JP4567829B2 - 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(以降、単にビーム光と称す)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、複数のビーム光を発生させ、これら複数の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、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ビーム光を感光体ドラムへ向けて反射し、各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、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】
そこで、本発明は、広いダイナミックレンジでビーム光の相対的な通過位置を正確に検知でき、高精度のビーム光通過位置制御が可能となるビーム光走査装置を提供することを目的とする。
【0014】
また、本発明は、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通過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。
【0015】
また、本発明は、ビーム光のけられなどの影響を受けず、所望のビーム光通過位置制御を高精度に行なうことが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】
また、本発明は、ビーム光通過位置検知手段とビーム光の光量検知手段とを共通化することができるビーム光走査装置を提供することを目的とする。
【0017】
また、本発明は、ビーム光の通過位置制御が可能か否かを判定し、警告することができるビーム光走査装置を提供することを目的とする。
【0018】
さらに、本発明は、ビーム光の走査速度の高速化に対処できるビーム光走査装置を提供することを目的とする。
【0019】
【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ビーム光発生手段と、このビーム光発生手段から出力されたビーム光を被走査面に向けて反射し、前記ビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査されるビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき前記走査手段により走査されるビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する制御手段とを具備している。
【0020】
また、本発明のビーム光走査装置は、複数の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、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき前記走査手段により走査される複数のビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する制御手段とを具備している。
【0021】
また、本発明のビーム光走査装置は、複数の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、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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から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離れた第1の通過目標を含む領域上に配設され、前記複数のビーム光が前記第1の通過目標を通過していることを確認するための第1の位置確認手段と、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第2の通過目標を含む領域上に配設され、前記複数のビーム光が前記第2の通過目標を通過していることを確認するための第2の位置確認手段と、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前記複数のビーム光の走査方向と直交する方向に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と、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との第1の差分を演算する演算手段と、前記複数のビーム光のうち第1のビーム光および第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間の第2の差分が前記第1の差分と等しくなるよう、前記ビーム光通過位置変更手段を用いて前記第2のビーム光の通過位置を変更する変更制御手段とを具備している。
【0022】
また、本発明のビーム光走査装置は、複数の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、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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から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離れた第1の通過目標を含む領域上に配設され、前記複数のビーム光が前記第1の通過目標を通過していることを確認するための第1の位置確認手段と、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第2の通過目標を含む領域上に配設され、前記複数のビーム光が前記第2の通過目標を通過していることを確認するための第2の位置確認手段と、前記ビーム光通過位置検知手段から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離れて配設され、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の光量を検知するビーム光量検知手段と、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前記複数のビーム光の走査方向と直交する方向に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と、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との第1の差分を演算する演算手段と、前記ビーム光量検知手段の出力に基づき、前記複数のビーム光のうち第1のビーム光および第2のビーム光の光量の比を求め、この求めた光量の比を用いて、前記第2のビーム光が前記第1および第2の通過目標を通過することにより得られる前記第1の差分を補正する補正手段と、前記第1のビーム光および第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間の第2の差分が前記補正手段により補正された第1の差分と等しくなるよう、前記ビーム光通過位置変更手段を用いて前記第2のビーム光の通過位置を変更する変更制御手段とを具備している。
