発明の原理を用い、改良した例を示している。すなわち、ビーム光検知装置３８は、縦に長い２つのセンサパターンＳ１，Ｓ２、この２つのセンサパターンＳ１，Ｓ２に挟まれるように配設された７つのセンサパターンＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＦ，ＳＧ、および、これら各センサパターンＳ１，Ｓ２，ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＦ，ＳＧ，ＳＨを一体的に保持する保持基板３８ａから構成されている。なお、センサパターンＳ１，Ｓ２，ＳＡ〜ＳＧは、たとえば、フォトダイオードによって構成されている。
【０１０３】
センサパターンＳ１は、ビーム光の通過を検知して、積分器４２のリセット信号（積分開始信号）を発生するパターン、センサパターンＳ２は、同じくビーム光の通過を検知して、Ａ／Ｄ変換器４３の変換開始信号を発生するパターンである。センサパターンＳＡ〜ＳＧは、ビーム光の通過位置を検知するパターンである。
【０１０４】
センサパターンＳ１，Ｓ２は、図９に示すように、ガルバノミラー３３ｂ〜３３ｄの位置に関係なく、ポリゴンミラー３５によって走査されるビーム光ａ〜ｄが必ず横切るように、ビーム光の走査方向に対して直角方向に長く形成されている。たとえば、本例では、ビーム光の走査方向の幅Ｗ１，Ｗ３が２００μｍであるのに対し、ビーム光の走査方向に直角な方向の長さＬ１は２０００μｍである。
【０１０５】
センサパターンＳＡ〜ＳＧは、図９に示すように、センサパターンＳ１とＳ２の間で、ビーム光の走査方向（主走査方向）と直交する方向に積み重なるように配設されていて、その配設長さはセンサパターンＳ１，Ｓ２の長さＬ１と同一となっている。なお、センサパターンＳＡ〜ＳＧのビーム光の走査方向の幅Ｗ２は、たとえば、６００μｍである。
【０１０６】
そして、図面に対して上側のセンサパターンＳＡの形状は、主走査方向（ビーム光の走査方向）の寸法が図面に対して上方が大きく、センサ中央部に近づくほど小さくなる台形形状となっている。また、反対に、図面に対して下側のセンサパターンＳＧは、センサ中央部に近いほど主走査方向の寸法が小さく、図面に対して下方に行くにしたがって大きくなる台形形状となっている。
【０１０７】
このような構成により、ビーム光の通過位置変動に対して、それぞれのセンサパターンがビーム光の通過を検知する範囲においては、センサパターンＳＡは、ビーム光の通過位置が下方になるほどその信号出力時間は減少し、反対に、センサパターンＳＧは、ビーム光の通過位置が下方になるほどその信号出力時間は長くなる。
【０１０８】
したがって、ビーム光の通過位置が、センサパターンＳＢ，ＳＣ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＦ付近から大きく外れた場合でも、どの程度外れているかを容易に検知できるようになる。
【０１０９】
次に、ビーム光検知装置３８のビーム光走査方向に対する傾き検知に本発明の原理を応用した例を説明する。
【０１１０】
図１０は、特開平９−３１４９０１号公報に開示されたビーム光検知装置３８のセンサパターンに対し、これまで説明した本発明の原理を用い、改良した例を示している。すなわち、ビーム光検知装置３８は、保持基板３８ａ上に、図面に対して左側から順次配設されたセンサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、Ｓ１、Ｓ３、ＳＨ、ＳＡ，ＳＢ１〜ＳＦ１，ＳＢ２〜ＳＦ２，ＳＧ、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ８ａ，Ｓ８ｂによって構成されている。
【０１１１】
センサパターンＳＡ，ＳＢ１〜ＳＦ１，ＳＢ２〜ＳＦ２，ＳＧは、ビーム光の通過位置を検知するためのパターンであって、センサパターンＳＢ１〜ＳＦ１は第１の解像度（たとえば、６００ｄｐｉ）用、センサパターンＳＢ２〜ＳＦ２は第２の解像度（たとえば、４００ｄｐｉ）用である。
【０１１２】
センサパターンＳＨは、ビーム光のパワーを検知するためのパターンである。センサパターンＳ４，Ｓ５，Ｓ６は、ビーム光の通過タイミングを検知するためのパターンである。なお、センサパターンＳ６は、前記センサパターンＳ２の機能をも兼ねている。
【０１１３】
センサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、Ｓ８ａ，Ｓ８ｂは、それぞれ傾きを検知するためのパターンである。センサパターンＳ７ａとＳ７ｂおよびＳ８ａとＳ８ｂは、それぞれ上下に配設されてペアを組んでいて、センサパターンＳ７ａとＳ７ｂ、Ｓ８ａとＳ８ｂの中心位置は同一直線上である。
【０１１４】
そして、センサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、Ｓ８ａ，Ｓ８ｂに対して本発明の原理が適用されていて、センサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、センサパターンＳ８ａ，Ｓ８ｂのそれぞれ上下の対に、逆のテーパが付けられている。
【０１１５】
このような構成において、センサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂの出力比較、および、センサパターンＳ８ａ，Ｓ８ｂの出力比較を行なうことにより、ビーム光の走査方向に対するビーム光検知装置３８の取付け傾きを検知するものである。
【０１１６】
このような構成であれば、それぞれセンサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、Ｓ８ａ，Ｓ８ｂの出力が広範囲のビーム光の通過位置変化に対して連続的に変化するので、広いレンジで傾きが検知できる。
【０１１７】
図１１は、図１０よりも傾きに対する感度を上げたものである。センサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、センサパターンＳ８ａ，Ｓ８ｂのそれぞれ上下の対に、逆のテーパを付けているが、その範囲が図１０のものよりも少ない（テーパの傾きがきつい）分、傾き検知に対する感度が上がる。通常の取付け調整においては、この構成で充分なレンジと感度が得られる。
【０１１８】
なお、図１０、図１１の傾き検知用のセンサパターンは、傾き検知のみならず、先に図９で説明したような副走査方向のビーム光通過位置検知にも用いることができる。図１０、図１１には、先に説明した積分器のリセット用センサパターンやＡ／Ｄ変換開始用の信号パルスを出力するセンサパターンが記載されていない。図１２は、これらの機能も盛り込んだセンサパターンを有するビーム光検知装置３８の例を示している。以下、このビーム光検知装置３８について説明する。
【０１１９】
図１２のＡおよびＢのパターンをビーム光が通過することにより、タイミングの異なる２つのパルス信号が出力される。この２つのパルス信号から、積分器のリセット用信号（センサパターンＳ１によるパルス信号に相当）を作成する。すなわち、センサパターンＡの出力で立ち上がり、センサパターンＢの出力で立ち下がるような信号をロジック回路で作成し、積分器にリセット信号として入力する。
【０１２０】
このように、２つのセンサパターンからリセット信号を生成する理由は、積分器のリセットには比較的長い（Ａ，Ｂ間をビーム光が通過する程度以上）時間を要すること、通常、センサパターンの信号出力は、立ち上がりが急峻で、立ち下がりはなだらかであり、正確なタイミングを得ようとする場合、センサパターンの出力の立ち上がりタイミングを用いる方が望ましいからである。
【０１２１】
センサパターンＥは、Ａ／Ｄ変換開始タイミングを出力するパターンである（センサパターンＳ２の出力に相当）。したがって、センサパターンＡとＢが、先に原理を説明したセンサパターンＳ１に相当し、センサパターンＥがセンサパターンＳ２に相当する。そして、センサパターンＣとＤが、先に原理を説明したセンサパターンＳ０と、図１０、図１１におけるセンサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂに相当する。
【０１２２】
また、同様にして、センサパターンＫとＭがセンサパターンＡとＢに、すなわち、先に原理を説明したセンサパターンＳ１に相当し、センサパターンＰがセンサパターンＳ２に相当する。そして、センサパターンＯとＮが先に原理を説明したセンサパターンＳ０と、図１０、図１１におけるセンサパターンＳ８ａ，Ｓ８ｂに相当する。
【０１２３】
さらに、パワー検知を行なう際には、同様に、センサパターンＥとＫがセンサパターンＡとＢに、つまり、先に原理を説明したセンサパターンＳ１に相当し、センサパターンＭがセンサパターンＳ２に相当する。そして、パワーを検知するセンサパターンＬが先に原理を説明したセンサパターンＳ０に相当する。
【０１２４】
図１３は、図１２に示したビーム光検知装置３８を用いたときのビーム光通過位置制御を説明する図であり、図３のブロック図のうちのビーム光制御に関連する部分を抜き出して詳細に示したものである。
【０１２５】
先に述べたように、図１２に示したビーム光検知装置３８を用いると、レンジの広い傾き検知機能、おおざっぱなビーム光通過位置検知機能、精密なビーム光通過位置検知機能、および、パワー検知機能の４つの機能を実現することが可能となる。
【０１２６】
すなわち、レンジの広い傾き検知にはセンサパターンＣ，Ｄ，Ｎ，Ｏを、おおざっぱなビーム光通過位置検知にはセンサパターンＣ，ＤあるいはセンサパターンＮ，Ｏを、精密なビーム光通過位置検知にはセンサパターンＦ，Ｇ，Ｈ，ｌ，Ｊを、パワー検知にはセンサパターンＬを用いることで実現できる。
【０１２７】
上記各センサパターンＣ，Ｄ，Ｎ，Ｏ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，ｌ，Ｊ，Ｌの各出力は、それぞれ増幅器６３ｃ，６３ｄ，６３ｎ，６３ｏ，６３ｆ，６３ｇ，６３ｈ，６３ｉ，６３ｊ，６３ｌで増幅され、選択回路（アナログスイツチ）４１にそれぞれ入力される。なお、増幅器６３ｃ，６３ｄ，６３ｎ，６３ｏ，６３ｆ，６３ｇ，６３ｈ，６３ｉ，６３ｊ，６３ｌの各増幅率は、主制御部５１によって設定される。
【０１２８】
選択回路４１は、主制御部５２からのセンサ選択信号により、積分器４２へ入力する信号を選択し、この選択された信号が積分器４２に入力されて積分される
なお、図１３には、先に図５で説明したＤ／Ａ変換器６１は記載されていない。これは、センサパターン自体に後で説明するように、ビーム光通過位置を細かく検知するパターンＦ，Ｇ，Ｈ，ｌ，Ｊと、広いレンジで検知できるパターンＣ，Ｄ，Ｎ，Ｏを個別に設けているため、電気的に切換える必要がないためである。
【０１２９】
ところで、図１３のブロック図では、積分器４２およびＡ／Ｄ変換器４３を共通に用いている関係上、リセット信号（積分開始信号）およびＡ／Ｄ変換開始信号のタイミングをそれぞれの検知対象センサパターンに応じて変更する必要がある。これを可能にしているのが、リセット信号生成回路６４およびＡ／Ｄ変換開始信号生成回路６５である。
【０１３０】
リセット信号生成回路６４には、センサパターンＡ，Ｂ，Ｅ，Ｋ，Ｍの各出カがそれぞれ入力されている。先に説明したように、このうちの２つの信号から積分器４２のリセッ卜信号を生成し、積分器４２に入力するもので、どの信号を組合わせてリセット信号を生成するかは、主制御部５１が設定するようになつている。
【０１３１】
また、Ａ／Ｄ変換開始信号生成回路６５には、センサパターンＥ，Ｋ，Ｍ，Ｐの各出力がそれぞれ入力されており、主制御部５１が適切な信号を選択できる構成になっている。
【０１３２】
すなわち、主制御部５１は、検知対象のセンサパターンに応じて、両回路６４，６５に対し、どのセンサパターンの出力の組合わせでリセット信号を生成するか、また、どのセンサパターンの出カを変換開始信号とするかを設定することができる。
【０１３３】
ここで、検知対象センサパターンと、回路６４，６５に対する設定をまとめると下記表１のようになる。
【０１３４】
【表１】
【０１３５】
このように、主制御部５１は、検知対象センサパターンを自由に選択した上で、最適な状態で積分、Ａ／Ｄ変換を行ない、その情報をデジタルデータとして取込むことができる。
【０１３６】
なお、増幅器６３ｃ，６３ｄ，６３ｎ，６３ｏ，６３ｆ，６３ｇ，６３ｈ，６３ｉ，６３ｊ，６３ｌ、積分器４２、Ａ／Ｄ変換器４３での各動作は、先に図５で説明した通りであるので、ここでは説明を省略する。
【０１３７】
このようにして、主制御部５１は、上記表１のNo.１とNo.４の両方の検知によってレンジの広い傾き検知機能、上記表１のNo.１あるいはNo.４の検知によっておおざっぱなビーム光通過位置検知機能、上記表１のNo.２の検知によって精密なビーム光通過位置検知機能、上記表１のNo.３の検知によってパワー検知機能、の４つの機能を実現することが可能となる。
【０１３８】
なお、図１３には、ガルバノミラーおよびこれを駆動するためのガルバノミラー駆動回路が４組記載されており、図２および図５に記載されているガルバノミラーおよびガルバノミラー駆動回路よりも１組多い構成となっている。
【０１３９】
これは、従来のビーム光通過位置検知例に対して本発明のビーム光通過位置検知方法を取り入れた場合の例であって、たとえば、特開平１０−７６７０４号公報に記載されている制御方法のように、全てのビーム光の通過位置を制御する必要があるからである。
【０１４０】
したがって、本発明の目的の１つである、ビーム光の相対的な通過位置検知を広いレンジで可能とし、ビーム光の通過位置を制御するためのアクチュエータの数を必要最小限にする、という事項が達成できないが、上述したように、従来例に比べ、ビーム光検知装置の取付け傾き調整に有利な傾き検知レンジを拡大し、ビーム光通過位置の粗調整に便利なおおざっぱなビーム光通過位置検知機能の実現という効果が得られる。
【０１４１】
なお、この場合の光学系ユニットの構成（図２に対応）については、たとえば、特開平１０−７６７０４号公報などに詳細に記載されているので、ここでは説明を省略する。
【０１４２】
次に、上記表１のNo.１、No.２、No.３の各検知に関する各センサパターンの出力について、以下に詳細に説明する。
【０１４３】
図１４は、センサパターンＣ（Ｎ）、Ｄ（Ｏ）とセンサパターンＦ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊの位置関係とその出力との関係を示している。図１４に示すように、テーパの付いたセンサパターンＣ（Ｎ）、Ｄ（Ｏ）の各出力は、ビーム光の通過位置変化に対して徐々に変化する。これに対して、センサパターンＦ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊの各出力は、ビーム光の僅かな通過位置変化に対しても急激に変化する。
【０１４４】
したがって、ビーム光の通過位置がセンサパターンＦ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊの付近から大きく外れた場合には、テーパの付いたセンサパターンＣ（Ｎ）、Ｄ（Ｏ）の出力信号を基にビーム光の通過位置を判断し、ビーム光の通過位置変更手段（ガルバノミラー）を制御すれば、効率の良い制御が可能になる。
【０１４５】
すなわち、ここで示したビーム光検知装置３８は、ビーム光の通過位置制御において粗調を行なうためのレンジの広いビーム光通過位置検知機能と、微調を行なうための精密なビーム光通過位置検知機能とを兼ね備えいてるものである。
【０１４６】
図１５は、本発明のビーム光通過位置検知の原理を用いたセンサパターンと、特開平１０−７６７０４号公報に開示されているセンサパターンとが一体に形成されているビーム光検知装置３８を示している。
【０１４７】
すなわち、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２は、これまで説明してきた本発明のセンサパターンそのものであり、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７とセンサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０は、特開平１０−７６７０４号公報に開示されているセンサパターン配列と同等のものである。
