JP4357706B2 - 光書込装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源ユニットから出射した光束を偏向器により走査面上に走査線として走査する光書込装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザプリンタやデジタル複写機等に画像印字手段として組み込まれるレーザビームを使用した光書込装置は、画像の質向上のため高密度で印字できることが要求されている。それにより、被走査面上におけるレーザビームスポット径が小さくなって、焦点の許容深度が浅くなってきている。
【０００３】
そのため、例えば装置の使用中に光学装置が発熱したりして光学素子や、それを保持しているホルダ等が熱膨張を生じると、集光位置が走査面に対して光軸方向にずれてしまうため、レーザビームスポット径が理想の大きさに対して大きくなってしまうことにより高画質を維持することができなくなったりする。
このようなレーザビームスポット径の変化は、光学素子であるレンズがプラスチックレンズを用いている場合には、それが温度等の環境変動によって屈折率が変化したり形状が変化したりしやすいため、発生しやすいすということがあった。
【０００４】
そこで、例えば特開平１０−２０２２５号公報に記載されているレーザビームを使用した光書込装置では、偏向器前の感光体面上のビームスポットのデフォーカス量をセンサで検出し、その検出したデフォーカス量に応じてフォーカシングレンズを光軸上で移動させることによりレーザビームの焦点位置を調整するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の光書込装置は、フォーカシングレンズ（シリンドリカルレンズ）を光軸方向に動かすことにより焦点位置を補正することができるが、逆にフォーカシングレンズが装置の作動時に振動等により移動しやすいという問題点があった。
【０００６】
そのため、ビームスポットのデフォーカス量をセンサで検出しても、その検出後にフォーカシングレンズが若干移動してしまったときには、その移動してしまった位置から検出したデフォーカス量に応じてフォーカシングレンズを光軸上に移動させる補正を行うと、その若干移動してしまった分だけ正確なレーザビームの焦点位置調整ができなくなってしまうということがあった。
【０００７】
また、複数本のビームを同時に走査するマルチビーム光走査装置においては、上述したようにフォーカシングレンズを光軸方向に動かすこで焦点位置を補正すると、その際に複数本のビームの感光体上における副走査方向のビームピッチがずれてしまうようになるということがあった。
【０００８】
例えば、従来の副走査方向に並んだ４チャンネルのＬＤアレーによる４ビームでは、図２１に示すように４ビームの主走査方向の光ビーム（レーザ光）の通り方は図示のようになり、４チャンネルＬＤアレーは３０μｍピッチで、感光体面８２上では副走査方向に５次の飛び越し走査を行って、１２００ｄｐｉの隣接２１．１７μｍの走査線間隔になる。
それが、プラスチック製のシリンドリカルレンズ８１を使用しているときには高温時になると、そのシリンドリカルレンズ８１の屈折率分布が変化したり、形状が変化したりすることにより、感光体面８２上における結像位置が、正規の位置に対して移動してビームスポット径が太くなってしまう。
【０００９】
これを補正するため、シリンドリカルレンズ８１を光源側に移動させて感光体面８２上に結像するようにするとビームスポット径は適正な大きさになるが、偏向器前の副走査方向の光学的横倍率が大きく変化してしまう。
すなわち、２５℃程度の室温で等ピッチＰ１＝Ｐ２＝Ｐ３（＝Ｐ０）としていたものが、５０℃の高温になるとＰ１′（≠Ｐ１）、Ｐ２′（≠Ｐ２）、Ｐ３′（≠Ｐ３）となってしまい、室温時におけるピッチＰ０と異なるようになってしまうため画像の劣化を招くようになる。
【００１０】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、走査面上におけるレーザビームスポット径のずれを補正することができながら、振動を受けても光学系が移動して光学的特性が劣化したりしないようにすることを目的とする。
また、複数の発光点を有する場合には、その各発光点から射出されたレーザビームのスポット径のずれを補正しても、それらレーザビームの副走査方向のビームピッチが互いにずれたりしないようにすることも目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明による光書込装置は上記の目的を達成するため、発光源と、その発光源から出射された光束を平行光にするコリメートレンズと、そのコリメートレンズによって平行光にされた光束を走査する偏向器と、その偏向器と上記コリメートレンズとの間に配設されてそのコリメートレンズによって平行光にされた光束を光学素子を用いて上記偏向器へ導く第１の光学系と、偏向器により走査された光束を走査面に走査線として結像させる第２の光学系と、上記走査面上の結像ビームの結像状態を検出する検出手段と、第１の光学系の光学素子を保持する保持部材と、その保持部材を第１の光学系の光学素子の光軸方向に移動させる移動手段と、上記保持部材を移動しないように固定する保持部材固定手段と、上記検出手段が検出した結像ビームの結像状態に応じて上記移動手段を駆動させて上記保持部材を結像ビームの結像状態が最適となる位置に移動させるように制御する制御手段とを設け、その制御手段は、上記保持部材固定手段を固定動作させて上記保持部材を移動しないようにした後で上記検出手段による上記結像ビームの結像状態を検出する動作を行なわせるようにしたものである。
【００１２】
また、この発明による光書込装置は上記の目的を達成するため、次のように構成してもよい。
発光源と、その発光源から出射された光束を平行光にするコリメートレンズと、その発光源とコリメートレンズを保持する第１の保持部材とにより光源ユニットを形成し、その光源ユニットを光軸方向に移動させる第１の移動手段と、上記第１の保持部材を移動しないように固定する第１の保持部材固定手段とを設ける。
