JP4208653B2

JP4208653B2 - 光学走査装置

Info

Publication number: JP4208653B2
Application number: JP2003182775A
Authority: JP
Inventors: 勝秀古賀
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: JP2005017722A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像信号によって変調された複数のレーザビームを感光体上に走査させ潜像形成を行う光学走査装置に関し、複数の半導体レーザの副走査ピッチ間隔制御を行うための光学走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザのレーザビーム駆動回路により発光するレーザビームを画像信号によって変調し、レーザビームをスキャナモータによって感光ドラム上にラスタスキャンすることにより潜像形成を行う光学走査装置において、単ビーム半導体レーザ或いはマルチビーム半導体レーザを複数個具備し、マルチビームを構成する系では副走査方向のピッチ間を所定の間隔となるよう各レーザビームの走査位置を検出する必要がある。
【０００３】
一方、走査方向の略直角の軸上に所定の間隔で複数の受光センサを配置し、複数のレーザビームの各々が、対応する受光センサ間をビームが通過したことによって、レーザビーム間の間隔が所定の間隔になったことを判断する方法がある（特許文献１、２、３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８０７４５号
【特許文献２】
特開平１０−０９０６１５号
【特許文献３】
特開平１０−０９０６１６号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例にあっては、複数の受光センサの取り付け位置精度が要求され、特に走査方向の略直角方向のばらつきによっては検出できない可能性がでてくる。また、ポリゴンミラーの面倒れ成分により走査光の副走査方向の位置ずれが面ごとに発生してしまい、受光センサにおいて走査位置がばらつくため、複数ビームのピッチを正確に調整することが困難であった。
【０００６】
本発明はこのような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは簡単なアルゴリズムで容易に複数のレーザの副走査方向の解像度を検出、調整可能な光学走査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる問題からなされたもので請求項１の発明は、複数の半導体レーザから照射されるレーザビームの光出力を検出し電気信号に変換する複数の同形状の光電変換素子を、半導体レーザのビーム数と同数以上具備し、光電変換素子各々を複数の半導体レーザから照射されるレーザビームの走査方向に同一方向で重なることなくかつ走査方向と略直角に予め設定した間隔で配置した走査位置検出手段を有し、ポリゴンミラーで走査されたビーム光各々の副走査位置を各々の光電変換素子で検出する際に、ポリゴンミラーの同一面に複数のレーザを同時に照射し、反射されたレーザ光を用いて副走査位置情報を求める第１モードを有することによって、面倒れ成分を除去した副走査位置情報が得られ、この第１モードで求められた結果に応じて、複数ビームの副走査位置を調整する第２モードを有することによって、より正確に複数レーザの副走査方向のピッチを調整可能な光学走査装置を提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【０００９】
図１は本発明に係る光学走査装置の構成を示すブロック図である。光学走査ユニット１は、半導体レーザ３及び半導体レーザ５を有している。２はレーザ合成ユニットで、半導体レーザ３及び半導体レーザ５、コリメートレンズ７及びコリメートレンズ８、プリズム９、不示図のユニット回転駆動部から構成される。回転駆動部の回転軸は半導体レーザ３と半導体レーザ５の光軸と平行かつ中心部にある。
【００１０】
非画像領域において、半導体レーザ３から出射したレーザビーム４（Ａ）はコリメートレンズ７、プリズム９及びシリンドリカルレンズ１０に入射しポリゴンミラー１１に到達する。ポリゴンミラー１１は、不図示のスキャナモータによって等角速度で回転している。ポリゴンミラー１１に到達したレーザビーム４（Ａ）はポリゴンミラー１１によって偏光され、ｆ−θレンズ１２によって感光ドラム１７の回転方向と直角方向に等速走査となるように変換され、同時に反射ミラー１３にて反射し、走査位置検出センサ１４に受光させる。画像領域ではレーザビーム１５はレーザビーム４同様にｆ−θレンズ１２を出射した後、反射ミラー１６を経由して感光ドラム１７上を照射する。
【００１１】
一方、半導体レーザ５から出射したレーザビーム６（Ｂ）はコリメートレンズ８、プリズム９に入射する。プリズム９において偏光されたレーザビーム６（Ｂ）はレーザビーム４（Ａ）に対し予め設定されたビーム間隔に合成される。非画像領域においてはシリンドリカルレンズ１０に入射しポリゴンミラー１１にて偏光され、ｆ−θレンズ１２に入射し、反射ミラー１３によって走査位置検出センサ１４に受光される。画像領域においては半導体レーザ３と同様なので省略する。
【００１２】