【０１４８】
ここで、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７とセンサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０の配列について簡単に説明する。センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７は、たとえば、図１６（ａ）に示すように、ビーム光の走査方向（主走査方向）の寸法が６００μｍ、ビーム光の走査方向に対して直交する方向（副走査方向）の寸法が３２．２μｍ、それぞれが副走査方向に１０μｍの距離を置いて配置されている。したがって、センサパターンＳ１５とＳ１６とのギャップセンタとセンサパターンＳ１６とＳ１７とのギャップセンタとのピッチは４２．３μｍとなる。
【０１４９】
また、センサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０の寸法は、たとえば、図１６（ｂ）に示すように、それぞれ主走査方向が６００μｍ、副走査方向が５３．５μｍであり、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７と同様、副走査方向に１０μｍの距離を置いて配置されている。したがって、センサパターンＳ１８とＳ１９とのギャップセンタとセンサパターンＳ１９とＳ２０とのギャップセンタとのピッチは６３．５μｍとなる。
【０１５０】
これらのセンサパターンを用いたビーム光の通過位置制御については、特開平１０−７６７０４号公報に詳細に述べられているが、ここで、その特徴を簡単に説明する。
【０１５１】
センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７は、たとえば、ビーム光通過ピッチを６００ｄｐｉの解像度（第１の解像度）に対応させるためのセンサパターンであり、１つのビーム光をセンサパターンＳ１５とＳ１６との間（ギャップ）に追い込み、もう１つのビーム光をセンサパターンＳ１６とＳ１７との間（ギャップ）に追い込むことで、両者のビーム光通過位置間隔を４２．３μｍ、すなわち、６００ｄｐｉの解像度に対応させるものである。
【０１５２】
一方、センサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０は、たとえば、ビーム光通過ピッチを４００ｄｐｉの解像度（第２の解像度）に対応させるためのセンサパターンであり、１つのビーム光をセンサパターンＳ１８とＳ１９との間（ギャップ）に追い込み、もう１つのビーム光をセンサパターンＳ１９とＳ２０との間（ギャップ）に追い込むことで、両者のビーム光通過位置間隔を６３．５μｍ、すなわち、４００ｄｐｉの解像度に対応させるものである。
【０１５３】
このように、センサパターンの配置ピッチが、画像形成に必要なビーム光の通過位置ピッチと等しい構成となっているので、ビーム光を精度よく所望の通過場所に追い込むことが可能となる。
【０１５４】
しかし、追い込む場所が多数ある場合、すなわち、制御対象となるビーム光が多数ある場合や、複数の解像度に対応する場合には、センサパターンの数が増えるという欠点がある。また、それぞれのビーム光をセンサパターン上のある特定の通過位置に制御する必要がある構成上、それぞれのビーム光について、それぞれの通過位置を変化させるためのアクチュエータ（ガルバノミラー）を備える必要がある。
【０１５５】
一方、これまで説明してきた本発明のビーム光通過位置検知方法は、ビーム光がセンサパターン上を通過していれば、相対的な通過位置は検知できる。したがって、１つのビーム光の通過位置を固定とし、このビーム光を基準として他のビーム光の通過位置を制御することで、アクチュエータ（ガルバノミラー）の数を減らすことができる。
【０１５６】
しかしながら、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７やセンサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０のように、ビーム光の通過位置に対して絶対的な距離基準がなく、制御精度の面からは、不利な構造になっている。
【０１５７】
そこで、本発明は、同一のビーム光検知装置内に、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７やセンサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０のような絶対的なビーム光の通過位置が検知できるセンサパターンと、先に説明した相対的なビーム光通過位置が検知できるセンサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２を一体に形成することで、絶対的なビーム光通過位置と相対的な位置関係の両方を検知可能とすることができる。
【０１５８】
すなわち、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７やセンサパターンＳ１８，Ｓ１９，２０をセンサ上での絶対的な距離基準とし、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２での検知結果を校正することを可能にしている。
【０１５９】
次に、図１５に示したビーム光検知装置３８を使用して、絶対的なビーム光通過位置と相対的な位置関係の両方を検知可能とする方法について、図１７に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１６０】
まず、ガルバノミラーなどのアクチュエータで通過位置が変更可能なビーム光を用いて、センサパターンＳ２，Ｓ４，Ｓ１５，Ｓ１６の各出力により、センサパターンＳ１５とＳ１６との間をビーム光が通過するようアクチュエータを制御する（Ｓ１７１）。なお、この方法については、特開平１０−７６７０４号公報に詳しく記載されているので、説明は省略する。
【０１６１】
次に、このビーム光がセンサパターンＳ１５とＳ１６との間を通過している状態で、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２の各出力を用いて、センサパターンＳ０が出力する値を測定し、記憶する（Ａ／Ｄ（Ｓ１５−Ｓ１６）とする、Ｓ１７２）。
【０１６２】
次に、ガルバノミラーなどのアクチュエータで通過位置が変更可能なビーム光を用いて、センサパターンＳ２，Ｓ４，Ｓ１６，Ｓ１７の各出力により、センサパターンＳ６とＳ７との間をビーム光が通過するようアクチュエータを制御する（Ｓ１７３）。
【０１６３】
次に、このビーム光がセンサパターンＳ１６とＳ１７との間を通過している状態で、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２の各出力により、センサパターンＳ０が出力する値を測定し、記憶する（Ａ／Ｄ（Ｓ１６−Ｓ１７）とする、Ｓ１７４）。
【０１６４】
次に、このビーム光がセンサパターンＳ１５とＳ１６との間を通過している状態のセンサパターンＳ０の出力と、ビーム光がセンサパターンＳ１６とＳ１７との間を通過している状態のセンサパターンＳ０の出力との差を計算する（Ａ／Ｄ（４２．３）とする、Ｓ１７５）。
【０１６５】
ここで計算したＡ／Ｄ（４２．３）という値が、ビーム光の通過位置が副走査方向に４２．３μｍ移動したときのセンサパターンＳ０の出力変化量となる。したがって、この値を基に、複数のビーム光に対し、その通過位置が所定の位置になるようにアクチュエータを制御すれば、互いの通過位置を副走査方向に４２．３μｍずつ正確にずらすことが可能となる。
【０１６６】
ここでは、ビーム光の通過位置を４２．３μｍずつずらす例を説明したが、センサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０を用いれば、ビーム光の通過位置を６３．５μｍずつ正確にずらすことが可能であることは明白であるので、その説明は省略する。
【０１６７】
次に、同様の原理を用いた他の実施の形態を説明する。
【０１６８】
図１８は、図１５と同様に、本発明のビーム光通過位置検知の原理を用いたセンサパターンと、特開平１０−７６７０４号公報に開示されているセンサパターンとが一体に形成されているビーム光検知装置３８を示している。
【０１６９】
すなわち、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２は、これまで説明してきた本発明のセンサパターンそのものであり、センサパターンＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３は、特開平１０−７６７０４号公報に開示されているセンサパターン配列と同等のものである。
【０１７０】
ここで、センサパターンＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３の配列について簡単に説明する。センサパターンＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３は、たとえば、図１９に示すように、ビーム光の走査方向（主走査方向）の寸法が６００μｍ、ビーム光の走査方向に対して直交する方向（副走査方向）の寸法が９０μｍ、それぞれが副走査方向に１０μｍの距離を置いて配置されている。したがって、センサパターンＳ２１とＳ２２とのギャップセンタとセンサパターンＳ２２とＳ２３とのギャップセンタとのピッチは１００μｍとなっている。
【０１７１】
次に、図１８に示したビーム光検知装置３８を使用したビーム光通過位置制御について、図２０に示すフローチャートを参照して説明する。なお、ここでは、Ａ／Ｄ変換器４３として安価な８ビット品を用いた例について説明する。
【０１７２】
まず、ガルバノミラーなどのアクチュエータで通過位置が変更可能なビーム光を用いて、センサパターンＳ２，Ｓ４，Ｓ２１，Ｓ２２の各出力により、センサパターンＳ２１とＳ２２との間をビーム光が通過するようアクチュエータを制御する（Ｓ２０１）。
【０１７３】
次に、このビーム光がセンサパターンＳ２１とＳ２２との間を通過している状態で、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２の各出力により、センサパターンＳ０が出力する値を測定しながら、この値が「０」になるよう、Ｄ／Ａ変換器６１への値を変更する（Ｓ２０２）。
【０１７４】
次に、ガルバノミラーなどのアクチュエータで通過位置が変更可能なビーム光を用いて、センサパターンＳ２，Ｓ４，Ｓ２２，Ｓ２３の各出力により、センサパターンＳ２２とＳ２３との間をビーム光が通過するよう制御する（Ｓ２０３）。
【０１７５】
次に、このビーム光がセンサパターンＳ２２とＳ２３との間を通過している状態で、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２の各出力により、センサパターンＳ０が出力する値が「２５０」となるように差動増幅器６０への増幅率を設定する（Ｓ２０４）。次に、センサパターンＳ０の出力値を「１」あたり０．４μｍ（１００／２５０）として、ビーム光の通過位置を制御する（Ｓ２０５）。
【０１７６】
このように、ビーム光がセンサパターンＳ２１とＳ２２との間を通過している状態のセンサパターンＳ０の出力が「０」、センサパターンＳ２２とＳ２３との間を通過している状態のセンサパターンＳ０の出力を「２５０」となるように、Ｄ／Ａ変換器６１への出力と差動増幅器６０への増幅率の設定を行なうことで、センサパターンＳ０とビーム光の通過位置変化を特定の関係にすることが可能になる。
【０１７７】
すなわち、ビーム光がセンサパターンＳ２１とＳ２２との間からセンサパターンＳ２２とＳ２３との間へと、その通過位置を変えた場合、ビーム光検知装置３８上では１００μｍ通過位置が変わったことになる。この際のセンサパターンＳ０の出力変化が「２５０」であるので、センサパターンＳ０の出力「１」あたりのビーム光の通過位置変化を０．４μｍ（１００／２５０）とすることができる。したがって、このような手順をふむことで、センサパターンＳ０の出力の校正をとり、ビーム光通過位置の測定をすることができる。
【０１７８】
したがって、主制御部５１は、センサパターンＳ０の出力を用いて、それぞれのビーム光相互の通過位置を測定し、その測定結果を用いてアクチュエータを制御することで、任意に各ビーム光の通過位置を制御することが可能になる。
【０１７９】
なお、Ａ／Ｄ変換器４３として８ビット品を用いたこの例では、測定レンジは１０２．４μｍとなる。したがって、場合によっては、被測定ビーム光が、Ａ／Ｄ変換器４３のレンジを越えて、測定に支障を来す場合がある。しかし、そういった場合には、Ｄ／Ａ変換器６１への設定値を変更し、測定レンジを移動させることで対処できる。
【０１８０】
次に、本発明の原理を用いたさらに他の実施の形態を説明する。
【０１８１】
図２１は、本発明のビーム光通過位置検知の原理を用いたセンサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２に対し、新たにセンサパターンＳ４，Ｓ３０，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４を追加したビーム光検知装置３８を示している。
【０１８２】
センサパターンＳ０の形状は、たとえば、図２２（ａ）に示すように、副走査方向の長さが２０４８μｍ、主走査方向の長い辺が１５３６μｍ、短い辺が５１２μｍの台形状である。したがって、傾きを持った辺の傾きは、２（＝２０４８／１０２４）となっている。
【０１８３】
ポリゴンミラーで走査されるビーム光が、このようなセンサパターンＳ０上を通過する位置と距離との関係は、ビーム光の通過位置変化に対して、センサパターンを通過する距離の変化は２：１となる。これは、センサパターンＳ０の傾きを持った辺の傾きが「２」であるからである。
【０１８４】
センサパターンＳ３４は、たとえば、副走査方向の辺の長さが２０４８μｍ、主走査方向の辺の長さ（Ｄ１２）が１０２４μｍ、の長方形状に形成されている。
【０１８５】
センサパターンＳ３３は、たとえば、副走査方向の辺の長さが２０４８μｍ、主走査方向の辺の長さ（Ｄ１１）が１００２．８５μｍ、の長方形状に形成されている。
【０１８６】
センサパターンＳ３２は、たとえば、副走査方向の辺の長さが２０４８μｍ、主走査方向の辺の長さ（Ｄ１０）が９９２．２５μｍ、の長方形状に形成されている。
【０１８７】
すなわち、センサパターンＳ３２とＳ３４、Ｓ３３とＳ３４の副走査方向の長さには、それぞれ３１．７５μｍ、２１．１５μｍの差が設けられている。この差は、ちょうどビーム光がセンサパターンＳ０を通過する位置が６３．５μｍ、４２．３μｍずれた場合にセンサパターンＳ０を通過する距離変動に等しくなっている。
【０１８８】
たとえば、図２２（ｂ）に示すように、ビーム光が副走査方向のちょうど真ん中を通過した際にセンサパターンＳ０を通過する距離は、１０２４μｍ（＝（１５３６＋５１２）／２）である。ここで、ビーム光の通過位置が下方に４２．３μｍシフトした場合を考えると、ビーム光がセンサパターンＳ０を通過する距離は、２１．１５（＝４２．３／２）μｍ短くなり、１００２．８５μｍとなる。
【０１８９】
したがって、たとえば、センサパターンＳ３４の出力を、センサパターンＳ３０とＳ３１の出力を用いて増幅、積分した結果（基準）から、センサパターンＳ３３の出力をセンサパターンＳ４とＳ３０の出力を用いて増幅、積分した結果を引いた値は、センサパターンＳ０上のビーム光の通過位置が４２．３μｍ変化したときのセンサパターンＳ０の出力の積分結果と等しくなる。
【０１９０】