さらに、その光源ユニットから出射された光束を走査する偏向器と、その偏向器と光源ユニットとの間に配設されて光源ユニットから出射された光束を光学素子を用いて上記偏向器へ導く第１の光学系と、その偏向器により走査された光束を走査面に走査線として結像させる第２の光学系と、その走査面上の結像ビームの結像状態を検出する検出手段と、上記第１の光学系の光学素子を保持する第２の保持部材と、その第２の保持部材を上記第１の光学系の光学素子の光軸方向に移動させる第２の移動手段と、上記第２の保持部材を移動しないように固定する第２の保持部材固定手段と、上記検出手段が検出した結像ビームの結像状態に応じて上記第１の移動手段を駆動させて上記光源ユニットを結像ビームの結像状態が最適となる位置に移動させる制御と、上記検出手段が検出した結像ビームの結像状態に応じて上記第２の移動手段を駆動させて上記第２の保持部材を結像ビームの結像状態が最適となる位置に移動させる制御とを行なう制御手段とを設ける。
【００１３】
その制御手段は、上記第１の保持部材固定手段を固定動作させて上記第１の保持部材を移動しないようにした後で上記検出手段による結像ビームの結像状態を検出する動作を行なわせ、上記第２の保持部材固定手段を固定動作させて上記第２の保持部材を移動しないようにした後で上記検出手段による結像ビームの結像状態を検出する動作を行なわせる。
【００１４】
そして、上記発光源は複数の発光点で構成するとよい。
【００１５】
さらに、上記保持部材固定手段は、回動可能なレバーが回動することにより第１の光学系の光学素子を保持する保持部材に当接してその保持部材を移動しないように固定する手段とし、上記レバーの回動は、ソレノイドにより与えられる電磁気力とその電磁気力に対向する方向に付勢力を与えるバネのバネ力により行うようにするとよい。
あるいは、上記第１、第２の保持部材固定手段は、それぞれ回動可能な各レバーが回動することによりその第１、第２の保持部材に当接してその第１、第２の保持部材をそれぞれ移動しないように固定する手段であり、上記各レバーの回動は、いずれもソレノイドにより与えられる電磁気力とその電磁気力に対向する方向に付勢力を与えるバネのバネ力により行うようにするとよい。
【００１６】
また、上記保持部材固定手段は、上記保持部材とその保持部材に対向する位置に設けられた固定部のいずれか一方に固定された磁性体と、他方に固定された電磁気力発生手段とからなり、その電磁気力発生手段に通電した際に発生する電磁気力により上記保持部材を吸引してその保持部材を移動しないように固定する手段であってもよい。
あるいは、上記第１、第２の保持部材固定手段は、それぞれ上記第１、第２の保持部材とその第１、第２の保持部材に対向する位置に設けられた各固定部のいずれか一方に固定された磁性体と、他方に固定された電磁気力発生手段とからなり、それぞれその電磁気力発生手段に通電した際に発生する電磁気力により上記第１、第２の保持部材を吸引して該第１、第２の保持部材を移動しないように固定する手段であってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明による光書込装置であるマルチビーム光書込装置を制御系も含めて示す構成図である。
【００１８】
このマルチビーム光書込装置は、発光源となる複数のレーザ光を出射する４チャンネルのＬＤアレイ（レーザダイオードアレイ）１ａの光軸上の前方にアパーチャ１ｂと光学素子であるコリメートレンズ１ｃとを配設して光源ユニットであるＬＤユニットを形成し、ＬＤアレイ１ａが出射したレーザ光をコリメートレンズ１ｃによって平行光にすると共に、所望のビーム形状にしている。
【００１９】
そのＬＤユニットは、移動手段（第１の移動手段）であるアクチュエータ１ｄにより矢示Ａの光軸方向に移動可能になっている。そして、そのＬＤユニットのＬＤアレイ１ａとアパーチャ１ｂとコリメートレンズ１ｃと、アクチュエータ１ｄ等により、ビームピッチ補正装置１を構成している。
したがって、アクチュエータ１ｄを動作させることにより、ＬＤユニットを矢示Ａの光軸方向に移動させて、４チャンネルの複数の発光点を有するＬＤアレイ１ａからそれぞれ出射した複数の走査線の副走査方向のピームピッチを調整することができる。
【００２０】
また、コリメートレンズ１ｃを通過したレーザ光を入射させる主走査方向にのみパワー（屈折力）を有するシリンドリカルレンズ２ａと、そのシリンドリカルレンズ２ａを矢示Ａの光軸方向に移動させる移動手段（第２の移動手段）である駆動装置２ｂとを設け、そのシリンドリカルレンズ２ａと駆動装置２ｂとにより主走査方向のビームスポット径を補正するビーム径補正装置２を構成している。
したがって、このビーム径補正装置２を駆動することにより、主走査方向のビームスポット径を調整することができる。
【００２１】
さらに、そのシリンドリカルレンズ２ａを通過したレーザ光を入射させる副走査方向にのみパワー（屈折力）を有するシリンドリカルレンズ３ａと、そのシリンドリカルレンズ３ａを矢示Ａの光軸方向に移動させる移動手段（第２の移動手段）である駆動装置３ｂとを設け、そのシリンドリカルレンズ３ａと駆動装置３ｂとにより副走査方向のビームスポット径を補正するビーム径補正装置３を構成している。
【００２２】
したがって、このビーム径補正装置３を駆動することにより、副走査方向のビームスポット径を調整することができる。
なお、この実施の形態では、ビーム径補正装置２及び３が、光源ユニットから出射されたレーザ光の光束すなわちコリメートレンズによって平行光にされた光束を光学素子を用いて偏向器へ導く第１の光学系として機能する。
【００２３】
そのビーム径補正装置３を通過した複数のレーザ光は、偏向器であるポリゴンミラー４のミラー面で反射すると共に、そのポリゴンミラー４が回転することにより矢示Ｂの主走査方向に走査される。
その複数のレーザ光は、さらにレンズ５及び６を通過し、ミラー７で反射されて走査面となる感光体８の表面上に焦点を結び、そこに画像を記録する。
なお、この実施の形態では、レンズ５，６及びミラー７が、偏向器により走査された光束を走査面に走査線として結像させる第２の光学系として機能する。
【００２４】
また、走査ビームの軌跡上には、ＣＣＤ素子、フォトダイオード等で構成される検知センサ９を配設している。