【0023】
また、本発明のビーム光走査装置は、複数の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、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなるビーム光検知手段と、このビーム光検知手段の一対の光検知部材の各出力を加算し、この加算結果により前記走査手段によって走査される複数のビーム光の光量を検知するビーム光量検知手段と、このビーム光量検知手段により検知された複数のビーム光の光量に基づき、複数のビーム光の光量が所定値となるよう前記複数のビーム光発生手段を制御するビーム光制御手段と、前記ビーム光検知手段の一対の光検知部材の各出力の差を求め、この求めた一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき前記走査手段により走査される複数のビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する制御手段とを具備している。
【0024】
また、本発明のビーム光走査装置は、ビーム光を出力するビーム光発生手段と、このビーム光発生手段から出力されたビーム光を被走査面に向けて反射し、前記ビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査されるビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき、前記走査手段によって走査されるビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する制御手段と、前記被走査面と同等の位置に配設され、前記走査手段によって走査されるビーム光の走査方向と直交する方向に対して、前記ビーム光通過位置検知手段のビーム光検知エリアの外側を通過するビーム光を検知するビーム光通過位置監視用検知手段と、このビーム光通過位置監視用検知手段により、前記ビーム光検知エリアの外側を通過するビーム光が検知された場合、それを通知する通知手段とを具備している。
【0025】
また、本発明のビーム光走査装置は、複数の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、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する制御手段と、前記被走査面と同等の位置に配設され、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向と直交する方向に対して、前記ビーム光通過位置検知手段のビーム光検知エリアの外側を通過するビーム光を検知するビーム光通過位置監視用検知手段と、このビーム光通過位置監視用検知手段により、前記ビーム光検知エリアの外側を通過するビーム光が検知された場合、それを通知する通知手段とを具備している。
【0026】
また、本発明のビーム光走査装置は、ビーム光を出力するビーム光発生手段と、このビーム光発生手段から出力されたビーム光を被走査面に向けて反射し、前記ビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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出力に対して増幅処理を施す信号処理手段と、入力されるタイミング信号に基づき動作し、前記信号処理手段の出力を積分する積分手段と、この積分手段の積分結果に基づき、前記走査手段により走査されるビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する第1の制御手段と、前記信号処理手段および積分手段のオフセット値を検知するオフセット検知手段と、前記積分手段の第1の積分動作を制御する第1のタイミング信号を発生する第1のタイミング発生手段と、前記積分手段の第2の積分動作を制御する第2のタイミング信号を発生する第2のタイミング発生手段と、前記第1の制御手段によるビーム光通過位置制御時は、前記第1のタイミング発生手段から発生される第1のタイミング信号を前記積分手段に入力し、前記オフセット検知手段によるオフセット値検知時は、前記第2のタイミング発生手段から発生される第2のタイミング信号を前記積分手段に入力する第2の制御手段と、前記オフセット検知手段により検知されたオフセット値を、前記第1のタイミング発生手段から発生される第1のタイミング信号と前記第2のタイミング発生手段から発生される第2のタイミング信号との時間比に基づき補正する第1の補正手段と、この第1の補正手段により補正されたオフセット値に応じて前記積分手段の積分結果を補正する第2の補正手段とを具備している。
【0027】
さらに、本発明のビーム光走査装置は、複数の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、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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出力に対して増幅処理を施す信号処理手段と、入力されるタイミング信号に基づき動作し、前記信号処理手段の出力を積分する積分手段と、この積分手段の積分結果に基づき、前記走査手段により走査される複数のビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する第1の制御手段と、前記信号処理手段および積分手段のオフセット値を検知するオフセット検知手段と、前記積分手段の第1の積分動作を制御する第1のタイミング信号を発生する第1のタイミング発生手段と、前記積分手段の第2の積分動作を制御する第2のタイミング信号を発生する第2のタイミング発生手段と、前記第1の制御手段によるビーム光通過位置制御時は、前記第1のタイミング発生手段から発生される第1のタイミング信号を前記積分手段に入力し、前記オフセット検知手段によるオフセット値検知時は、前記第2のタイミング発生手段から発生される第2のタイミング信号を前記積分手段に入力する第2の制御手段と、前記オフセット検知手段により検知されたオフセット値を、前記第1のタイミング発生手段から発生される第1のタイミング信号と前記第2のタイミング発生手段から発生される第2のタイミング信号との時間比に基づき補正する第1の補正手段と、この第1の補正手段により補正されたオフセット値に応じて前記積分手段の積分結果を補正する第2の補正手段とを具備している。
【0028】
【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。
【0029】
まず、各実施の形態に共通な部分について説明する。
【0030】
図1は、本発明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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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、たとえば、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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