図２は本発明の走査位置検出センサの構成を示す図である。ここでは走査位置検出センサ１４に２ビームレーザが走査する場合を例に述べる。走査位置検出センサ１４は、例えば同一形状の２個のフォトセンサ、フォトセンサ２１とフォトセンサ２２から構成される。フォトセンサ２１とフォトセンサ２２は２本のレーザビーム（ＬＤ１、ＬＤ２）の走査方向に重ならないように且つ走査方向と略直角に間隔ｄだけ離して配置される。フォトセンサ２１はレーザビーム１（ＬＤ１）スポット２３が照射された光出力のみを受光し、フォトセンサ２２はレーザビーム２（ＬＤ２）スポット２４が照射された光出力のみを受光するよう選択する。フォトセンサ２１とフォトセンサ２２の垂直方向の間隔ｄが６００ｄｐｉ相当（４２．２３μｍ）とすると、フォトセンサ２１とフォトセンサ２２を横切る長さが同じになるように制御すれば、走査間隔は６００ｄｐｉになる。
【００１３】
（検出回路構成及びアルゴリズムについて）
図５は本発明における走査位置検出回路の構成を示すブロック図である。本実施形態の図２における走査位置検出センサ１４を使用した場合を例に述べる。走査位置検出センサ１４のフォトセンサ２１の出力電流信号Ｓ５０は電流―電圧変換回路５０で出力電圧信号Ｓ５２に電圧変換される。増幅器５２は任意のゲインを持ち、出力電圧信号Ｓ５２を増幅し、パルス計測回路５６に入力する。一方、フォトセンサ２２の出力電流信号Ｓ５１も同様の回路５１、５３により増幅信号Ｓ５６に変換された後パルス計測回路５６に入力される。このパルス計測回路５６で各々のレーザが各々のセンサを横切る時間或いは電圧値を計測し、この計測結果が等しくなるように最終段の判別回路５７で各々のレーザの走査位置が調整される。
【００１４】
（第１の実施形態）
このパルス計測回路５６の詳細を図３を用いて説明する。図３において、パルス計測回路５６は入力された各々のセンサからのパルス幅信号Ｓ５５、Ｓ５６を、ポリゴンの面数周期毎に、不図示のＣＰＵ等からの測定回数指示信号Ｓ６４に応じた回数分だけクロックＳ５８にて各々計測し、平均して各々の計測平均結果を判別回路５７へ出力する。例えば、図３は４面ポリゴンの場合を示しており、ある任意面である１面目に入力された各々のレーザに対するパルス幅信号を各周毎に取り出し、クロックＳ５８でカウントする。同図ではＬＤ１に対するカウント結果は、５０パルス、５０パルス、５１パルス、・・・であり、ＬＤ２に対するカウント結果は、３０パルス、３１パルス、３１パルス、・・・である。このカウント結果を各々のレーザに対して、取り出した回数で平均した結果を次段の判別回路５７へ出力する。判別回路５７は入力された各々の計測平均結果Ｓ６２を比較して、大小及び一致を表す比較信号Ｓ６１を不図示のＣＰＵに知らせる。同図の場合、ＬＤ１に対するＬＤ２のパルス幅が小さいことを示す比較信号Ｓ６１を不図示のＣＰＵに知らせることで、ＣＰＵはＬＤ１の走査線に対しＬＤ２の走査線が所定間隔より離れていることを検知し、ＬＤ２の走査線をＬＤ１の走査線に近づける方向に図１のプリズム９を駆動して、比較信号Ｓ６１が一致を示す信号を出力するまでＬＤ２の走査位置を調整する。このように、ＬＤ１、ＬＤ２ともポリゴンの同一面で反射されたレーザ光のみを使用するため、面倒れ成分がキャンセルでき、両レーザのピッチ間距離が正確に検出され、より正確に調整することが可能になる。
【００１５】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、各周の任意の１面に対して取り出されたＬＤ１、ＬＤ２各々のパルス幅を平均した結果が一致するようにプリズム９を駆動したが、任意の１面ではなくポリゴン全面で同時に得られたＬＤ１、ＬＤ２のパルス幅の差分データを、ポリゴン全面に対して指定された回転分平均した結果を判別回路５７へ出力する構成であってもよい。
【００１６】
図４を用いて説明する。同図において、ポリゴン１面目で入力されたＬＤ１、ＬＤ２のパルス幅のカウント値５０、３０から差分データ２０が得られる。同様にして２面目、３面目、４面目で順次差分データ２１、１９、２０が得られる。このデータをポリゴン数回転分取得し、それらを平均したデータを判別回路５７へ出力する。判別回路５７ではこのデータを元に、大小及び一致を表す比較信号Ｓ６１を不図示のＣＰＵに知らせる。ＣＰＵは第１の実施例同様、この比較信号Ｓ６１が一致を示す信号を出力するまでＬＤ２の走査位置を調整する。このように、ＬＤ１、ＬＤ２ともポリゴンの同一面で反射されたレーザ光を使用し、ポリゴン各面から入力されたパルス幅の差分データを使用するため、たとえ面倒れによって、図４のように副走査方向に走査位置がずれたとしても面倒れ成分はキャンセルでき、各走査線の相対的なピッチ間隔が検出できるため、両レーザのピッチ間距離が正確に検出され、より正確に調整することが可能になる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の半導体レーザから照射されるレーザビームの光出力を検出し電気信号に変換する複数の同形状の光電変換素子を、半導体レーザのビーム数と同数以上具備し、光電変換素子各々を複数の半導体レーザから照射されるレーザビームの走査方向に同一方向で重なることなくかつ走査方向と略直角に予め設定した間隔で配置した走査位置検出手段を有し、ポリゴンミラーで走査されたビーム光各々の副走査位置を各々の光電変換素子で検出する際に、ポリゴンミラーの同一面に複数のレーザを同時に照射し、反射された複数のレーザ光を用いて副走査位置情報を求める第１モードを有することによって、面倒れ成分を除去した副走査位置情報が得られ、この第１モードで求められた結果に応じて、複数ビームの副走査位置を調整する第２モードを有することによって、より正確に複数レーザの副走査方向のピッチを調整可能な光学走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の光学装置の構成を示す構成図
【図２】本実施形態における走査位置検出センサの構成を示す構成図
【図３】第１の実施形態におけるパルス計測回路のシーケンスの例を示す図
【図４】第２の実施形態におけるパルス計測回路のシーケンスの例を示す図
【図５】本実施形態における走査位置検出回路の構成を示すブロック図