その検知センサ９は、走査面上の結像ビームの結像状態を検出する検出手段として機能するものであり、主走査方向に開口を形成した図示しないスリットを有しており、そのスリット上をレーザ光が走査すると、図２に示すような出力波形を観測する。
【００２５】
ここで、あるスレッシュで切ったときの時間間隔をｔａとし、その時間間隔ｔａの間におけるピーク光量をＰａとし、ビーム径補正装置２のシリンドリカルレンズ２ａを駆動装置２ｂにより光軸方向（図１の矢示Ａ方向）に移動させてレーザ光のウエスト位置を図３に示すように被走査面上に位置させると、ｔａ＞ｔｂ，Ｐａ＜Ｐｂとなる。
したがって、このｔａ，ｔｂで示した時間間隔ｔ又はＰａ，Ｐｂで示したピーク光量Ｐをモニターすることにより、図４に線図を示すようにレーザ光の主走査方向のウエスト位置Ｗｐを検知することができる。
【００２６】
また、レーザ光の副走査方向のウエスト位置の検知は、例えば図５に示すようなビームスポット径を検知センサ９が検知したときには、まずビーム径補正装置２のシリンドリカルレンズ２ａを光軸方向に上述したように移動させて時間間隔ｔ又はピーク光量Ｐをモニターしながら図６に示すように主走査方向のウエスト位置を探した後に、今度は副走査方向にのみパワーを持ったビーム径補正装置３のシリンドリカルレンズ３ａを駆動装置３ｂにより光軸方向に移動させて、図７に示すようにレーザ光の副走査方向のウエスト位置に補正する。
【００２７】
このようにすることで、ビームスポット径を主走査方向と副走査方向の双方についてウエスト位置に補正することができる。
さらに、図１に示した検知センサ９は、ＬＤアレイ１ａから出射されてポリゴンミラー４により走査偏向されたレーザ光の複数の走査線の副走査方向のビームピッチの検出にも使用される。
すなわち、例えば副走査方向に対して角度θだけ傾けた斜辺を有する三角形に開口したビーム検出部を通して複数のレーザ光を検知センサ９で受光するようにし、その際に複数のレーザ光の副走査方向の両端部に位置する各レーザ光を、上記三角形の開口の斜辺により時間Ｔだけズレて受光するようにする。
そして、その時間Ｔと、レーザ光の走査速度Ｖと、上記開口の斜辺が副走査方向に対してなす角度θとにより、副走査方向のビームピッチを演算により算出する。
【００２８】
図１で１０は制御装置であり、検知センサ９が検出した結像ビームのビームスポット径やビームピッチの結像状態に応じて移動手段であるアクチュエータ１ｄや駆動装置２ｂ及び３ｂを駆動させて保持部材である後述するキャリッジ１６，３１，３１を結像ビームの結像状態が最適となる位置に移動させるように制御する制御手段として機能する。
【００２９】
その制御装置１０は、各種判断及び処理機能を有する中央処理装置（ＣＰＵ）と、各処理プログラム及び固定データを格納したＲＯＭと、処理データを格納するデータメモリであるＲＡＭと、入出力回路(Ｉ/Ｏ）とからなるマイクロコンピュータを備えている。
この制御装置１０は、検知センサ９が検知した主走査方向のビームスポット径と、副走査方向のビームスポット径と、複数の走査線の副走査方向ビームピッチの各検出結果を入力する。
【００３０】
そして、この制御装置１０は、その入力した主走査方向のビームスポット径に基づいて演算を行い、主走査方向のビームスポット径を正常な値にするために必要なシリンドリカルレンズ２ａの光軸方向への移動量を算出し、その移動量に基づいてビーム径補正装置２の駆動装置２ｂに、それを駆動させるための信号を出力する。
【００３１】
また、入力した副走査方向のビームスポット径に基づいて演算を行い、副走査方向のビームスポット径を正常な値にするために必要なシリンドリカルレンズ３ａの光軸方向への移動量を算出し、その移動量に基づいてビーム径補正装置３の駆動装置３ｂに、それを駆動させるための信号を出力する。
さらに、入力した複数の走査線の副走査方向ビームピッチに基づいて演算を行い、副走査方向のビームピッチを正常な値にするために必要なコリメートレンズ１ｃ等の光学系の光軸方向への移動量を算出し、その移動量に基づいてアクチュエータ１ｄに、それを駆動させるための信号を出力する。
【００３２】
図８はこの光書込装置が備えている３つの補正機構をそれぞれ備えたビームピッチ補正装置１とビーム径補正装置２及び３を部品単位に分解した分解斜視図、図９は同じくそれらを組付けた状態を示す外観斜視図である。
ビームピッチ補正装置１は、ＬＤアレイ１ａをアレイ固定ベース１１の中心孔にはめ込んで、そのＬＤアレイ１ａを後方（図８で手前側）からバネ１２で押さえ付け、そのバネ１２を２本のネジ１３，１３でアレイ固定ベース１１に螺着している。
【００３３】
また、コリメートレンズ１ｃは、ホルダ１４内に収納して、それをネジ１５で固定している。そのホルダ１４は、光学素子を保持する第１の保持部材であるキャリッジ１６に、光軸方向に貫通させて形成しているネジ孔１６ａ内にねじ込まれて固定されるようになっており、そのキャリッジ１６の図８で右側の面には、アレイ固定ベース１１が取り付けられるようになっている。
そのキャリッジ１６には、光軸方向（矢示Ａ方向）に貫通する丸孔１６ｂと、横方向を長手側とする長孔１６ｃとが高精度で形成されていて、それらは互いに高い精度で平行が保たれている。
【００３４】
その丸孔１６ｂには、図９に示す軸１７が高精度でその間に隙間がほとんどない状態で相対移動可能に嵌入され、キャリッジ１６がこの軸１７を基準にして矢示Ａの光軸方向に移動できるようになっている。
また、長孔１６ｃ側にも軸１８を高精度で相対移動可能に嵌入させるが、キャリッジ１６の光軸方向への移動のための基準は、あくまでも丸孔１６ｂと軸１７で決まり、長孔１６ｃと軸１８とは一部（長孔の短手側の孔内面）が接しているだけである。
【００３５】
このビームピッチ補正装置１では、キャリッジ１６にそれぞれ形成した丸孔１６ｂと長孔１６ｃと、軸１７と軸１８とで構成される部分が支持案内部となる。
この支持案内部の構成では、キャリッジ１６を軸１７，１８に沿って光軸方向へ移動させたときには、そのキャリッジ１６と軸１７，１８との間に摩擦が生じる。したがって、そのキャリッジ１６側の摩擦が生じる部分に、摩擦係数の低い焼結金属製の軸受けや、ボールベアリング等を使用した軸受を用いて摩擦係数を低減することが考えられる。