したがって、基準ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果と制御対象ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果とが、センサパターンＳ３４とＳ３３をビーム光が通過したときの出力差と等しくなるように、ビーム光の通過位置を制御すれば、２つのビーム光はビーム光検知装置３８上を副走査方向に４２．３μｍの距離をおいて走査することになる。
【０１９１】
また、たとえば、センサパターンＳ３４の出力を、センサパターンＳ３０とＳ３１の出力を用いて増幅、積分した結果（基準）から、センサパターンＳ３２の出力をセンサパターンＳ２とＳ４の出力を用いて増幅、積分した結果を引いた値は、センサパターンＳ０上のビーム光の通過位置が６３．５μｍ変化したときのセンサパターンＳ０の出力の積分結果と等しくなる。
【０１９２】
したがって、基準ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果と制御対象ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果とが、センサパターンＳ３４とＳ３２をビーム光が通過したときの出力差と等しくなるように、ビーム光の通過位置を制御すれば、２つのビーム光はビーム光検知装置３８上を副走査方向に６３．５μｍの距離をおいて走査することになる。
【０１９３】
以上、図２１のビーム光検知装置３８を用いたビーム光通過位置制御について説明した。
【０１９４】
次に、同様の原理を用いたビーム光の通過位置制御方法について説明する。
【０１９５】
図２３は、本発明のビーム光通過位置検知の原理を用いたセンサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２に対し、新たにセンサパターンＳ４，Ｓ４０，Ｓ４１，Ｓ４２を追加したビーム光検知装置３８を示している。
【０１９６】
制御に用いる原理は図２１の場合と同様であるが、センサパターンＳ４１とＳ４２の主走査方向の寸法差に特徴がある。すなわち、センサパターンＳ４２の主走査方向の寸法Ｄ２１は、たとえば、１０２４μｍであり、センサパターンＳ４１の主走査方向の寸法Ｄ２０は、たとえば、９７４μｍである。このＤ２１とＤ２０の寸法差は５０μｍであり、この差はセンサパターンＳ０上のビーム光通過位置が１００μｍ変化したときのセンサパターンＳ０上をビーム光が通過する距離と等しい。
【０１９７】
したがって、たとえば、センサパターンＳ４２の出力を、センサパターンＳ４とＳ４０の出力を用いて増幅、積分した結果（基準）から、センサパターンＳ４１の出力をセンサパターンＳ２とＳ４の出力を用いて増幅、積分した結果を引いた値は、センサパターンＳ０上のビーム光の通過位置が１００μｍ変化したときのセンサパターンＳ０の出力の積分結果と等しくなり、この関係をビーム光の通過位置制御に用いることができる。
【０１９８】
たとえば、図１８のビーム光検知装置３８を用いた制御方法と同様に、この１００μｍのビーム光位置変化に対するセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分、Ａ／Ｄ変換の結果を、制御が行ない易いよう、Ｄ／Ａ変換器６１への設定値と、差動増幅器６０への設定値と変更することにより、より容易にビーム光の通過位置変化とＡ／Ｄ変換器４３の出力を関連づけることが可能となる。
【０１９９】
この関係を用いて、基準ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果と制御対象ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果とが所定の関係となるように、制御対象ビーム光の通過位置をアクチュエータを用いて変更すれば、ビーム光はビーム光検知装置３８上を所定の距離をおいて走査することになる。
【０２００】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、ビーム光の通過位置を制御するためのビーム光検知装置に、ビーム光の走査方向に対する取付け傾きを広いレンジで検知する機能を持つことができる。
【０２０１】
また、ビーム光検知装置上のビーム光の走査速度に依存せず、正確にビーム光の通過位置を検知することができる。また、ビーム光の通過位置検知を広いレンジで可能とし、ビーム光の通過位置を制御するためのアクチュエータ（ガルバノミラー）の数を必要最小限とすることができる。
【０２０２】
さらに、ビーム光の通過位置変化に対し、ビーム光検知装置が応答する範囲（検知レンジ）を広げ、制御を単純化、高速化することができる。また、単純なビーム光検知装置の構造で複数の解像度に対応することができる。
【０２０３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、広いレンジでビーム光の相対的、絶対的走査位置を正確に検知でき、かつ、必要最小限のビーム光通過位置制御用のアクチュエータでビーム光の走査位置を所定位置に制御することのできるビーム光走査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るデジタル複写機の構成を概略的に示す構成図。
【図２】光学系ユニットの構成と感光体ドラムの位置関係を示す図。
【図３】光学系の制御を主体にした制御系を示すブロック図。
【図４】ビーム光検知装置の構成を模式的に示す構成図。
【図５】図４に示したビーム光検知装置からの出力を基にどのようにビーム光の通過位置情報を抽出し、ガルバノミラーを制御するかを説明するための制御系のブロック図。
【図６】ビーム光の通過位置とビーム光検知装置のセンサパターンの出力、差動増幅器の出力、積分器の出力との関係を示す図。
【図７】ビーム光の通過位置と積分器の出力電圧との関係を示すグラフ。
【図８】必要な部分を高い分解能でビーム光の通過位置を検知する方法について説明するためのグラフ。
【図９】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１０】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１１】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１２】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１３】図１２のビーム光検知装置を用いたビーム光の通過位置制御を説明するための制御系のブロック図。
【図１４】図１２のビーム光検知装置におけるセンサパターンの位置関係とその出力との関係を示す図。
【図１５】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１６】図１５のビーム光検知装置におけるセンサパターンの寸法を説明するための図。
【図１７】図１５のビーム光検知装置を使用して絶対的なビーム光通過位置と相対的な位置関係の両方を検知可能とする方法について説明するためのフローチャート。
【図１８】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１９】図１８のビーム光検知装置におけるセンサパターンの寸法を説明するための図。
【図２０】図１８のビーム光検知装置を使用したビーム光通過位置制御について説明するためのフローチャート。
【図２１】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図２２】図２１のビーム光検知装置におけるセンサパターンの寸法を説明するための図。
【図２３】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【符号の説明】
１……スキャナ部、２……プリンタ部、６……光電変換素子、９……光源、１３……光学系ユニット、１４……画像形成部、１５……感光体ドラム（像担持体）、３１ａ〜３１ｄ……半導体レーザ発振器（ビーム光発生手段）、３３ａ〜３３ｄ……ガルバノミラー（ビーム光通過位置変更手段）、３５……ポリゴンミラー（走査手段）、３８……ビーム光検知装置（ビーム光通過タイミング検知手段、ビーム光位置検知手段、ビーム光パワー検知手段、ビーム光検知手段）、３９ａ〜３９ｄ……ガルバノミラー駆動回路、４０……ビーム光検知装置出力処理回路、４１……選択回路、４２……積分器（積分手段）、４３……Ａ／Ｄ変換器（変換手段）、Ｓ０，Ｓ１〜Ｓ６，ＳＨ，ＳＡ〜ＳＧ，ＳＢ１〜ＳＦ１，ＳＢ２〜ＳＦ２，Ｓ７ａ，Ｓ７ｂ，Ｓ８ａ，Ｓ８ｂ，Ａ〜Ｐ，Ｓ１５〜Ｓ２３，Ｓ３０〜Ｓ３４……センサパターン（光検知部、光検知部材）、５１……主制御部（制御手段）、５２……メモリ、６０……差動増幅器、６１……Ｄ／Ａ変換器（変換手段）、６３……増幅器、６４……リセット信号生成回路、６５……Ａ／Ｄ変換開始信号生成回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、複数のレーザビーム光により単一の感光体ドラム上を同時に走査露光して上記感光体ドラム上に単一の静電潜像を形成するデジタル複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置において、上記複数のレーザビーム光を走査するビーム光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、たとえば、レーザビーム光による走査露光と電子写真プロセスとにより画像形成を行なうデジタル複写機が種々開発されている。
【０００３】
そして、最近では、さらに画像形成速度の高速化を図るために、マルチビーム方式、つまり、複数のレーザビーム光を発生させ、これら複数のレーザビーム光により複数ラインずつの同時走査が行なわれるようにしたデジタル複写機が開発されている。
【０００４】
このようなマルチビーム方式のデジタル複写機においては、レーザビーム光を発生する複数の半導体レーザ発振器、これら複数のレーザ発振器から出力される各レーザビーム光を感光体ドラムへ向けて反射し、各レーザビーム光により感光体ドラム上を走査するポリゴンミラーなどの多面回転ミラー、および、コリメータレンズやｆ−θレンズなどを主体に構成される、ビーム光走査装置としての光学系ユニットを備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、このようなマルチビーム方式のデジタル複写機においては、高画質で画像を形成するために、前記光学ユニットにおいては、レーザビーム光の走査方向露光位置制御（主走査方向ビーム光位置制御）およびレーザビーム光の通過位置制御（副走査方向ビーム光位置制御）が行なわれている。
【０００６】
このような技術の具体的な例が、たとえば、特公平１−４３２９４号公報、特公平３−５７４５２号公報、特公平３−５７４５３号公報、実公平５−３２８２４号公報、特開平７−７２３９９号公報、特開平７−２２８０００号公報、特開平９−２１０８４９号公報、特開平９−２５８１２５号公報、特開平９−３１４９０１号公報、特開平１０−７６７０４号公報などに開示されている。しかし、これらに開示された技術には、以下に示すような課題があった。
【０００７】
すなわち、主走査方向のビーム光位置制御については、検知手段であるセンサがビーム光走査方向に対して所定の関係（角度）で取付けられていることが重要である。つまり、センサが所定の取付け状態から傾いて取付けられると、正しく主走査方向のビーム光位置（相対位置）が検知できなくなり、たとえば、縦線を真っ直ぐに形成できないといったような不都合が生じる。
【０００８】
しかしながら、センサ自身にビーム光の走査方向との関係を検知する機能を備えているのは、特開平９−３１４９０１号公報に示された例以外にはない。ところが、この例の場合においても、その傾き検知レンジは非常に狭く、検知、調整がしずらいなどの課題があった。
【０００９】
また、副走査方向のビーム光位置制御については、特開平７−７２３９９号公報、特開平７−２２８０００号公報、特開平９−２１０８４９号公報に副走査方向のビーム光通過位置を、ビーム光がセンサを通過する時間に置き換えて検知する例が示されている。
【００１０】
しかしながら、光学系ユニットに搭載されるｆ−θレンズのｆ−θ特性にばらつきが生じた場合や、ポリゴンミラーの回転数にばらつきや変動が生じた場合などには、センサ上のビーム光の走査速度にばらつきが生じることになり、ビーム光の通過時間を基にしたこれらの検知方法では、検知誤差が生じる可能性がある。
【００１１】
また、特開平９−２５８１２５号公報、特開平９−３１４９０１号公報、特願平１０−７６７０４号公報には、センサ上に形成された特定のセンサパターン間にビーム光の通過位置を追い込むことで、ビーム光の通過位置を所定の位置に制御する例が示されているが、この構成では、それぞれのビーム光を独立に所定の通過位置に追い込む必要があり、あるビーム光を基準にして残りのビーム光の通過位置を制御する場合に比べ、ビーム光の通過位置を制御するためのアクチュエータの数が増え、コスト高になるという課題があった。
【００１２】
さらに、上記ビーム光を所定の位置に追い込むための検知パターンは、検知精度が高い反面、ビーム光の通過位置変化に対してセンサ出力が変化する範囲（＝検知レンジ）が狭く、制御が複雑となったり、制御に要する時間が長いといった問題があった。
【００１３】
また、複数の解像度に対応して各ビーム光の通過位置を制御することを可能とする場合には、上記各ビーム光を追い込むためのセンサパターンが増え、センサ構造が複雑化するといった課題があった。
【００１４】
以上、説明した従来技術に対する課題をまとめると、
（１）ビーム光の露光位置を制御するためのセンサに、ビーム光の走査方向に対する取付け傾きを広いレンジで検知する機能を持つこと、
（２）センサ上のビーム光の走査速度に依存せず、正確にビーム光の通過位置を検知できること、
（３）ビーム光の通過位置検知を広いレンジで可能とし、ビーム光の通過位置を制御するためのアクチュエータ数を必要最小限とすること、
（４）ビーム光の通過位置変化に対し、センサが応答する範囲（検知レンジ）を広げ、制御を単純化、高速化すること、
（５）単純なセンサ構造で複数の解像度に対応できること、
となる。
【００１５】
そこで、本発明は、広いレンジでビーム光の相対的、絶対的走査位置を正確に検知でき、かつ、必要最小限のビーム光通過位置制御用のアクチュエータでビーム光の走査位置を所定位置に制御することのできるビーム光走査装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のビーム光走査装置は、ビーム光を出力する複数のビーム光発生手段と、この複数のビーム光発生手段から出力された複数のビーム光を被走査面に向けてそれぞれ反射し、前記複数のビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、この走査手段により前記被走査面を走査すべく導かれた複数のビーム光を検知するもので、前記複数のビーム光の前記走査手段による走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、その出力が連続的に変化するよう構成されたビーム光通過位置検知手段と、このビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設される光検知部材からなる第１の通過目標と、前記ビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、前記第１の通過目標から前記複数のビーム光の走査方向と直交する方向に所定距離だけ離れた位置に配設される光検知部材からなる第２の通過目標と、前記複数のビーム光の少なくとも１つのビーム光の通過位置を変更するビーム光通過位置変更手段と、前記ビーム光が前記第１の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力、および、前記ビーム光が前記第２の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力を基に、前記ビーム光通過位置変更手段を制御することにより、前記複数のビーム光相互の通過位置が所定の位置になるよう制御する制御手段とを具備している。