Claims

複数の半導体レーザを有し、前記複数の半導体レーザを光源として回転多面鏡で反射・走査し像担持体上に潜像を形成する光学走査装置において、レーザビームを受光する前記ビームのビーム数に対し同数以上の受光部を備え、
前記複数の受光部は相互に重なることなく、前記レーザビームの副走査方向に所定間隔ずらして配置され、前記受光部の形状は、主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行であり且つ前記主走査方向始端側の端縁と終端側の端縁が平行でなく且つ前記主走査方向始端側の端縁または終端側の端縁のいずれか一方が主走査方向に対して略垂直であり、
前記回転多面鏡の同一面で同時に走査された前記複数のビーム各々の副走査位置を、前記各々の受光部で検出する第１モードと、
前記第１モードで検出された結果に応じて、前記複数ビームの副走査位置を調整する第２モードを有すること
を特徴とする光学走査装置。
前記各々の受光部で検出する副走査位置情報は、前記ビームが前記受光部を横切る時間であることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
前記各々の受光部で検出する副走査位置情報は、前記ビームが前記受光部を横切った時に発生する電圧波形を積分した電圧値であることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
前記第１モードは、前記回転多面鏡の任意の１面で走査された前記複数のビームを同一走査中に、前記複数の各々のレーザに対応した受光部にて各々検出し、前記任意の１面で走査される度に前記各々の受光部から検出された複数回の時間或いは電圧値の検出結果の平均を、前記各々の受光部の副走査位置情報とすることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
前記第１モードは、前記回転多面鏡の任意の面で前記複数のレーザを同時に走査開始し、各同一走査中に前記受光部の各々で検出された結果を基準となるレーザに対する検出結果と比較し、得られた差分値を所定面数分平均した結果を前記受光部の副走査位置情報とすることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
前記第２モードは、前記第１モードで得られた前記各々の受光部に対応した前記各々のレーザの前記副走査位置情報が所定の値になるように制御することで、前記複数のレーザビームの走査方向と略直角方向のビーム間隔を調整することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。