【００３６】
しかしながら、そのようにすれば摩擦負荷は減少するが今度は部品点数が増えるため、それによる精度劣化の懸念が生じる。したがって、低摩擦の部品を使った方が良いか否かについては、単純には決めることができない。
そのため、キャリッジ１６の荷重と、そのキャリッジ１６の移動速度と、そのキャリッジ１６の移動に係る部品の寸法精度等から適切な方法を選択すればよい。
【００３７】
その場合重要なのは、キャリッジ１６にＬＤアレイ１ａやコリメートレンズ１ｃを取り付けた光源ユニットであるＬＤユニットを光軸方向に精度よく移動させる際に、高精度な駆動機構を設けたとしても結果的に移動が精度よくできるか否かは、その支持案内部の精度によるところが大きいということである。
いずれにしても、ＬＤユニットやその他の光学部品を光軸方向に移動する際の光学素子の要求精度は大変厳しいものであるため、このビームピッチ補正装置１において支持案内部を十分に高精度にしておくことが重要である。
【００３８】
このビームピッチ補正装置１は、キャリッジ１６を光軸方向へ移動させる前述した第１の移動手段であるアクチュエータ１ｄとして、パルスモータ１９とリードスクリュウ２０等からなる機構を有している。そして、そのリードスクリュウ２０は、キャリッジ１６にネジ２１により固定された樹脂バネ２２のリードスクリュウ２０に対向する面（下面）に形成している雌ネジ部と螺合している。
したがって、パルスモータ１９を回転させるとリードスクリュウ２０が回転し、そのリードスクリュウ２０に雌ネジ部が螺合している樹脂バネ２２が矢示Ａの光軸方向に移動されて、それによりキャリッジ１６が光軸方向に移動する。
【００３９】
ビーム径補正装置２は、光学素子を保持する第２の保持部材であるキャリッジ３１上にシリンドリカルレンズ２ａが、図９に示すようにバネ３２で押え付けられた状態で、そのバネ３２がネジ３３によりキャリッジ３１に固定されることにより取り付けられている。
そのキャリッジ３１には、図８に示したように丸孔３１ａと長孔３１ｂとが共に光軸方向に高い精度で平行して貫通されており、図９に示したように丸孔３１ａには軸１７が相対移動可能に嵌入し、長孔３１ｂにも軸１８が相対移動可能に嵌入している。
【００４０】
そして、この丸孔３１ａと長孔３１ｂの目的も、前述したビームピッチ補正装置１の丸孔１６ｂと長孔１６ｃと同様であり、キャリッジ３１の光軸方向への移動のための基準は、あくまでも丸孔３１ａと軸１７であり、長孔３１ｂと軸１８とは一部（長孔の短手側の孔内面）が接しているだけである。
【００４１】
このビーム径補正装置２は、キャリッジ３１を光軸方向へ移動させる前述した第２の移動手段である駆動装置２ｂとして、パルスモータ３９とリードスクリュウ４０等からなる機構を有している。そして、そのリードスクリュウ４０は、キャリッジ３１にネジ４１により固定された樹脂バネ４２のリードスクリュウ４０に対向する面（下面）に形成している雌ネジ部と螺合している。
【００４２】
したがって、パルスモータ３９を回転させるとリードスクリュウ４０が回転し、そのリードスクリュウ４０に雌ネジ部が螺合している樹脂バネ４２が矢示Ａの光軸方向に移動し、それによりキャリッジ３１がシリンドリカルレンズ２ａと共に矢示Ａの光軸方向に移動する。
【００４３】
また、ビーム径補正装置３は、上述した主走査方向のビームスポット径を補正するビーム径補正装置２のシリンドリカルレンズ２ａとシリンドリカルレンズ３ａが異なる（図８に示すように形状が相違）だけであり、その他の構成は基本的にビーム径補正装置２と同様であるため、その各部についての説明は省略する。
なお、このビーム径補正装置３も、前述した第２の移動手段である駆動装置３ｂとして、パルスモータ３９とリードスクリュウ４０等からなる機構を有しており、そのパルスモータ３９を回転させるとリードスクリュウ４０が回転し、そのリードスクリュウ４０に雌ネジ部が螺合している樹脂バネ４２が矢示Ａの光軸方向に移動するので、それによりキャリッジ３１がシリンドリカルレンズ３ａと共に矢示Ａの光軸方向に移動する。
【００４４】
このように、ビームピッチ補正装置１とビーム径補正装置２及び３は、それぞれパルスモータでリードスクリュウを回転させ、その回転力を樹脂バネで直線方向に変換して各キャリッジを光軸方向に移動させる全てが同じ駆動方式であり、その移動の際のガイド基準となる軸１７と、従属側のガイドとなる軸１８は共に共通して使用される。
それにより、ビームピッチ補正装置１のキャリッジ１６と、ビーム径補正装置２のキャリッジ３１及びビーム径補正装置３のキャリッジ３１は、全て同じ基準に沿って光軸方向に移動するため、光軸方向への移動の精度を高く保つことができる。
【００４５】
次に、図１０を使用してこれら３つの補正装置を光書込装置のベースに取り付ける構成について説明する。
ビームピッチ補正装置１とビーム径補正装置２，３は、軸１７がそれぞれ逆Ｌ字状をしてベース５５（図９参照）上に固定された取付台５１Ａ〜５１Ｄに載置され、また軸１８が同様にそれぞれ逆Ｌ字状をしてベース５５上に固定された取付台５２Ａ〜５２Ｄに載置されて取り付けられる。
【００４６】
すなわち、その各取付台５１Ａ〜５１Ｄ及び５２Ａ〜５２Ｄには、それぞれ光軸に直行する方向に直角な２つの面５１ａ，５１ｂ及び５２ａ，５２ｂをそれぞれ形成し、その取付台５１Ａ〜５１Ｄの各面５１ａ，５１ｂに軸１７の外周が共に接するようにセットして、その軸１７を図９に示したように板バネ５３や５３′で押え付けて、その板バネ５３をネジ５４でそれぞれ取付台５１Ａ〜５１Ｄに固定している。
【００４７】
同様に、取付台５２Ａ〜５２Ｄの各面５２ａ，５２ｂに軸１８の外周が共に接するようにセットして、その軸１８を図９に示したように板バネ５３や５３′で押え付けて、その板バネ５３をネジ５４でそれぞれ取付台５２Ａ〜５２Ｄに固定している。
【００４８】
この取付台５１Ａ〜５１Ｄ及び５２Ａ〜５２Ｄの各面５１ｂと５２ｂは、その各取付台を固定しているベース面からの高さが同一の平面であるため、それらが光軸方向に間隔を置いて配設されていても、高精度のフライス機械加工で作製した場合には、同一高さの加工面として容易に高精度に形成することができる。