【００１７】
また、本発明のビーム光走査装置は、ビーム光を出力する複数のビーム光発生手段と、この複数のビーム光発生手段から出力された複数のビーム光を被走査面に向けてそれぞれ反射し、前記複数のビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、この走査手段により前記被走査面を走査すべく導かれた複数のビーム光を検知するもので、前記複数のビーム光の前記走査手段による走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、その出力が連続的に変化するよう構成されたビーム光通過位置検知手段と、このビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、ビーム光が第１の通過位置で前記ビーム光通過位置検知手段を通過した際にビーム光が移動する距離と等しいビーム光走査方向の幅を持つ第１のビーム光検知手段と、前記ビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、ビーム光が前記第１の通過位置とビーム光走査方向と直交する方向に所定の距離だけ離れている第２の通過位置で前記ビーム光通過位置検知手段を通過した際にビーム光が移動する距離と等しいビーム光走査方向の輻を持つ第２のビーム光検知手段と、前記複数のピーム光の少なくとも１つのビーム光の通過位置を変更するビーム光通過位置変更手段と、前記ビーム光が前記第１のビーム光検知手段を通過した際の前記第１のビーム光検知手段の出力、および、前記ビーム光が前記第２のビーム光検知手段を通過した際の前記第２のビーム光検知手段の出力を基に、前記ビーム光通過位置変更手段を制御することにより、前記複数のビーム光相互の通過位置が所定の位置になるよう制御する制御手段とを具備している。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係るビーム光走査装置が適用される画像形成装置としてのデジタル複写機の構成を模式的に示すものである。すなわち、このデジタル複写機は、たとえば、画像読取手段としてのスキャナ部１、および、画像形成手段としてのプリンタ部２から構成されている。スキャナ部１は、図示矢印方向に移動可能な第１キャリジ３と第２キャリジ４、結像レンズ５、および、光電変換素子６などから構成されている。
【００２２】
図１において、原稿Ｏは透明ガラスからなる原稿台７上に下向きに置かれ、その原稿Ｏの載置基準は原稿台７の短手方向の正面右側がセンタ基準になっている。原稿Ｏは、開閉自在に設けられた原稿固定カバー８によって原稿台７上に押え付けられる。
【００２３】
原稿Ｏは光源９によって照明され、その反射光はミラー１０，１１，１２、および、結像レンズ５を介して光電変換素子６の受光面に集光されるように構成されている。ここで、上記光源９およびミラー１０を搭載した第１キャリジ３と、ミラー１１，１２を搭載した第２キャリジ４は、光路長を一定にするように２：１の相対速度で移動するようになっている。第１キャリジ３および第２キャリジ４は、キャリジ駆動用モータ（図示せず）によって読取タイミング信号に同期して右から左方向に移動する。
【００２４】
以上のようにして、原稿台７上に載置された原稿Ｏの画像は、スキャナ部１によって１ラインごとに順次読取られ、その読取り出力は、図示しない画像処理部において画像の濃淡を示す８ビットのデジタル画像信号に変換される。
【００２５】
プリンタ部２は、光学系ユニット１３、および、被画像形成媒体である用紙Ｐ上に画像形成が可能な電子写真方式を組合わせた画像形成部１４から構成されている。すなわち、原稿Ｏからスキャナ部１で読取られた画像信号は、図示しない画像処理部で処理が行なわれた後、半導体レーザ発振器からのレーザビーム光（以降、単にビーム光と称す）に変換される。ここに、本実施の形態では、半導体レーザ発振器を複数個（２個以上）使用するマルチビーム光学系を採用している。
【００２６】
光学系ユニット１３の構成については後で詳細を説明するが、ユニット内に設けられた複数の半導体レーザ発振器は、図示しない画像処理部から出力されるレーザ変調信号にしたがって発光動作し、これらから出力される複数のビーム光は、ポリゴンミラーで反射されて走査光となり、ユニット外部へ出力されるようになっている。
【００２７】
光学系ユニット１３から出力される複数のビーム光は、像担持体としての感光体ドラム１５上の露光位置Ｘの地点に必要な解像度を持つスポットの走査光として結像され、走査露光される。これによって、感光体ドラム１５上には、画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００２８】
感光体ドラム１５の周辺には、その表面を帯電する帯電チャージャ１６、現像器１７、転写チャージャ１８、剥離チャージャ１９、および、クリーナ２０などが配設されている。感光体ドラム１７は、駆動モータ（図示せず）により所定の外周速度で回転駆動され、その表面に対向して設けられている帯電チャージャ１６によって帯電される。帯電された感光体ドラム１５上の露光位置Ｘの地点に複数のビーム光（走査光）がスポット結像される。
【００２９】
感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像器１７からのトナー（現像剤）により現像される。現像によりトナー像を形成された感光体ドラム１５は、転写位置の地点で給紙系によりタイミングをとって供給される用紙Ｐ上に転写チャージャ１８によって転写される。
【００３０】
上記給紙系は、底部に設けられた給紙カセット２１内の用紙Ｐを、給紙ローラ２２と分離ローラ２３とにより１枚ずつ分離して供給する。そして、レジストローラ２４まで送られ、所定のタイミングで転写位置まで供給される。転写チャージャ１８の下流側には、用紙搬送機構２５、定着器２６、画像形成済みの用紙Ｐを排出する排紙ローラ２７が配設されている。これにより、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着器２６でトナー像が定着され、その後、排紙ローラ２７を経て外部の排紙トレイ２８に排紙される。
【００３１】
また、用紙Ｐへの転写が終了した感光体ドラム１５は、その表面の残留トナーがクリーナ２０によって取り除かれて、初期状態に復帰し、次の画像形成の待機状態となる。
【００３２】
以上のプロセス動作を繰り返すことにより、画像形成動作が連続的に行なわれる。
【００３３】
以上説明したように、原稿台７上に置かれた原稿Ｏは、スキャナ部１で読取られ、その読取り情報は、プリンタ部２で一連の処理を施された後、用紙Ｐ上にトナー画像として記録されるものである。
【００３４】
次に、光学系ユニット１３について説明する。
【００３５】
図２は、光学系ユニット１３の構成と感光体ドラム１５の位置関係を示している。光学系ユニット１３は、たとえば、４つのビーム光発生手段としての半導体レーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを内蔵していて、それぞれのレーザ発振器３１ａ〜３１ｄが、同時に１走査ラインずつの画像形成を行なうことで、ポリゴンミラーの回転数を極端に上げることなく、高速の画像形成を可能としている。
【００３６】
すなわち、レーザ発振器３１ａはレーザドライバ３２ａで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ハーフミラー３４ａとハーフミラー３４ｂを通過し、多面回転ミラーとしてのポリゴンミラー３５に入射する。
【００３７】
ポリゴンミラー３５は、ポリゴンモータドライバ３７で駆動されるポリゴンモータ３６によって一定速度で回転されている。これにより、ポリゴンミラー３５からの反射光は、ポリゴンモータ３６の回転数で定まる角速度で、一定方向に走査することになる。ポリゴンミラー３５によって走査されたビーム光は、図示しないｆ−θレンズのｆ−θ特性により、これを通過することによって、一定速度で、ビーム光位置検知手段およびビーム光通過タイミング検知手段およびビーム光パワー検知手段としてのビーム光検知装置３８の受光面、および、感光体ドラム１５上を走査することになる。
【００３８】
レーザ発振器３１ｂは、レーザドライバ３２ｂで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ガルバノミラー３３ｂで反射し、さらにハーフミラー３４ａで反射する。ハーフミラー３４ａからの反射光は、ハーフミラー３４ｂを通過し、ポリゴンミラー３５に入射する。ポリゴンミラー３５以降の経路は、上述したレーザ発振器３１ａの場合と同じで、図示しないｆ−θレンズを通過し、一定速度でビーム光検知装置３８の受光面および感光体ドラム１５上を走査する。
【００３９】
レーザ発振器３１ｃは、レーザドライバ３２ｃで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ガルバノミラー３３ｃで反射し、さらにハーフミラー３４ｃを通過し、ハーフミラー３４ｂで反射し、ポリゴンミラー３５に入射する。ポリゴンミラー３５以降の経路は、上述したレーザ発振器３１ａ，３１ｂの場合と同じで、図示しないｆ−θレンズを通過し、一定速度でビーム光検知装置３８の受光面および感光体ドラム１５上を走査する。
【００４０】
レーザ発振器３１ｄは、レーザドライバ３２ｄで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ガルバノミラー３３ｄで反射し、さらにハーフミラー３４ｃで反射し、ハーフミラー３４ｂで反射し、ポリゴンミラー３５に入射する。ポリゴンミラー３５以降の経路は、上述したレーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃの場合と同じで、図示しないｆ−θレンズを通過し、一定速度でビーム光検知装置３８の受光面および感光体ドラム１５上を走査する。
【００４１】
なお、レーザドライバ３２ａ〜３２ｄは、それぞれオートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路を内蔵しており、後で説明する主制御部（ＣＰＵ）５１から設定される発光パワーレベルで常にレーザ発振器３１ａ〜３１ｄを発光動作させるようになっている。
【００４２】
このようにして、別々のレーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄから出力された各ビーム光は、ハーフミラー３４ａ，３４ｂ，３４ｃで合成され、４つのビーム光がポリゴンミラー３５の方向に進むことになる。
【００４３】
したがって、４つのビーム光は、同時に感光体ドラム１５上を走査することができ、従来のシングルビームの場合に比べ、ポリゴンミラー３５の回転数が同じである場合、４倍の速度で画像を記録することが可能となる。
【００４４】
ガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、レーザ発振器３１ａから出力されたビーム光に対しレーザ発振器３１ｂ，３１ｃ，３１ｄから出力されたビーム光の副走査方向の位置関係を調整（制御）するためのものであり、それぞれを駆動するガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄが接続されている。
【００４５】
また、ビーム光検知装置３８には、その取付位置およびビーム光の走査方向に対する傾きを調整するためのビーム光検知装置調整モータ３８ａ，３８ｂが設けられている。
【００４６】
ビーム光検知装置３８は、上記４つのビーム光の通過位置、通過タイミングおよびパワーをそれぞれ検知するためのものであり、その受光面が感光体ドラム１５の表面と同等になるよう、感光体ドラム１５の端部近傍に配設されている。このビーム光検知装置３８からの検知信号を基に、それぞれのビーム光に対応するガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの制御（副走査方向の画像形成位置制御）、レーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの発光パワー（強度）の制御、および、発光タイミングの制御（主走査方向の画像形成位置制御）が行なわれる（詳細は後述する）。これらの制御を行なうための信号を生成するために、ビーム光検知装置３８には、ビーム光検知装置出力処理回路４０が接続されている。
【００４７】
次に、制御系について説明する。
【００４８】
図３は、主にマルチビーム光学系の制御を主体にした制御系を示している。すなわち、５１は全体的な制御を司る主制御部で、たとえば、ＣＰＵからなり、これには、メモリ５２、コントロールパネル５３、外部通信インタフェイス（Ｉ／Ｆ）５４、レーザドライバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、ポリゴンミラーモータドライバ３７、ガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ、ビーム光検知装置出力処理回路４０、同期回路５５、および、画像データインタフェイス（Ｉ／Ｆ）５６が接続されている。
【００４９】
同期回路５５には、画像データＩ／Ｆ５６が接続されており、画像データＩ／Ｆ５６には、画像処理部５７およびページメモリ５８が接続されている。画像処理部５７にはスキャナ部１が接続され、ページメモリ５８には外部インタフェイス（Ｉ／Ｆ）５９が接続されている。
【００５０】
ここで、画像を形成する際の画像データの流れを簡単に説明すると、以下のような流れとなる。
【００５１】
まず、複写動作の場合は、先に説明したように、原稿台７上にセットされた原稿Ｏの画像は、スキャナ部１で読取られ、画像処理部５７へ送られる。画像処理部５７は、スキャナ部１からの画像信号に対し、たとえば、周知のシェーディング補正、各種フィルタリング処理、階調処理、ガンマ補正などを施こす。
【００５２】
画像処理部５７からの画像データは、画像データＩ／Ｆ５６へと送られる。画像データＩ／Ｆ５６は、４つのレーザドライバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄへ画像データを振り分ける役割を果たしている。
【００５３】
同期回路５５は、各ビーム光のビーム光検知装置３８上を通過するタイミングに同期したクロックを発生し、このクロックに同期して、画像データＩ／Ｆ５６から各レーザドライバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄへ、画像データをレーザ変調信号として送出する。
【００５４】
このようにして、各ビーム光の走査と同期を取りながら画像データを転送することで、主走査方向に同期がとれた（正しい位置への）画像形成が行なわれるものである。
【００５５】
また、同期回路５５には、非画像領域で各レーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを強制的に発光動作させ、各ビーム光のパワーを制御するためのサンプルタイマや、各ビーム光の画像形成タイミングを取るために、ビーム光の順にしたがってビーム光検知装置３８上でそれぞれのレーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを発光動作させる論理回路などが含まれている。
【００５６】
コントロールパネル５３は、複写動作の起動や、枚数設定などを行なうマンマシンインタフェースである。
【００５７】
本デジタル複写機は、複写動作のみでなく、ページメモリ５８に接続された外部Ｉ／Ｆ５９を介して外部から入力される画像データをも形成出力できる構成となっている。なお、外部Ｉ／Ｆ５９から入力される画像データは、一旦ページメモリ５８に格納された後、画像データＩ／Ｆ５６を介して同期回路５５へ送られる。
【００５８】
また、本デジタル複写機が、たとえば、ネットワークなどを介して外部から制御される場合には、外部通信Ｉ／Ｆ５４がコントロールパネル５３の役割を果たす。
【００５９】
ガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄは、主制御部５１からの指示値にしたがってガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを駆動する回路である。したがって、主制御部５１は、ガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄを介して、ガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの各角度を自由に制御することができる。
【００６０】
ポリゴンモータドライバ３７は、先に述べた４つのビーム光を走査するポリゴンミラー３５を回転させるためのポリゴンモータ３６を駆動するドライバである。主制御部５１は、このポリゴンモータドライバ３７に対し、回転開始、停止と回転数の切換えを行なうことができる。回転数の切換えは、ビーム光検知装置３８でビーム光の通過位置を確認する際に、必要に応じて、所定の回転速度よりも回転数を落すときに用いる。
【００６１】
レーザドライバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、先に説明した同期回路５５からのビーム光の走査に同期したレーザ変調信号にしたがってレーザ光を発光させる以外に、主制御部５１からの強制発光信号により、画像データとは無関係に強制的にレーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを発光動作させる機能を持っている。
【００６２】
また、主制御部５１は、それぞれのレーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが発光動作するパワーを、各レーザドライバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄに対して設定する。発光パワーの設定は、プロセス条件の変化や、ビーム光の通過位置検知などに応じて変更される。
【００６３】
メモリ５２は、制御に必要な情報を記憶するためのものである。たとえば、各ガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの制御量、ビーム光の通過位置を検知するための回路特性（増幅器のオフセット値）、および、ビーム光の到来順序などを記憶しておくことで、電源立ち上げ後、即座に光学系ユニット１３を画像形成が可能な状態にすることができる。
【００６４】
次に、ビーム光検知装置３８について説明する。
【００６５】
図４は、ビーム光検知装置３８の構成とビーム光の走査方向の関係を模式的に示している。４つの半導体レーザ発振器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄからのビーム光は、左から右へとポリゴンミラー３５の回転によって走査され、ビーム光検知装置３８上を横切る。
【００６６】
ビーム光検知装置３８は、縦に長い２つのセンサパターンＳ１，Ｓ２、この２つのセンサパターンＳ１，Ｓ２に挟まれるように配設されたセンサパターンＳ０、および、これら各センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２を一体的に保持する保持基板３８ａから構成されている。
【００６７】
センサパターンＳ１は、ビーム光の通過を検知して、後述する積分器のリセット信号（積分開始信号）を発生するパターン、センサパターンＳ２は、同じくビーム光の通過を検知して、後述するＡ／Ｄ変換器の変換開始信号を発生するパターンである。センサパターンＳ０は、ビーム光の通過位置を検知するためのパターンであって、ビーム光の通過位置によってその出力が連続的に変化するように構成されている。
【００６８】
センサパターンＳ０は、図に示すように、ビーム光の通過位置が図面に対して上に行くほど、ビーム光がセンサパターンＳ０をよぎる距離が長くなる形状となっている。すなわち、図に示したビーム光の通過位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を例にすると、それぞれのビーム光がセンサパターンＳ０をよぎる距離はＤ１，Ｄ２，Ｄ３となり、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３なる関係になっている。したがって、ビーム光の通過する位置によって、センサパターンＳ０の信号出力時間は変化することになる。
【００６９】
なお、これらのセンサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２は、たとえば、フォトダイオードによって構成されていて、保持基板３８ａ上に一体的に構成されている。
【００７０】
図５は、図４に示したセンサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２からの出力を基に、どのようにビーム光の通過位置情報を抽出し、ガルバノミラーを制御するかを説明するための図である。
【００７１】
先に説明したように、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２からは、ビーム光が通過したことを示すパルス状の信号が出力される。また、センサパターンＳ０からは、ビーム光の通過位置に応じて出力時間が変化する信号が出力される。
【００７２】
センサパターンＳ０の出力信号は、差動増幅器６０の正（＋）の入力端子に入力される。一方、差動増幅器６０の負（−）の入力端子には、Ｄ／Ａ変換器６１の出力が入力される。また、主制御部（ＣＰＵ）５１から、差動増幅器６０の増幅率が設定できる構成となっている。
【００７３】
Ｄ／Ａ変換器６１の入力端には、主制御部５１からのデジタルデータが入力され、主制御部５１からのデータにしたがってアナログ信号を出力する。すなわち、差動増幅器５１は、センサパターンＳ０の出力と主制御部５１からの設定値との差を、主制御部５１から設定された増幅率で増幅する構成となっている。
【００７４】
差動増幅器６０の出力信号は、積分手段としての積分器４２に入力されて積分される。また、センサパターンＳ１から出力されるパルス状の信号も、積分器４２に入力されている。センサパターンＳ１からのパルス状信号は、積分器４２をリセットすると同時に新たな積分動作を開始させるリセット信号（積分開始信号）として用いられる。したがって、ビーム光がセンサパターンＳ１上を通過すると、積分器４２はリセットされ、新たにセンサパターンＳ０の出力信号を積分し始めることになる。
【００７５】
積分器４２の出力信号は、変換手段としてのＡ／Ｄ変換器４３に入力される。センサパターンＳ２から出力されるパルス状の信号も、Ａ／Ｄ変換器４３に入力されており、Ａ／Ｄ変換器４３は、このセンサパターンＳ２から出力されるパルス状の信号をトリガに、積分器４２の出力信号をＡ／Ｄ変換する。
【００７６】
すなわち、Ａ／Ｄ変換器４３は、ビーム光がセンサパターンＳ０を通過し、センサパターンＳ２上に達した時点の積分器４２の出力信号をデジタルデータに変換し、主制御部５１に送る。また、Ａ／Ｄ変換器４３は、Ａ／Ｄ変換が終了すると、主制御部５１に対して、Ａ／Ｄ変換が終了したことを示す割込み信号（ＩＮＴ）を出力する。
【００７７】
主制御部５１は、Ａ／Ｄ変換器４３からの割込み信号を受信した後、Ａ／Ｄ変換器４３の出力を読込むことにより、最新のビーム光通過位置情報を得る。
【００７８】
そして、主制御部５１は、このようにして得たビーム光通過位置情報に基づき、ガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの制御量を演算し、その演算結果を必要に応じてメモリ５２に記憶するとともに、ガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄへ送出する。
【００７９】
ガルバノミラー駆動回路３９ｂ，３９ｃ，３９ｄには、図５に示したように、上記演算結果のデータを保持するためのラッチ４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが設けられており、主制御部５１が一旦データを書込むと、次にデータを更新するまでは、その値を保持するようになっている。
【００８０】
ラッチ４４ｂ，４４ｃ，４４ｄに保持されているデータは、Ｄ／Ａ変換器４５ｂ，４５ｃ，４５ｄによりアナログ信号（電圧）に変換され、ガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを駆動するためのドライバ４６ｂ，４６ｃ，４６ｄに入力される。ドライバ４６ｂ，４６ｃ，４６ｄは、Ｄ／Ａ変換器４５ｂ，４５ｃ，４５ｄから入力されたアナログ信号（電圧）にしたがってガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを駆動制御する。
【００８１】
したがって、本実施の形態では、通過位置を制御したいビーム光を発生する半導体レーザ発振器を発光動作させ、Ａ／Ｄ変換器４３の出力を読込み、その読込んだ情報に基づきガルバノミラー３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを制御することで、ビーム光の通過位置を制御することができる。
【００８２】
次に、図６を用いて、ビーム光が通過位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を通過した場合の各部の動作、すなわち、ビーム光通過位置情報が抽出される様子を説明する。なお、図６は、説明を簡単にするために、先に述べたＤ／Ａ変換器６１への設定値を「０」とした場合についての説明図である。Ｄ／Ａ変換器６１への設定値を「０」にすることで、差動増幅器６０は単純な増幅器と同等に扱うことができる。Ｄ／Ａ変換器６１の役割については後に説明する。
【００８３】
ビーム光がセンサパターンＳ１上を通過すると、センサパターンＳ１はパルス状の信号を出力し、図に示すように、積分器４２はリセットされ、その出力が「０」になる。ビーム光がセンサパターンＳ０上に到達すると、センサパターンＳ０から出力が出始め、これを増幅した信号が差動増幅器６０から出力される。
【００８４】
第１のビーム光の場合は、図に示すように、Ｔ１時間の間、差動増幅器６０の出力は大きくなる。積分器４２は、この出力を積分して、出力電圧Ｖ１を出力する。第２のビーム光の場合は、Ｔ２時間の間、差動増幅器６０の出力は大きくなり、第３のビーム光の場合は、Ｔ３時間の間、差動増幅器６０の出力は大きくなる。したがって、第２、第３のビーム光に対する積分器４２の出力電圧は、積分時間に応じたＶ２，Ｖ３となる。
【００８５】
先に述べたように、それぞれのビーム光がセンサパターンＳ０上を通過する時間には、ビーム光がセンサパターンＳ０上を通過する位置（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に応じて差が生じ、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３となるので、それぞれのビーム光に対応する積分器４２の出力電圧には差が生じ、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３なる関係が成り立つ。
【００８６】
さらに、ビーム光がセンサパターンＳ２上を通過すると、センサパターンＳ２からパルス状の信号が出力され、Ａ／Ｄ変換器４３は、それぞれの電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３をＡ／Ｄ変換する。
【００８７】
主制御部５１は、Ａ／Ｄ変換器４３から出力されるデジタル値を読取ることで、ビーム光がセンサパターンＳ０のどの辺りを通過しているのかを検知することができる。
【００８８】
なお、図６（ａ）はビーム光が位置Ｐ１を通過したときの動作、図６（ｂ）はビーム光が位置Ｐ２を通過したときの動作、図６（ｃ）はビーム光が位置Ｐ３を通過したときの動作をそれぞれ示している。
【００８９】
図７は、上記のようにして得られた、ビーム光通過位置と積分器４２の出力電圧との関係を示したグラフである。横軸にビーム光の通過位置、縦軸に積分器４２の出力電圧を示した。
【００９０】
ＡおよびＣのエリアは、ビーム光がセンサパターンＳ０上を通過しない（上方または下方に外れて通過する）エリアである。センサパターンＳ０は信号を出力しないので、積分器４２の出力は「０」となる。
【００９１】
Ｂのエリアは、ビーム光がセンサパターンＳ０上を通過するエリアである。ビーム光がセンサパターンＳ０のエッジ部を通過する場合を除き、センサパターンＳ０上を確実に通過する際には、ビーム光の通過位置に比例して、積分器４２の出力が変化することがわかる。
【００９２】
したがって、先にも述べたように、主制御部５１は、この積分器４２の出力をＡ／Ｄ変換した結果を読取ることにより、ビーム光がセンサパターンＳ０のどの部分を通過しているかを検知することができる。
【００９３】
上述したように、主制御部５１は、積分器４２の出力のＡ／Ｄ変換結果から、ビーム光の通過位置を検知できる訳であるが、高い検知精度を得るためには、Ａ／Ｄ変換器４３に高い分解能が要求される。たとえば、エリアＢの距離が２０４８μｍであるとし、Ｖｕ，Ｖｄの電位差を８ビットのＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換する場合、その分解能（検知精度）は８μｍ（＝２０４８／２５６）となる。さらに、検知精度を上げるために、１２ビットのＡ／Ｄ変換器を用いたとすると、その分解能（検知精度）は０．５μｍ（＝２０４６／４０９６）に上がる。しかし、１２ビットのＡ／Ｄ変換器を用いると、極端にコストが上昇してしまう。
【００９４】
また、たとえば、通過位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の部分のみを精度良く検知したい場合を考えると、エリアＢの全域（２０４８μｍ）を高い分解能で検知するのは効率が悪い。
【００９５】
そこで、Ｄ／Ａ変換器と差動増幅器とを用いて、必要な部分を高い分解能でビーム光の通過位置を検知する方法について、図８を用いて説明する。
【００９６】
まず、主制御部５１は、図５に示したＤ／Ａ変換器６１に対し、Ｖ３に相当する電圧がＤ／Ａ変換器６１から出力されるよう、デジタルデータを出力する。Ｄ／Ａ変換器６１の出力は、差動増幅器６０の負入力端子に入力されるので、センサパターンＳ０の出力からＤ／Ａ変換器６１の出力電圧値が引かれる。
【００９７】
ビーム光が通過位置Ｐ３を通過した場合、積分器４２の出力は「０」になる。また、ビーム光が通過位置Ｐ１を通過した場合には、出力Ｖ１はＶ３分低下し、Ｖ１′となる。すなわち、積分器４２の出力全体が下方（低出力側）にＶ３分シフトすることになる（（Ａ）→（Ｂ））。
【００９８】
次に、差動増幅器６０の増幅率を上げる。たとえば、通過位置Ｐ１のときの出力電圧がＶｕとなるように増幅率を上げる（（Ｂ）→（Ｃ））。
【００９９】
こうすることにより、ビーム光の通過位置がＰ１からＰ３まで変化した場合の電圧変化（レンジ）を大きくすることができ、Ａ／Ｄ変換器４３の分解能を上げなくても、検知分解能（精度）を向上させることが可能となる。
【０１００】
以上、ビーム光の通過位置を広いレンジで検知する原理、および、検知精度を向上させる原理を説明した。
【０１０１】
次に、このような原理を用いた従来のビーム光通過位置検知方法の改良例について説明する。
【０１０２】
図９は、特開平１０−７６７０４号公報に開示されたビーム光検知装置３８のセンサパターンに対し、これまで説明した本発明の原理を用い、改良した例を示している。すなわち、ビーム光検知装置３８は、縦に長い２つのセンサパターンＳ１，Ｓ２、この２つのセンサパターンＳ１，Ｓ２に挟まれるように配設された７つのセンサパターンＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＦ，ＳＧ、および、これら各センサパターンＳ１，Ｓ２，ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＦ，ＳＧ，ＳＨを一体的に保持する保持基板３８ａから構成されている。なお、センサパターンＳ１，Ｓ２，ＳＡ〜ＳＧは、たとえば、フォトダイオードによって構成されている。