また、取付台５１Ａ〜５１Ｄ及び５２Ａ〜５２Ｄの各面５１ａと５２ａも、同様に光軸方向に互いに高精度で平行な面に容易に形成することができる。
さらに、射出成形やダイキャスト等の型成形で形成する場合であっても、高精度に作製された金型上の同一面として、それらを高精度に形成することができる。
【００４９】
ここで、もし高精度に作製された軸１７，１８を取付台５１Ａ〜５１Ｄ及び５２Ａ〜５２Ｄにそれぞれセットするとき、それら取付部の各面５１ａ，５１ｂ及び５２ａ，５２ｂが高い面精度で形成されていなければ、そこに取り付けられた軸１７，１８は変形してしまうため、キャリッジ１６，３１，３１をその軸１７，１８に沿って精度よく光軸方向に移動させることができなくなる。
逆に、その各面５１ａ，５１ｂ及び５２ａ，５２ｂの面精度が高い精度で形成されていれば、軸１７，１８の精度（直線性）を保ちながらそれらをセットすることができるので、キャリッジの光軸方向の移動を高精度で行うことができる。
【００５０】
ところで、上述した移動機構を有するビームピッチ補正装置１とビーム径補正装置２及び３を備えた光書込装置は、一般的に複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載されるが、これらの装置では装置の作動中に様々な振動が、ビームピッチ補正装置１やビーム径補正装置２及び３に伝わるため、その振動により画像品質が悪化することが懸念される。
【００５１】
そのため、この実施の形態による光書込装置では、以下に説明するような保持部材固定手段として機能する固定機構を設けることにより、図９に示した各キャリッジ１６，３１，３１が移動しないように固定して、上記振動の影響による画像の劣化を防止するようにしている。
【００５２】
以下、そのキャリッジを固定する固定機構について図１１乃至図１３を参照して説明する。
ビームピッチ補正装置１のキャリッジ１６は、図１１に示すような第１の保持部材固定手段である固定機構５０により、移動しないように固定することができるようになっている。
その固定機構５０は、第１の保持部材であるキャリッジ１６の底面にクランク形状（図１２を参照）をしたアングル５６を一体に取り付けている。また、ベース５５上に一対のアングル５８，５９を固定し、そのアングル５８，５９により略Ｔ字形状をした回動可能なレバーであるアーム５７を軸６１で矢示Ｂ方向に回動可能に支持している。
【００５３】
そのアーム５７の図１１で左方側の一端は、本体部分がベース５５に固定されたソレノイド６２のプランジャ６２ａに回動可能に取り付けられている。したがって、ソレノイド６２をオン・オフさせると、それに連動してアーム５７が矢示Ｂ方向に回動する。
【００５４】
このアーム５７とキャリッジ１６の底部に固定されているアングル５６とは、図１３に示すようにアーム５７の他端部５７ａの下面がアングル５６の左端部上面５６ａに当接することで、それらが係合するようになっている。
【００５５】
そして、このアーム５７の軸６１よりも図１３で左方側の部分とベース５５の上面との間には圧縮コイルバネ６３を介装し、ソレノイド６２がオフ状態にあるときにアーム５７が圧縮コイルバネ６３の伸長側に作用するバネ力により同図で時計回り方向に回動し、その他端部５７ａの下面がアングル５６の左端部上面５６ａを押し下げるようにしている。
したがって、通常は図１１に示した軸１７，１８に沿って矢示Ａの光軸方向に移動可能なキャリッジ１６が、その軸１７，１８に押し付けられることにより固定され、矢示Ａ方向に移動できなくなる。
【００５６】
逆に、図１２に示すようにソレノイド６２がオン状態になると、プランジャ６２ａが同図で下方に移動するのでアーム５７は圧縮コイルバネ６３のバネ力に抗してそれを圧縮させながら同図で反時計回り方向に回動する。
したがって、アーム５７の他端部５７ａの下面がアングル５６の左端部上面５６ａから離間することにより、キャリッジ１６の軸１７，１８への押し付けが解除されるので、キャリッジ１６が軸１７，１８に沿って移動可能な状態になる。
このように、この固定機構５０では、ソレノイド６２をオン・オフさせるだけの簡単な動作によりキャリッジ１６を移動できるようにしたり、それを移動できないように固定したりすることができる。
【００５７】
同様に、図９に示したビーム径補正装置２及び３にも、その詳しい図示と説明は省略するが、図１１乃至図１３で説明したアングル５６と、軸６１と、アングル５８，５９と、アーム５７と、ソレノイド６２と、圧縮コイルバネ６３とからになる固定機構５０と同様な構成の固定機構５０′，５０″（第２の保持部材固定手段）をそれぞれ設けている（図９では各ソレノイド６２の一部のみを図示している）。
【００５８】
したがって、そのビーム径補正装置２の第２の保持部材固定手段である固定機構５０′のソレノイド６２をオン状態にすれば、キャリッジ３１が軸１７，１８に沿って移動可能な状態になり、ソレノイド６２をオフ状態にすればビーム径補正装置２のキャリッジ３１が軸１７，１８に沿って移動できなくなる固定状態になる。
同様に、ビーム径補正装置３の第２の保持部材固定手段である固定機構５０″のソレノイド６２をオン状態にすれば、ビーム径補正装置３のキャリッジ３１が軸１７，１８に沿って移動可能な状態になり、ソレノイド６２をオフ状態にすればそのキャリッジ３１が軸１７，１８に沿って移動できなくなる固定状態になる。
【００５９】
図１４は図１の光書込装置が有する制御装置のマイクロコンピュータが行うビーム特性の補正動作処理のルーチンを示すフロー図である。
図１に示す制御装置１０のマイクロコンピュータは、図１４のルーチンがスタートすると、まずステップ１でポリゴンモータを駆動させてポリゴンミラー４を回転させ、ステップ２でＬＤアレイ１ａをそれぞれ発光させる。
その後、ステップ３で主走査方向のビームスポット径補正ルーチンを行ない、次のステップ４で副走査方向のビームスポット径補正ルーチンを行ない、さらに次のステップ５でビームピッチ補正ルーチンを行なった後に、この補正動作処理を終了する。
【００６０】
そのステップ３で行う主走査方向のビームスポット径補正ルーチンは、図１５に示すようにステップ１１で、図９で説明した第２の保持部材固定手段である固定機構５０′により主走査方向のビーム径補正装置２のキャリッジ３１を、ソレノイド６２をオフにすることにより、次のステップにおける主走査方向のビームスポット径の測定が完了するまでの所定時間固定する。
次のステップ１２では、主走査方向のビームスポット径を図１で説明した検知センサ９を使用して測定し、ステップ１３でその主走査方向のビームスポット径を図２乃至図４で説明した方法により補正する動作を行う。
【００６１】
次のステップ１４では、ステップ１１で行った処理と同様な固定機構５０′による主走査方向のビーム径補正装置２のキャリッジ３１の固定を再び所定時間だけ行って、次のステップ１５で主走査方向のビームスポット径を再び検知センサ９を使用して測定し、ステップ１６でその測定した主走査方向のビームスポット径が許容値内にあるか否かを判断し、それが許容値内になければステップ１３に戻って、再び主走査方向のビームスポット径の補正動作を繰り返す。
そして、ステップ１６の判断で、主走査方向のビームスポット径が許容値内にあれば、この主走査方向のビームスポット径補正ルーチンを終了する。
【００６２】
また、図１４のステップ４で行う副走査方向のビームスポット径補正ルーチンは、図１６に示すようにステップ２１で、図９で説明した第２の保持部材固定手段である固定機構５０″により副走査方向のビーム径補正装置３のキャリッジ３１を、ソレノイド６２をオフにすることにより、次のステップにおける副走査方向のビームスポット径の測定が完了するまでの所定時間固定する。
次のステップ２２では、副走査方向のビームスポット径を図１で説明した検知センサ９を使用して測定し、ステップ２３でその副走査方向のビームスポット径を図６及び図７で説明した方法により補正する動作を行う。
【００６３】
次のステップ２４では、ステップ２１で行った処理と同様な固定機構５０″による副走査方向のビーム径補正装置３のキャリッジ３１の固定を再び所定時間だけ行って、次のステップ２５で副走査方向のビームスポット径を再び検知センサ９を使用して測定し、ステップ２６でその測定した副走査方向のビームスポット径が許容値内にあるか否かを判断し、それが許容値内になければステップ２３に戻って、再び副走査方向のビームスポット径の補正動作を繰り返す。
そして、ステップ２６の判断で、副走査方向のビームスポット径が許容値内にあれば、この副走査方向のビームスポット径補正ルーチンを終了する。
【００６４】
また、図１４のステップ５で行うビームピッチ補正ルーチンは、図１７に示すようにステップ３１で、図１１乃至図１３で説明した第１の保持部材固定手段である固定機構５０によりビームピッチ補正装置１のキャリッジ１６を、ソレノイド６２をオフにすることにより、次のステップにおける副走査方向のビームピッチの測定が完了するまでの所定時間固定する。
次のステップ３２では、副走査方向のビームピッチを図１で説明した検知センサ９を使用して測定し、ステップ３３でその副走査方向のビームピッチを補正する動作を行う。
【００６５】
次のステップ３４では、ステップ３１で行った処理と同様な固定機構５０によるビームピッチ補正装置１のキャリッジ１６の固定を再び所定時間だけ行って、次のステップ３５で副走査方向のビームピッチを再び検知センサ９を使用して測定し、ステップ３６でその測定した副走査方向のビームピッチが許容値内にあるか否かを判断し、それが許容値内になければステップ３３に戻って、再び副走査方向のビームピッチの補正動作を繰り返す。
そして、ステップ３６の判断で、副走査方向のビームピッチが許容値内にあれば、このビームピッチ補正ルーチンを終了する。
【００６６】
このように、この実施の形態による光書込装置は、主走査方向のビーム径と副走査方向のビーム径、及び副走査方向のビームピッチを測定し、それらを順番に補正するが、その際に主走査方向のビーム径補正装置２と、副走査方向のビーム径補正装置３と、副走査方向のビームピッチ補正装置１にそれぞれ設けられている各キャリッジ３１，３１，１６を、必ずビーム特性を測定する前に移動しないように固定する。
【００６７】
ところで、上述した固定機構５０，５０′，５０″により、各キャリッジ１６，３１，３１を固定したときには、それらのキャリッジは固定前の位置に対して若干動いた位置に固定されやすい。
そのため、仮に上述したビーム特性を測定した後に上記キャリッジを固定したときには、その固定によりキャリッジが動いてしまうことにより光学特性にずれが生じやすいが、この光書込装置では上述したように検知センサ９によりビームスポット径やビームピッチを測定する前に固定機構５０，５０′，５０″により各キャリッジ１６，３１，３１をそれぞれ固定するので、上記固定動作による光学特性のずれの影響をなくすことができる。
【００６８】
また、光走査を行う際にも、それら各キャリッジ３１，３１，１６を動かないように固定するようにすれば、この光書込装置を画像形成装置に装着した際に、その光書込装置に振動が伝わったとしても、光走査時には主走査方向のビーム径補正装置２と副走査方向のビーム径補正装置３と副走査方向のビームピッチ補正装置１にそれぞれ設けられている各光学系の振動による位置ずれを防止することができるので、光学的特性の劣化を防止することができる。
【００６９】
さらに、画像形成装置が設置されている付近の環境温度等が変化することにより光学特性が変動したとしても、主走査方向のビーム径補正装置２と副走査方向のビーム径補正装置３と副走査方向のビームピッチ補正装置１とにより最適な光学特性に簡単に補正することができるので、高画質の画像を出力することができる。
【００７０】
図１８はキャリッジを固定する固定機構の他の実施形態を示す図１１と同様な斜視図であり、図１１と対応する部分には同一の符号を付してある。
この実施形態による固定機構７０は第１の保持部材固定手段であり、ビームピッチ補正装置１の第１の保持部材であるキャリッジ１６の底面に磁性体７１を固定し、その磁性体７１に対向させて２個（その数は適宜増減可）の電磁気力発生手段である電磁石７２，７２をベース５５上に固定したものである。
【００７１】
この固定機構７０は、図１９に示すように各電磁石７２のコイル７２ａに電流を流すと、その電磁石７２にキャリッジ１６と一体の磁性体７１を吸引する磁力Ｆが発生し、それによりキャリッジ１６がベース５５方向に力を受けることにより、キャリッジ１６が軸１７，１８に押し付けられて固定される。