【０１０３】
センサパターンＳ１は、ビーム光の通過を検知して、積分器４２のリセット信号（積分開始信号）を発生するパターン、センサパターンＳ２は、同じくビーム光の通過を検知して、Ａ／Ｄ変換器４３の変換開始信号を発生するパターンである。センサパターンＳＡ〜ＳＧは、ビーム光の通過位置を検知するパターンである。
【０１０４】
センサパターンＳ１，Ｓ２は、図９に示すように、ガルバノミラー３３ｂ〜３３ｄの位置に関係なく、ポリゴンミラー３５によって走査されるビーム光ａ〜ｄが必ず横切るように、ビーム光の走査方向に対して直角方向に長く形成されている。たとえば、本例では、ビーム光の走査方向の幅Ｗ１，Ｗ３が２００μｍであるのに対し、ビーム光の走査方向に直角な方向の長さＬ１は２０００μｍである。
【０１０５】
センサパターンＳＡ〜ＳＧは、図９に示すように、センサパターンＳ１とＳ２の間で、ビーム光の走査方向（主走査方向）と直交する方向に積み重なるように配設されていて、その配設長さはセンサパターンＳ１，Ｓ２の長さＬ１と同一となっている。なお、センサパターンＳＡ〜ＳＧのビーム光の走査方向の幅Ｗ２は、たとえば、６００μｍである。
【０１０６】
そして、図面に対して上側のセンサパターンＳＡの形状は、主走査方向（ビーム光の走査方向）の寸法が図面に対して上方が大きく、センサ中央部に近づくほど小さくなる台形形状となっている。また、反対に、図面に対して下側のセンサパターンＳＧは、センサ中央部に近いほど主走査方向の寸法が小さく、図面に対して下方に行くにしたがって大きくなる台形形状となっている。
【０１０７】
このような構成により、ビーム光の通過位置変動に対して、それぞれのセンサパターンがビーム光の通過を検知する範囲においては、センサパターンＳＡは、ビーム光の通過位置が下方になるほどその信号出力時間は減少し、反対に、センサパターンＳＧは、ビーム光の通過位置が下方になるほどその信号出力時間は長くなる。
【０１０８】
したがって、ビーム光の通過位置が、センサパターンＳＢ，ＳＣ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＦ付近から大きく外れた場合でも、どの程度外れているかを容易に検知できるようになる。
【０１０９】
次に、ビーム光検知装置３８のビーム光走査方向に対する傾き検知に本発明の原理を応用した例を説明する。
【０１１０】
図１０は、特開平９−３１４９０１号公報に開示されたビーム光検知装置３８のセンサパターンに対し、これまで説明した本発明の原理を用い、改良した例を示している。すなわち、ビーム光検知装置３８は、保持基板３８ａ上に、図面に対して左側から順次配設されたセンサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、Ｓ１、Ｓ３、ＳＨ、ＳＡ，ＳＢ１〜ＳＦ１，ＳＢ２〜ＳＦ２，ＳＧ、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ８ａ，Ｓ８ｂによって構成されている。
【０１１１】
センサパターンＳＡ，ＳＢ１〜ＳＦ１，ＳＢ２〜ＳＦ２，ＳＧは、ビーム光の通過位置を検知するためのパターンであって、センサパターンＳＢ１〜ＳＦ１は第１の解像度（たとえば、６００ｄｐｉ）用、センサパターンＳＢ２〜ＳＦ２は第２の解像度（たとえば、４００ｄｐｉ）用である。
【０１１２】
センサパターンＳＨは、ビーム光のパワーを検知するためのパターンである。センサパターンＳ４，Ｓ５，Ｓ６は、ビーム光の通過タイミングを検知するためのパターンである。なお、センサパターンＳ６は、前記センサパターンＳ２の機能をも兼ねている。
【０１１３】
センサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、Ｓ８ａ，Ｓ８ｂは、それぞれ傾きを検知するためのパターンである。センサパターンＳ７ａとＳ７ｂおよびＳ８ａとＳ８ｂは、それぞれ上下に配設されてペアを組んでいて、センサパターンＳ７ａとＳ７ｂ、Ｓ８ａとＳ８ｂの中心位置は同一直線上である。
【０１１４】
そして、センサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、Ｓ８ａ，Ｓ８ｂに対して本発明の原理が適用されていて、センサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、センサパターンＳ８ａ，Ｓ８ｂのそれぞれ上下の対に、逆のテーパが付けられている。
【０１１５】
このような構成において、センサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂの出力比較、および、センサパターンＳ８ａ，Ｓ８ｂの出力比較を行なうことにより、ビーム光の走査方向に対するビーム光検知装置３８の取付け傾きを検知するものである。
【０１１６】
このような構成であれば、それぞれセンサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、Ｓ８ａ，Ｓ８ｂの出力が広範囲のビーム光の通過位置変化に対して連続的に変化するので、広いレンジで傾きが検知できる。
【０１１７】
図１１は、図１０よりも傾きに対する感度を上げたものである。センサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂ、センサパターンＳ８ａ，Ｓ８ｂのそれぞれ上下の対に、逆のテーパを付けているが、その範囲が図１０のものよりも少ない（テーパの傾きがきつい）分、傾き検知に対する感度が上がる。通常の取付け調整においては、この構成で充分なレンジと感度が得られる。
【０１１８】
なお、図１０、図１１の傾き検知用のセンサパターンは、傾き検知のみならず、先に図９で説明したような副走査方向のビーム光通過位置検知にも用いることができる。図１０、図１１には、先に説明した積分器のリセット用センサパターンやＡ／Ｄ変換開始用の信号パルスを出力するセンサパターンが記載されていない。図１２は、これらの機能も盛り込んだセンサパターンを有するビーム光検知装置３８の例を示している。以下、このビーム光検知装置３８について説明する。
【０１１９】
図１２のＡおよびＢのパターンをビーム光が通過することにより、タイミングの異なる２つのパルス信号が出力される。この２つのパルス信号から、積分器のリセット用信号（センサパターンＳ１によるパルス信号に相当）を作成する。すなわち、センサパターンＡの出力で立ち上がり、センサパターンＢの出力で立ち下がるような信号をロジック回路で作成し、積分器にリセット信号として入力する。
【０１２０】
このように、２つのセンサパターンからリセット信号を生成する理由は、積分器のリセットには比較的長い（Ａ，Ｂ間をビーム光が通過する程度以上）時間を要すること、通常、センサパターンの信号出力は、立ち上がりが急峻で、立ち下がりはなだらかであり、正確なタイミングを得ようとする場合、センサパターンの出力の立ち上がりタイミングを用いる方が望ましいからである。
【０１２１】
センサパターンＥは、Ａ／Ｄ変換開始タイミングを出力するパターンである（センサパターンＳ２の出力に相当）。したがって、センサパターンＡとＢが、先に原理を説明したセンサパターンＳ１に相当し、センサパターンＥがセンサパターンＳ２に相当する。そして、センサパターンＣとＤが、先に原理を説明したセンサパターンＳ０と、図１０、図１１におけるセンサパターンＳ７ａ，Ｓ７ｂに相当する。
【０１２２】
また、同様にして、センサパターンＫとＭがセンサパターンＡとＢに、すなわち、先に原理を説明したセンサパターンＳ１に相当し、センサパターンＰがセンサパターンＳ２に相当する。そして、センサパターンＯとＮが先に原理を説明したセンサパターンＳ０と、図１０、図１１におけるセンサパターンＳ８ａ，Ｓ８ｂに相当する。
【０１２３】
さらに、パワー検知を行なう際には、同様に、センサパターンＥとＫがセンサパターンＡとＢに、つまり、先に原理を説明したセンサパターンＳ１に相当し、センサパターンＭがセンサパターンＳ２に相当する。そして、パワーを検知するセンサパターンＬが先に原理を説明したセンサパターンＳ０に相当する。
【０１２４】
図１３は、図１２に示したビーム光検知装置３８を用いたときのビーム光通過位置制御を説明する図であり、図３のブロック図のうちのビーム光制御に関連する部分を抜き出して詳細に示したものである。
【０１２５】
先に述べたように、図１２に示したビーム光検知装置３８を用いると、レンジの広い傾き検知機能、おおざっぱなビーム光通過位置検知機能、精密なビーム光通過位置検知機能、および、パワー検知機能の４つの機能を実現することが可能となる。
【０１２６】
すなわち、レンジの広い傾き検知にはセンサパターンＣ，Ｄ，Ｎ，Ｏを、おおざっぱなビーム光通過位置検知にはセンサパターンＣ，ＤあるいはセンサパターンＮ，Ｏを、精密なビーム光通過位置検知にはセンサパターンＦ，Ｇ，Ｈ，ｌ，Ｊを、パワー検知にはセンサパターンＬを用いることで実現できる。
【０１２７】
上記各センサパターンＣ，Ｄ，Ｎ，Ｏ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，ｌ，Ｊ，Ｌの各出力は、それぞれ増幅器６３ｃ，６３ｄ，６３ｎ，６３ｏ，６３ｆ，６３ｇ，６３ｈ，６３ｉ，６３ｊ，６３ｌで増幅され、選択回路（アナログスイツチ）４１にそれぞれ入力される。なお、増幅器６３ｃ，６３ｄ，６３ｎ，６３ｏ，６３ｆ，６３ｇ，６３ｈ，６３ｉ，６３ｊ，６３ｌの各増幅率は、主制御部５１によって設定される。
【０１２８】
選択回路４１は、主制御部５２からのセンサ選択信号により、積分器４２へ入力する信号を選択し、この選択された信号が積分器４２に入力されて積分される
なお、図１３には、先に図５で説明したＤ／Ａ変換器６１は記載されていない。これは、センサパターン自体に後で説明するように、ビーム光通過位置を細かく検知するパターンＦ，Ｇ，Ｈ，ｌ，Ｊと、広いレンジで検知できるパターンＣ，Ｄ，Ｎ，Ｏを個別に設けているため、電気的に切換える必要がないためである。
【０１２９】
ところで、図１３のブロック図では、積分器４２およびＡ／Ｄ変換器４３を共通に用いている関係上、リセット信号（積分開始信号）およびＡ／Ｄ変換開始信号のタイミングをそれぞれの検知対象センサパターンに応じて変更する必要がある。これを可能にしているのが、リセット信号生成回路６４およびＡ／Ｄ変換開始信号生成回路６５である。
【０１３０】
リセット信号生成回路６４には、センサパターンＡ，Ｂ，Ｅ，Ｋ，Ｍの各出カがそれぞれ入力されている。先に説明したように、このうちの２つの信号から積分器４２のリセッ卜信号を生成し、積分器４２に入力するもので、どの信号を組合わせてリセット信号を生成するかは、主制御部５１が設定するようになつている。
【０１３１】
また、Ａ／Ｄ変換開始信号生成回路６５には、センサパターンＥ，Ｋ，Ｍ，Ｐの各出力がそれぞれ入力されており、主制御部５１が適切な信号を選択できる構成になっている。
【０１３２】
すなわち、主制御部５１は、検知対象のセンサパターンに応じて、両回路６４，６５に対し、どのセンサパターンの出力の組合わせでリセット信号を生成するか、また、どのセンサパターンの出カを変換開始信号とするかを設定することができる。
【０１３３】
ここで、検知対象センサパターンと、回路６４，６５に対する設定をまとめると下記表１のようになる。
【０１３４】
【表１】
このように、主制御部５１は、検知対象センサパターンを自由に選択した上で、最適な状態で積分、Ａ／Ｄ変換を行ない、その情報をデジタルデータとして取込むことができる。
【０１３６】
なお、増幅器６３ｃ，６３ｄ，６３ｎ，６３ｏ，６３ｆ，６３ｇ，６３ｈ，６３ｉ，６３ｊ，６３ｌ、積分器４２、Ａ／Ｄ変換器４３での各動作は、先に図５で説明した通りであるので、ここでは説明を省略する。
【０１３７】
このようにして、主制御部５１は、上記表１のNo.１とNo.４の両方の検知によってレンジの広い傾き検知機能、上記表１のNo.１あるいはNo.４の検知によっておおざっぱなビーム光通過位置検知機能、上記表１のNo.２の検知によって精密なビーム光通過位置検知機能、上記表１のNo.３の検知によってパワー検知機能、の４つの機能を実現することが可能となる。
【０１３８】
なお、図１３には、ガルバノミラーおよびこれを駆動するためのガルバノミラー駆動回路が４組記載されており、図２および図５に記載されているガルバノミラーおよびガルバノミラー駆動回路よりも１組多い構成となっている。
【０１３９】
これは、従来のビーム光通過位置検知例に対して本発明のビーム光通過位置検知方法を取り入れた場合の例であって、たとえば、特開平１０−７６７０４号公報に記載されている制御方法のように、全てのビーム光の通過位置を制御する必要があるからである。
【０１４０】
したがって、本発明の目的の１つである、ビーム光の相対的な通過位置検知を広いレンジで可能とし、ビーム光の通過位置を制御するためのアクチュエータの数を必要最小限にする、という事項が達成できないが、上述したように、従来例に比べ、ビーム光検知装置の取付け傾き調整に有利な傾き検知レンジを拡大し、ビーム光通過位置の粗調整に便利なおおざっぱなビーム光通過位置検知機能の実現という効果が得られる。
【０１４１】
なお、この場合の光学系ユニットの構成（図２に対応）については、たとえば、特開平１０−７６７０４号公報などに詳細に記載されているので、ここでは説明を省略する。
【０１４２】
次に、上記表１のNo.１、No.２、No.３の各検知に関する各センサパターンの出力について、以下に詳細に説明する。
【０１４３】
図１４は、センサパターンＣ（Ｎ）、Ｄ（Ｏ）とセンサパターンＦ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊの位置関係とその出力との関係を示している。図１４に示すように、テーパの付いたセンサパターンＣ（Ｎ）、Ｄ（Ｏ）の各出力は、ビーム光の通過位置変化に対して徐々に変化する。これに対して、センサパターンＦ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊの各出力は、ビーム光の僅かな通過位置変化に対しても急激に変化する。
【０１４４】
したがって、ビーム光の通過位置がセンサパターンＦ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊの付近から大きく外れた場合には、テーパの付いたセンサパターンＣ（Ｎ）、Ｄ（Ｏ）の出力信号を基にビーム光の通過位置を判断し、ビーム光の通過位置変更手段（ガルバノミラー）を制御すれば、効率の良い制御が可能になる。
【０１４５】
すなわち、ここで示したビーム光検知装置３８は、ビーム光の通過位置制御において粗調を行なうためのレンジの広いビーム光通過位置検知機能と、微調を行なうための精密なビーム光通過位置検知機能とを兼ね備えいてるものである。
【０１４６】
図１５は、本発明のビーム光通過位置検知の原理を用いたセンサパターンと、特開平１０−７６７０４号公報に開示されているセンサパターンとが一体に形成されているビーム光検知装置３８を示している。
【０１４７】
すなわち、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２は、これまで説明してきた本発明のセンサパターンそのものであり、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７とセンサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０は、特開平１０−７６７０４号公報に開示されているセンサパターン配列と同等のものである。
【０１４８】