【００７２】
したがって、この構成の固定機構７０を、図９に示した主走査方向のビーム径補正装置２と副走査方向のビーム径補正装置３にも固定機構５０′，５０″（第２の保持部材固定手段）に替えて使用するようにすれば、主走査方向のビーム径補正装置２と副走査方向のビーム径補正装置３の各キャリッジ３１，３１（第２の保持部材）を移動しないように固定することができる。
なお、電磁石７２と磁性体７１の位置関係は、図２０に示すように反対にして、電磁石７２をキャリッジ１６側にし、磁性体７１をベース５５側にするようにしても、同様の効果が得られる。
【００７３】
また、この発明による光書込装置は、レーザ光の数が４本のものに限るものではなく、それ以外の本数のレーザ光を使用する光書込装置であっても同様に適用することができる。
さらに、その複数のレーザ光の光源としては、ＬＤアレイに限るものではなく、複数のレーザダイオードを光源とするものであっても同様に適用することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、次に記載する効果を奏する。
第１の光学系の光学素子を保持した保持部材を第１の光学系の光学素子の光軸方向に移動する移動手段を設けているので、温度変化等により光学特性が劣化したときでも、駆動装置により保持部材を第１の光学系の光学素子と共に光軸方向に移動させて光学特性を最適な状態に補正することができるので、高画質の画像を出力することができる。
その際、検出手段が検出した結像ビームの結像状態に応じて制御手段が移動手段を駆動させて保持部材を第１の光学系の光学素子と共に上記結像ビームの結像状態が最適となる位置に移動させるので、温度変化等により光学特性が劣化してしまったときでも、それを最適な状態に自動的に補正することができる。
しかもその制御装置が、第１の光学系の光学素子を保持する保持部材を移動しないように固定した後で検出手段により結像ビームの結像状態を検出させるので、上記結像ビームの結像状態を検出した後で保持部材を固定したときには固定動作により保持部材がわずかに動いて光学特性に変動を生じてしまう恐れがあるが、それを防止することができる。
また、その保持部材は保持部材固定手段により移動しないように固定することができるので、光走査を行う際にその保持部材を第１の光学系の光学素子と共に固定すれば、その光学素子は外部から振動を受けても移動するようなことがないので、高画質の画像を出力することができる。
【００７５】
【００７６】
上記発光源が複数の発光点からなるようにすれば、複数の走査線を用いて同時に書き込みを行うことができるため、書き込み速度の速いマルチビーム書込光学系を構成することができる。
【００７７】
さらに、発光源と、その発光源から出射された光束を平行光にするコリメートレンズと、その発光源とコリメートレンズを保持する第１の保持部材とにより光源ユニットを形成し、その光源ユニットを光軸方向に移動させる第１の移動手段と、上記第１の保持部材を移動しないように固定する第１の保持部材固定手段とを設け、上記制御手段が、上記検出手段が検出した結像ビームの結像状態に応じて第１の移動手段を駆動させて光源ユニットを結像ビームの結像状態が最適となる位置に移動させる制御も行ない、その際、第１の保持部材固定手段を固定動作させて第１の保持部材を移動しないようにした後で上記検出手段による結像ビームの結像状態を検出する動作を行なわせるようにすることもきる。
それによって、温度変化等により複数の走査線の副走査方向のビームピッチが変動したとしても、検出手段が検出した結像ビームの結像状態に応じて発光源とコリメートレンズを保持する光源ユニットを光軸方向に移動させて最適な状態に自動的に補正することができる。しかも、検出手段によるビームピッチの検出前に第１の保持部材を移動しないように固定するので、外部から振動を受けても光源ユニットが移動して光学特性に変動を生じてしまうようなことがない。
【００７８】
【００７９】
各保持部材固定手段は回動可能なレバーをソレノイドの電磁気力とその電磁気力に対向する方向に付勢力を与えるバネのバネ力により行う機構にすれば、保持部材固定手段を簡単で且つ低コストな機構にすることができる。
【００８０】
あるいは、各保持部材固定手段を、保持部材とその保持部材に対向する位置に設けられた固定部のいずれか一方に固定された磁性体と、他方に固定された電磁気力発生手段とで構成しても、簡単で且つ低コストな機構にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による光書込装置であるマルチビーム光書込装置を制御系も含めて示す構成図である。
【図２】 同じくその光書込装置が有する検知センサが検出したビームスポットの一例とその際の時間と光量との関係の出力波形を示す図である。
【図３】 同じくそのビームスポット径を主走査方向に補正した後の状態を示す図である。
【図４】 同じくその補正でレーザ光の主走査方向のウエスト位置の検知を説明するための線図である。
【図５】 図１の光書込装置でビームスポット径を主走査方向と副走査方向に共に補正する際の補正前のビームスポットと出力波形を示す図である。
【図６】 同じくその図５のビームスポット径を主走査方向に補正した後のビームスポットと出力波形を示す図である。
【図７】 同じくその図６のビームスポットを更に副走査方向に補正した後のビームスポットと出力波形を示す図である。
【図８】 図１の光書込装置が備えている３つの補正機構をそれぞれ部品単位に分解した分解斜視図である。
【図９】 同じくその各補正機構を組付けた状態を示す外観斜視図である。
【図１０】 同じくその３つの補正機構をベースに取り付ける構成を説明するための斜視図である。
【図１１】 キャリッジを固定する固定機構を説明するための分解斜視図である。
【図１２】 同じくその固定機構がキャリッジを固定していない状態を示す側面図である。
【図１３】 同じくその固定機構がキャリッジを固定している状態を示す図１２と同様な側面図である。
【図１４】 図１の光書込装置が有する制御装置のマイクロコンピュータが行うビーム特性の補正動作処理のルーチンを示すフロー図である。
【図１５】 図１４のステップ３で行う主走査方向のビームスポット径補正ルーチンを示すフロー図である。
【図１６】 同じく図１４のステップ４で行う副走査方向のビームスポット径補正ルーチンを示すフロー図である。
【図１７】 同じく図１４のステップ５で行うビームピッチ補正ルーチンを示すフロー図である。
【図１８】 キャリッジを固定する固定機構の他の実施形態として電磁石と磁性体とからなる固定機構の例を示す図１１と同様な斜視図である。
【図１９】 同じくその固定機構でキャリッジを固定した状態を示す正面図である。
【図２０】 同じくその固定機構で電磁石と磁性体を逆に配置した例を示す正面図である。
【図２１】 従来の４チャンネルＬＤアレーを使用した光書込装置の主走査方向と副走査方向の光ビームをそれぞれ示した概略図である。
【符号の説明】
１：ビームピッチ補正装置 １ａ：ＬＤアレイ
１ｄ：アクチュエータ（移動手段）
２，３：ビーム径補正装置 ２ｂ，３ｂ：駆動装置
４：ポリゴンミラー
５，６：レンズ ７：ミラー
８：感光体 ９：検知センサ
１０：制御装置 １６，３１：キャリッジ
１９，３９：パルスモータ
２０，４０：リードスクリュウ
２２，４２：樹脂バネ
５０，５０′，５０″，７０：固定機構
５７：アーム（レバー） ６２：ソレノイド
６３：圧縮コイルバネ

Claims (7)

1. 発光源と、該発光源から出射された光束を平行光にするコリメートレンズと、
   該コリメートレンズによって平行光にされた光束を走査する偏向器と、
   該偏向器と前記コリメートレンズとの間に配設されて該コリメートレンズによって平行光にされた光束を光学素子を用いて前記偏向器へ導く第１の光学系と、
   前記偏向器により走査された光束を走査面に走査線として結像させる第２の光学系と、
   前記走査面上の結像ビームの結像状態を検出する検出手段と、
   前記第１の光学系の光学素子を保持する保持部材と、
   該保持部材を前記第１の光学系の光学素子の光軸方向に移動させる移動手段と、
   該保持部材を移動しないように固定する保持部材固定手段と、
   前記検出手段が検出した結像ビームの結像状態に応じて前記移動手段を駆動させて前記保持部材を前記結像ビームの結像状態が最適となる位置に移動させるように制御する制御手段とを設け、
   該制御手段は、前記保持部材固定手段を固定動作させて前記保持部材を移動しないようにした後で前記検出手段による前記結像ビームの結像状態を検出する動作を行なわせることを特徴とする光書込装置。
2. 発光源と、該発光源から出射された光束を平行光にするコリメートレンズと、前記発光源と前記コリメートレンズを保持する第１の保持部材とにより形成される光源ユニットと、
   該光源ユニットを光軸方向に移動させる第１の移動手段と、
   前記第１の保持部材を移動しないように固定する第１の保持部材固定手段と、
   該光源ユニットから出射された光束を走査する偏向器と、
   該偏向器と前記光源ユニットとの間に配設されて該光源ユニットから出射された光束を光学素子を用いて前記偏向器へ導く第１の光学系と、
   前記偏向器により走査された光束を走査面に走査線として結像させる第２の光学系と、
   前記走査面上の結像ビームの結像状態を検出する検出手段と、
   前記第１の光学系の光学素子を保持する第２の保持部材と、
   該第２の保持部材を前記第１の光学系の光学素子の光軸方向に移動させる第２の移動手段と、
   前記第２の保持部材を移動しないように固定する第２の保持部材固定手段と、
   前記検出手段が検出した結像ビームの結像状態に応じて前記第１の移動手段を駆動させて前記光源ユニットを前記結像ビームの結像状態が最適となる位置に移動させる制御と、前記検出手段が検出した結像ビームの結像状態に応じて前記第２の移動手段を駆動させて前記第２の保持部材を前記結像ビームの結像状態が最適となる位置に移動させる制御とを行なう制御手段とを設け、
   前記制御手段は、前記第１の保持部材固定手段を固定動作させて前記第１の保持部材を移動しないようにした後で前記検出手段による前記結像ビームの結像状態を検出する動作を行なわせ、前記第２の保持部材固定手段を固定動作させて前記第２の保持部材を移動しないようにした後で前記検出手段による前記結像ビームの結像状態を検出する動作を行なわせることを特徴とする光書込装置。
3. 前記発光源は複数の発光点からなることを特徴とする請求項１又は２記載の光書込装置。
4. 前記保持部材固定手段は、回動可能なレバーが回動することにより前記第１の光学系の光学素子を保持する保持部材に当接して該保持部材を移動しないように固定する手段であり、前記レバーの回動は、ソレノイドにより与えられる電磁気力とその電磁気力に対向する方向に付勢力を与えるバネのバネ力により行うことを特徴とする請求項１に記載の光書込装置。
5. 前記第１、第２の保持部材固定手段は、それぞれ回動可能な各レバーが回動することにより該第１、第２の保持部材に当接して該第１、第２の保持部材をそれぞれ移動しないように固定する手段であり、前記各レバーの回動は、いずれもソレノイドにより与えられる電磁気力とその電磁気力に対向する方向に付勢力を与えるバネのバネ力により行うことを特徴とする請求項２に記載の光書込装置。
6. 前記保持部材固定手段は、前記保持部材とその保持部材に対向する位置に設けられた固定部のいずれか一方に固定された磁性体と、他方に固定された電磁気力発生手段とからなり、該電磁気力発生手段に通電した際に発生する電磁気力により前記保持部材を吸引して該保持部材を移動しないように固定する手段であることを特徴とする請求項１に記載の光書込装置。
7. 前記第１、第２の保持部材固定手段は、それぞれ前記第１、第２の保持部材とその第１、第２の保持部材に対向する位置に設けられた各固定部のいずれか一方に固定された磁性体と、他方に固定された電磁気力発生手段とからなり、それぞれ該電磁気力発生手段に通電した際に発生する電磁気力により前記第１、第２の保持部材を吸引して該第１、第２の保持部材を移動しないように固定する手段であることを特徴とする請求項２に記載の光書込装置。

Images