ここで、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７とセンサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０の配列について簡単に説明する。センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７は、たとえば、図１６（ａ）に示すように、ビーム光の走査方向（主走査方向）の寸法が６００μｍ、ビーム光の走査方向に対して直交する方向（副走査方向）の寸法が３２．２μｍ、それぞれが副走査方向に１０μｍの距離を置いて配置されている。したがって、センサパターンＳ１５とＳ１６とのギャップセンタとセンサパターンＳ１６とＳ１７とのギャップセンタとのピッチは４２．３μｍとなる。
【０１４９】
また、センサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０の寸法は、たとえば、図１６（ｂ）に示すように、それぞれ主走査方向が６００μｍ、副走査方向が５３．５μｍであり、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７と同様、副走査方向に１０μｍの距離を置いて配置されている。したがって、センサパターンＳ１８とＳ１９とのギャップセンタとセンサパターンＳ１９とＳ２０とのギャップセンタとのピッチは６３．５μｍとなる。
【０１５０】
これらのセンサパターンを用いたビーム光の通過位置制御については、特開平１０−７６７０４号公報に詳細に述べられているが、ここで、その特徴を簡単に説明する。
【０１５１】
センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７は、たとえば、ビーム光通過ピッチを６００ｄｐｉの解像度（第１の解像度）に対応させるためのセンサパターンであり、１つのビーム光をセンサパターンＳ１５とＳ１６との間（ギャップ）に追い込み、もう１つのビーム光をセンサパターンＳ１６とＳ１７との間（ギャップ）に追い込むことで、両者のビーム光通過位置間隔を４２．３μｍ、すなわち、６００ｄｐｉの解像度に対応させるものである。
【０１５２】
一方、センサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０は、たとえば、ビーム光通過ピッチを４００ｄｐｉの解像度（第２の解像度）に対応させるためのセンサパターンであり、１つのビーム光をセンサパターンＳ１８とＳ１９との間（ギャップ）に追い込み、もう１つのビーム光をセンサパターンＳ１９とＳ２０との間（ギャップ）に追い込むことで、両者のビーム光通過位置間隔を６３．５μｍ、すなわち、４００ｄｐｉの解像度に対応させるものである。
【０１５３】
このように、センサパターンの配置ピッチが、画像形成に必要なビーム光の通過位置ピッチと等しい構成となっているので、ビーム光を精度よく所望の通過場所に追い込むことが可能となる。
【０１５４】
しかし、追い込む場所が多数ある場合、すなわち、制御対象となるビーム光が多数ある場合や、複数の解像度に対応する場合には、センサパターンの数が増えるという欠点がある。また、それぞれのビーム光をセンサパターン上のある特定の通過位置に制御する必要がある構成上、それぞれのビーム光について、それぞれの通過位置を変化させるためのアクチュエータ（ガルバノミラー）を備える必要がある。
【０１５５】
一方、これまで説明してきた本発明のビーム光通過位置検知方法は、ビーム光がセンサパターン上を通過していれば、相対的な通過位置は検知できる。したがって、１つのビーム光の通過位置を固定とし、このビーム光を基準として他のビーム光の通過位置を制御することで、アクチュエータ（ガルバノミラー）の数を減らすことができる。
【０１５６】
しかしながら、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７やセンサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０のように、ビーム光の通過位置に対して絶対的な距離基準がなく、制御精度の面からは、不利な構造になっている。
【０１５７】
そこで、本発明は、同一のビーム光検知装置内に、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７やセンサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０のような絶対的なビーム光の通過位置が検知できるセンサパターンと、先に説明した相対的なビーム光通過位置が検知できるセンサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２を一体に形成することで、絶対的なビーム光通過位置と相対的な位置関係の両方を検知可能とすることができる。
【０１５８】
すなわち、センサパターンＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７やセンサパターンＳ１８，Ｓ１９，２０をセンサ上での絶対的な距離基準とし、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２での検知結果を校正することを可能にしている。
【０１５９】
次に、図１５に示したビーム光検知装置３８を使用して、絶対的なビーム光通過位置と相対的な位置関係の両方を検知可能とする方法について、図１７に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１６０】
まず、ガルバノミラーなどのアクチュエータで通過位置が変更可能なビーム光を用いて、センサパターンＳ２，Ｓ４，Ｓ１５，Ｓ１６の各出力により、センサパターンＳ１５とＳ１６との間をビーム光が通過するようアクチュエータを制御する（Ｓ１７１）。なお、この方法については、特開平１０−７６７０４号公報に詳しく記載されているので、説明は省略する。
【０１６１】
次に、このビーム光がセンサパターンＳ１５とＳ１６との間を通過している状態で、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２の各出力を用いて、センサパターンＳ０が出力する値を測定し、記憶する（Ａ／Ｄ（Ｓ１５−Ｓ１６）とする、Ｓ１７２）。
【０１６２】
次に、ガルバノミラーなどのアクチュエータで通過位置が変更可能なビーム光を用いて、センサパターンＳ２，Ｓ４，Ｓ１６，Ｓ１７の各出力により、センサパターンＳ６とＳ７との間をビーム光が通過するようアクチュエータを制御する（Ｓ１７３）。
【０１６３】
次に、このビーム光がセンサパターンＳ１６とＳ１７との間を通過している状態で、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２の各出力により、センサパターンＳ０が出力する値を測定し、記憶する（Ａ／Ｄ（Ｓ１６−Ｓ１７）とする、Ｓ１７４）。
【０１６４】
次に、このビーム光がセンサパターンＳ１５とＳ１６との間を通過している状態のセンサパターンＳ０の出力と、ビーム光がセンサパターンＳ１６とＳ１７との間を通過している状態のセンサパターンＳ０の出力との差を計算する（Ａ／Ｄ（４２．３）とする、Ｓ１７５）。
【０１６５】
ここで計算したＡ／Ｄ（４２．３）という値が、ビーム光の通過位置が副走査方向に４２．３μｍ移動したときのセンサパターンＳ０の出力変化量となる。したがって、この値を基に、複数のビーム光に対し、その通過位置が所定の位置になるようにアクチュエータを制御すれば、互いの通過位置を副走査方向に４２．３μｍずつ正確にずらすことが可能となる。
【０１６６】
ここでは、ビーム光の通過位置を４２．３μｍずつずらす例を説明したが、センサパターンＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０を用いれば、ビーム光の通過位置を６３．５μｍずつ正確にずらすことが可能であることは明白であるので、その説明は省略する。
【０１６７】
次に、同様の原理を用いた他の実施の形態を説明する。
【０１６８】
図１８は、図１５と同様に、本発明のビーム光通過位置検知の原理を用いたセンサパターンと、特開平１０−７６７０４号公報に開示されているセンサパターンとが一体に形成されているビーム光検知装置３８を示している。
【０１６９】
すなわち、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２は、これまで説明してきた本発明のセンサパターンそのものであり、センサパターンＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３は、特開平１０−７６７０４号公報に開示されているセンサパターン配列と同等のものである。
【０１７０】
ここで、センサパターンＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３の配列について簡単に説明する。センサパターンＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３は、たとえば、図１９に示すように、ビーム光の走査方向（主走査方向）の寸法が６００μｍ、ビーム光の走査方向に対して直交する方向（副走査方向）の寸法が９０μｍ、それぞれが副走査方向に１０μｍの距離を置いて配置されている。したがって、センサパターンＳ２１とＳ２２とのギャップセンタとセンサパターンＳ２２とＳ２３とのギャップセンタとのピッチは１００μｍとなっている。
【０１７１】
次に、図１８に示したビーム光検知装置３８を使用したビーム光通過位置制御について、図２０に示すフローチャートを参照して説明する。なお、ここでは、Ａ／Ｄ変換器４３として安価な８ビット品を用いた例について説明する。
【０１７２】
まず、ガルバノミラーなどのアクチュエータで通過位置が変更可能なビーム光を用いて、センサパターンＳ２，Ｓ４，Ｓ２１，Ｓ２２の各出力により、センサパターンＳ２１とＳ２２との間をビーム光が通過するようアクチュエータを制御する（Ｓ２０１）。
【０１７３】
次に、このビーム光がセンサパターンＳ２１とＳ２２との間を通過している状態で、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２の各出力により、センサパターンＳ０が出力する値を測定しながら、この値が「０」になるよう、Ｄ／Ａ変換器６１への値を変更する（Ｓ２０２）。
【０１７４】
次に、ガルバノミラーなどのアクチュエータで通過位置が変更可能なビーム光を用いて、センサパターンＳ２，Ｓ４，Ｓ２２，Ｓ２３の各出力により、センサパターンＳ２２とＳ２３との間をビーム光が通過するよう制御する（Ｓ２０３）。
【０１７５】
次に、このビーム光がセンサパターンＳ２２とＳ２３との間を通過している状態で、センサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２の各出力により、センサパターンＳ０が出力する値が「２５０」となるように差動増幅器６０への増幅率を設定する（Ｓ２０４）。次に、センサパターンＳ０の出力値を「１」あたり０．４μｍ（１００／２５０）として、ビーム光の通過位置を制御する（Ｓ２０５）。
【０１７６】
このように、ビーム光がセンサパターンＳ２１とＳ２２との間を通過している状態のセンサパターンＳ０の出力が「０」、センサパターンＳ２２とＳ２３との間を通過している状態のセンサパターンＳ０の出力を「２５０」となるように、Ｄ／Ａ変換器６１への出力と差動増幅器６０への増幅率の設定を行なうことで、センサパターンＳ０とビーム光の通過位置変化を特定の関係にすることが可能になる。
【０１７７】
すなわち、ビーム光がセンサパターンＳ２１とＳ２２との間からセンサパターンＳ２２とＳ２３との間へと、その通過位置を変えた場合、ビーム光検知装置３８上では１００μｍ通過位置が変わったことになる。この際のセンサパターンＳ０の出力変化が「２５０」であるので、センサパターンＳ０の出力「１」あたりのビーム光の通過位置変化を０．４μｍ（１００／２５０）とすることができる。したがって、このような手順をふむことで、センサパターンＳ０の出力の校正をとり、ビーム光通過位置の測定をすることができる。
【０１７８】
したがって、主制御部５１は、センサパターンＳ０の出力を用いて、それぞれのビーム光相互の通過位置を測定し、その測定結果を用いてアクチュエータを制御することで、任意に各ビーム光の通過位置を制御することが可能になる。
【０１７９】
なお、Ａ／Ｄ変換器４３として８ビット品を用いたこの例では、測定レンジは１０２．４μｍとなる。したがって、場合によっては、被測定ビーム光が、Ａ／Ｄ変換器４３のレンジを越えて、測定に支障を来す場合がある。しかし、そういった場合には、Ｄ／Ａ変換器６１への設定値を変更し、測定レンジを移動させることで対処できる。
【０１８０】
次に、本発明の原理を用いたさらに他の実施の形態を説明する。
【０１８１】
図２１は、本発明のビーム光通過位置検知の原理を用いたセンサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２に対し、新たにセンサパターンＳ４，Ｓ３０，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４を追加したビーム光検知装置３８を示している。
【０１８２】
センサパターンＳ０の形状は、たとえば、図２２（ａ）に示すように、副走査方向の長さが２０４８μｍ、主走査方向の長い辺が１５３６μｍ、短い辺が５１２μｍの台形状である。したがって、傾きを持った辺の傾きは、２（＝２０４８／１０２４）となっている。
【０１８３】
ポリゴンミラーで走査されるビーム光が、このようなセンサパターンＳ０上を通過する位置と距離との関係は、ビーム光の通過位置変化に対して、センサパターンを通過する距離の変化は２：１となる。これは、センサパターンＳ０の傾きを持った辺の傾きが「２」であるからである。
【０１８４】
センサパターンＳ３４は、たとえば、副走査方向の辺の長さが２０４８μｍ、主走査方向の辺の長さ（Ｄ１２）が１０２４μｍ、の長方形状に形成されている。
【０１８５】
センサパターンＳ３３は、たとえば、副走査方向の辺の長さが２０４８μｍ、主走査方向の辺の長さ（Ｄ１１）が１００２．８５μｍ、の長方形状に形成されている。
【０１８６】
センサパターンＳ３２は、たとえば、副走査方向の辺の長さが２０４８μｍ、主走査方向の辺の長さ（Ｄ１０）が９９２．２５μｍ、の長方形状に形成されている。
【０１８７】
すなわち、センサパターンＳ３２とＳ３４、Ｓ３３とＳ３４の副走査方向の長さには、それぞれ３１．７５μｍ、２１．１５μｍの差が設けられている。この差は、ちょうどビーム光がセンサパターンＳ０を通過する位置が６３．５μｍ、４２．３μｍずれた場合にセンサパターンＳ０を通過する距離変動に等しくなっている。
【０１８８】
たとえば、図２２（ｂ）に示すように、ビーム光が副走査方向のちょうど真ん中を通過した際にセンサパターンＳ０を通過する距離は、１０２４μｍ（＝（１５３６＋５１２）／２）である。ここで、ビーム光の通過位置が下方に４２．３μｍシフトした場合を考えると、ビーム光がセンサパターンＳ０を通過する距離は、２１．１５（＝４２．３／２）μｍ短くなり、１００２．８５μｍとなる。
【０１８９】
したがって、たとえば、センサパターンＳ３４の出力を、センサパターンＳ３０とＳ３１の出力を用いて増幅、積分した結果（基準）から、センサパターンＳ３３の出力をセンサパターンＳ４とＳ３０の出力を用いて増幅、積分した結果を引いた値は、センサパターンＳ０上のビーム光の通過位置が４２．３μｍ変化したときのセンサパターンＳ０の出力の積分結果と等しくなる。
【０１９０】
したがって、基準ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果と制御対象ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果とが、センサパターンＳ３４とＳ３３をビーム光が通過したときの出力差と等しくなるように、ビーム光の通過位置を制御すれば、２つのビーム光はビーム光検知装置３８上を副走査方向に４２．３μｍの距離をおいて走査することになる。
【０１９１】
また、たとえば、センサパターンＳ３４の出力を、センサパターンＳ３０とＳ３１の出力を用いて増幅、積分した結果（基準）から、センサパターンＳ３２の出力をセンサパターンＳ２とＳ４の出力を用いて増幅、積分した結果を引いた値は、センサパターンＳ０上のビーム光の通過位置が６３．５μｍ変化したときのセンサパターンＳ０の出力の積分結果と等しくなる。
【０１９２】
したがって、基準ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果と制御対象ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果とが、センサパターンＳ３４とＳ３２をビーム光が通過したときの出力差と等しくなるように、ビーム光の通過位置を制御すれば、２つのビーム光はビーム光検知装置３８上を副走査方向に６３．５μｍの距離をおいて走査することになる。
【０１９３】
以上、図２１のビーム光検知装置３８を用いたビーム光通過位置制御について説明した。
【０１９４】
次に、同様の原理を用いたビーム光の通過位置制御方法について説明する。
【０１９５】
図２３は、本発明のビーム光通過位置検知の原理を用いたセンサパターンＳ１，Ｓ０，Ｓ２に対し、新たにセンサパターンＳ４，Ｓ４０，Ｓ４１，Ｓ４２を追加したビーム光検知装置３８を示している。
【０１９６】
制御に用いる原理は図２１の場合と同様であるが、センサパターンＳ４１とＳ４２の主走査方向の寸法差に特徴がある。すなわち、センサパターンＳ４２の主走査方向の寸法Ｄ２１は、たとえば、１０２４μｍであり、センサパターンＳ４１の主走査方向の寸法Ｄ２０は、たとえば、９７４μｍである。このＤ２１とＤ２０の寸法差は５０μｍであり、この差はセンサパターンＳ０上のビーム光通過位置が１００μｍ変化したときのセンサパターンＳ０上をビーム光が通過する距離と等しい。
【０１９７】
したがって、たとえば、センサパターンＳ４２の出力を、センサパターンＳ４とＳ４０の出力を用いて増幅、積分した結果（基準）から、センサパターンＳ４１の出力をセンサパターンＳ２とＳ４の出力を用いて増幅、積分した結果を引いた値は、センサパターンＳ０上のビーム光の通過位置が１００μｍ変化したときのセンサパターンＳ０の出力の積分結果と等しくなり、この関係をビーム光の通過位置制御に用いることができる。
【０１９８】
たとえば、図１８のビーム光検知装置３８を用いた制御方法と同様に、この１００μｍのビーム光位置変化に対するセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分、Ａ／Ｄ変換の結果を、制御が行ない易いよう、Ｄ／Ａ変換器６１への設定値と、差動増幅器６０への設定値と変更することにより、より容易にビーム光の通過位置変化とＡ／Ｄ変換器４３の出力を関連づけることが可能となる。
【０１９９】
この関係を用いて、基準ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果と制御対象ビーム光によるセンサパターンＳ０の出力の増幅、積分結果とが所定の関係となるように、制御対象ビーム光の通過位置をアクチュエータを用いて変更すれば、ビーム光はビーム光検知装置３８上を所定の距離をおいて走査することになる。
【０２００】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、ビーム光の通過位置を制御するためのビーム光検知装置に、ビーム光の走査方向に対する取付け傾きを広いレンジで検知する機能を持つことができる。
【０２０１】
また、ビーム光検知装置上のビーム光の走査速度に依存せず、正確にビーム光の通過位置を検知することができる。また、ビーム光の通過位置検知を広いレンジで可能とし、ビーム光の通過位置を制御するためのアクチュエータ（ガルバノミラー）の数を必要最小限とすることができる。
【０２０２】
さらに、ビーム光の通過位置変化に対し、ビーム光検知装置が応答する範囲（検知レンジ）を広げ、制御を単純化、高速化することができる。また、単純なビーム光検知装置の構造で複数の解像度に対応することができる。
【０２０３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、広いレンジでビーム光の相対的、絶対的走査位置を正確に検知でき、かつ、必要最小限のビーム光通過位置制御用のアクチュエータでビーム光の走査位置を所定位置に制御することのできるビーム光走査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るデジタル複写機の構成を概略的に示す構成図。
【図２】光学系ユニットの構成と感光体ドラムの位置関係を示す図。
【図３】光学系の制御を主体にした制御系を示すブロック図。
【図４】ビーム光検知装置の構成を模式的に示す構成図。
【図５】図４に示したビーム光検知装置からの出力を基にどのようにビーム光の通過位置情報を抽出し、ガルバノミラーを制御するかを説明するための制御系のブロック図。
【図６】ビーム光の通過位置とビーム光検知装置のセンサパターンの出力、差動増幅器の出力、積分器の出力との関係を示す図。
【図７】ビーム光の通過位置と積分器の出力電圧との関係を示すグラフ。
【図８】必要な部分を高い分解能でビーム光の通過位置を検知する方法について説明するためのグラフ。
【図９】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１０】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１１】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１２】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１３】図１２のビーム光検知装置を用いたビーム光の通過位置制御を説明するための制御系のブロック図。
【図１４】図１２のビーム光検知装置におけるセンサパターンの位置関係とその出力との関係を示す図。
【図１５】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１６】図１５のビーム光検知装置におけるセンサパターンの寸法を説明するための図。
【図１７】図１５のビーム光検知装置を使用して絶対的なビーム光通過位置と相対的な位置関係の両方を検知可能とする方法について説明するためのフローチャート。
【図１８】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図１９】図１８のビーム光検知装置におけるセンサパターンの寸法を説明するための図。
【図２０】図１８のビーム光検知装置を使用したビーム光通過位置制御について説明するためのフローチャート。
【図２１】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【図２２】図２１のビーム光検知装置におけるセンサパターンの寸法を説明するための図。
【図２３】ビーム光検知装置の他の構成例を模式的に示す構成図。
【符号の説明】
１……スキャナ部、２……プリンタ部、６……光電変換素子、９……光源、１３……光学系ユニット、１４……画像形成部、１５……感光体ドラム（像担持体）、３１ａ〜３１ｄ……半導体レーザ発振器（ビーム光発生手段）、３３ａ〜３３ｄ……ガルバノミラー（ビーム光通過位置変更手段）、３５……ポリゴンミラー（走査手段）、３８……ビーム光検知装置（ビーム光通過タイミング検知手段、ビーム光位置検知手段、ビーム光パワー検知手段、ビーム光検知手段）、３９ａ〜３９ｄ……ガルバノミラー駆動回路、４０……ビーム光検知装置出力処理回路、４１……選択回路、４２……積分器（積分手段）、４３……Ａ／Ｄ変換器（変換手段）、Ｓ０，Ｓ１〜Ｓ６，ＳＨ，ＳＡ〜ＳＧ，ＳＢ１〜ＳＦ１，ＳＢ２〜ＳＦ２，Ｓ７ａ，Ｓ７ｂ，Ｓ８ａ，Ｓ８ｂ，Ａ〜Ｐ，Ｓ１５〜Ｓ２３，Ｓ３０〜Ｓ３４……センサパターン（光検知部、光検知部材）、５１……主制御部（制御手段）、５２……メモリ、６０……差動増幅器、６１……Ｄ／Ａ変換器（変換手段）、６３……増幅器、６４……リセット信号生成回路、６５……Ａ／Ｄ変換開始信号生成回路。
Claims (8)
- ビーム光を出力する複数のビーム光発生手段と、
この複数のビーム光発生手段から出力された複数のビーム光を被走査面に向けてそれぞれ反射し、前記複数のビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、
この走査手段により前記被走査面を走査すべく導かれた複数のビーム光を検知するもので、前記複数のビーム光の前記走査手段による走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、その出力が連続的に変化するよう構成されたビーム光通過位置検知手段と、
このビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設される光検知部材からなる第１の通過目標と、
前記ビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、前記第１の通過目標から前記複数のビーム光の走査方向と直交する方向に所定距離だけ離れた位置に配設される光検知部材からなる第２の通過目標と、
前記複数のビーム光の少なくとも１つのビーム光の通過位置を変更するビーム光通過位置変更手段と、
前記ビーム光が前記第１の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力、および、前記ビーム光が前記第２の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力を基に、前記ビーム光通過位置変更手段を制御することにより、前記複数のビーム光相互の通過位置が所定の位置になるよう制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とするビーム光走査装置。 - 前記制御手段は、ビーム光が前記第１の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力と、ビーム光が前記第２の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力との差を演算し、この演算結果が、前記複数のビーム光のうち第１のビーム光と第２のビーム光に対する前記ビーム光通過位置検知手段の各出力の差と等しくなるよう、前記ビーム通過位置変更手段を制御することにより、前記第１のビーム光あるいは第２のビーム光の通過位置を変更することを特徴とする請求項１記載のビーム光走査装置。
- 前記ビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設される光検知部材からなる第３の通過目標と、
前記ビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、前記第３の通過目標から前記複数のビーム光の走査方向と直交する方向に前記第１の通過目標および第２の通過目標とは異なる所定距離だけ離れた位置に配設される光検知部材からなる第４の通過目標とをさらに具備し、
前記制御手段は、ビーム光が前記第３の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力と、ビーム光が前記第４の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力との差を演算し、この演算結果が、前記複数のビーム光のうち第１のビーム光と第２のビーム光に対する前記ビーム光通過位置検知手段の各出力の差と等しくなるよう、前記ビーム通過位置変更手段を制御することにより、前記第１のビーム光あるいは第２のビーム光の通過位置を変更することを特徴とする請求項２記載のビーム光走査装置。 - 前記制御手段は、ビーム光が前記第１の通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力と、ビーム光が前記第２の光通過目標を通過した際の前記ビーム光通過位置検知手段の出力とから、前記ビーム光通過位置検知手段のビーム光の通過位置変化に対する出力変化率を演算し、この演算結果を基に前記複数のビーム光相互の通過位置を制御することを特徴とする請求項１記載のビーム光走査装置。
- ビーム光を出力する複数のビーム光発生手段と、
この複数のビーム光発生手段から出力された複数のビーム光を被走査面に向けてそれぞれ反射し、前記複数のビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、
この走査手段により前記被走査面を走査すべく導かれた複数のビーム光を検知するもので、前記複数のビーム光の前記走査手段による走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、その出力が連続的に変化するよう構成されたビーム光通過位置検知手段と、
このビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、ビーム光が第１の通過位置で前記ビーム光通過位置検知手段を通過した際にビーム光が移動する距離と等しいビーム光走査方向の幅を持つ第１のビーム光検知手段と、
前記ビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、ビーム光が前記第１の通過位置とビーム光走査方向と直交する方向に所定の距離だけ離れている第２の通過位置で前記ビーム光通過位置検知手段を通過した際にビーム光が移動する距離と等しいビーム光走査方向の輻を持つ第２のビーム光検知手段と、
前記複数のピーム光の少なくとも１つのビーム光の通過位置を変更するビーム光通過位置変更手段と、
前記ビーム光が前記第１のビーム光検知手段を通過した際の前記第１のビーム光検知手段の出力、および、前記ビーム光が前記第２のビーム光検知手段を通過した際の前記第２のビーム光検知手段の出力を基に、前記ビーム光通過位置変更手段を制御することにより、前記複数のビーム光相互の通過位置が所定の位置になるよう制御する制御手段と、
を具備したことを特微とするビーム光走査装置。 - 前記制御手段は、ビーム光が前記第１のビーム光検知手段を通過した際の前記第１のビーム光検知手段の出力と、ビーム光が前記第２のビーム光検知手段を通過した際の前記第２のビーム光検知手段の出力との差を演算し、この演算結果が、前記複数のビーム光のうち第１のビーム光と第２のビーム光に対する前記ビーム光通過位置検知手段の各出力の差と等しくなるよう、前記ビーム通過位置変更手段を制御することにより、前記第１のビーム光あるいは第２のビーム光の通過位置を変更することを特徴とする請求項５記載のビーム光走査装置。
- 前記ビーム光通過位置検知手段の前記複数のビーム光の走査方向に対し上流側または下流側に配設され、ビーム光が前記第１の通過位置とビーム光走査方向と直交する方向に前記第２の通過位置とは異なる所定の距離だけ離れている第３の通過位置で前記ビーム光通過位置検知手段を通過した際にビーム光が移動する距離と等しいビーム光走査方向の幅を持つ第３のビーム光検知手段をさらに具備し、
前記制御手段は、ビーム光が前記第１のビーム光検知手段を通過した際の前記第１のビーム光検知手段の出力と、ビーム光が前記第３のビーム光検知手段を通過した際の前記第３のビーム光検知手段の出力との差を演算し、この演算結果が、前記複数のビーム光のうち第１のビーム光と第２のビーム光に対する前記ビーム光通過位置検知手段の各出力の差と等しくなるよう、前記ビーム通過位置変更手段を制御することにより、前記第１のビーム光あるいは第２のビーム光の通過位置を変更することを特徴とする請求項５記載のビーム光走査装置。 - 前記制御手段は、ビーム光が前記第１のビーム光検知手段を通過した際の前記第１のビーム光検知手段の出力と、ビーム光が前記第２のビーム光検知手段を通過した際の前記第２のビーム光検知手段の出力とから、前記ビーム光通過位置検知手段のビーム光の通過位置変化に対する出力変化率を演算し、この演算結果を基に前記複数のビーム光相互の通過位置を制御することを特徴とする請求項５記載のビーム光走査装置。
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