次に、光学系ユニット13について説明する。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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(光量)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(光量)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。
【0056】
次に、制御系について説明する。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
次に、第1の実施の形態について説明する。
【0074】
第1の実施の形態は、1本のビーム光を用いて走査を行なうシングルビーム光学系を有したビーム光走査装置に適用した場合であり、これは、本発明に係るビーム光の通過位置検知および制御の原理でもある。
【0075】
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。1つの半導体レーザ発振器からのビーム光は、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。
【0076】
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,S4、この2つのセンサパターンS1,S4の間に挟まれるように配設された一対のセンサパターンS2,S3、および、これら各センサパターンS1〜S4を一体的に保持する保持基板38aから構成されている。
【0077】
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である。ここに、リセット信号は、積分コンデンサに充電された電荷を基準電圧まで放電されるための信号で、リセットが終了すると同時に積分動作が開始される。
【0078】
センサパターンS4は、同じくビーム光の通過を検知して、後述するアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換器(A/D変換器やウィンドウコンパレータ)の変換開始信号を発生するパターンである。ここに、A/D変換器の場合はA/D変換開始信号として、また、ウィンドウコンパレータの場合はコンパレータ出力を保持するタイミング信号として使用される。
【0079】
一対のセンサパターンS2,S3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(ビーム光が走査する方向と直交する方向の位置:副走査方向の位置)によってその出力が連続的に変化し、ビーム光の通過位置信号を発生するように構成されている。
【0080】
一対のセンサパターンS2,S3は、対称的なほぼ同じ形状で、ビーム光が走査する方向(主走査方向)に所定の間隔をおいて配設されている。すなわち、図に示すように、センサパターンS2は、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S2をよぎる距離が長くなり、逆に、センサパターンS3は、ビーム光の通過位置が図面に対して下に行くほど、ビーム光がセンサパターンS3をよぎる距離が長くなる形状となっている。
【0081】
すなわち、ビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方のセンサパターンS2(またはS3)はその出力が増加方向に連続的に変化し、他方のセンサパターンS3(またはS2)はその出力が減少方向に連続的に変化するように構成されている。
【0082】
なお、これらのセンサパターンS1〜S4は、たとえば、フォトダイオードなどの光検知部材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。
【0083】
図5は、図4に示したビーム光検知装置38を用いた場合のビーム光検知装置出力処理回路40の要部を示している。
【0084】
先に説明したように、センサパターンS1,S4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S2,S3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。
【0085】
センサパターンS2,S3の各出力信号は、それぞれ差動増幅器60の各入力端子に入力される。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、積分器42には、センサパターンS1から出力されるパルス状の信号も入力されている。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、新たに差動増幅器60の出力信号を積分し始めることになる。
【0086】
積分器42の出力信号は、変換手段としてのウィンドウコンパレータ61に入力される。ウィンドウコンパレータ61は、積分器42の積分出力(アナログ信号)をデジタル信号に変換するもので、主制御部(CPU)51から、D/A変換器62を介して閾値が設定されるようになっている。
【0087】
ウィンドウコンパレータ61の出力は、フリップフロップ回路(F/F)63に送られ、そこに保持される。フリップフロップ回路63には、センサパターンS1,S4から出力されるパルス状の信号もそれぞれ入力されている。フリップフロップ回路63は、センサパターンS1から出力されるパルス状の信号によってクリアされ、センサパターンS4から出力されるパルス状の信号によってウィンドウコンパレータ61の出力を保持するようになっている。
【0088】
フリップフロップ回路63の出力は、主制御部51に送られる。また、主制御部51には、センサパターンS4から出力されるパルス状の信号が取込開始信号(割込み信号)として入力される。主制御部51は、センサパターンS4からの取込開始信号を受信した後、フリップフロップ回路63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。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ビーム光の通過位置を制御するようになっている。
【0089】
なお、図5では省略してあるが、各センサパターンの出力電流を電圧値に変換する電流/電圧変換増幅器や、電流/電圧変換増幅器の出力を2値化する2値化回路などの信号処理回路が設けられている。
【0090】
以下、ビーム光が図4に示したビーム光検知装置38を通過する際の処理動作について説明する。
【0091】
ビーム光は、ポリゴンミラー35によって図示した矢印方向に走査され、センサパターンS1〜S4はビーム光の通過に伴って電流を発生する。センサパターンS1から出力された電流は、電流/電圧変換増幅器(図示せず)によって電圧値に変換され、さらに2値化回路(図示せず)によって2値化される。2値化された信号は、積分器42のリセット信号として入力され、積分器42はリセットされる。
【0092】
また、上記リセット信号は、フリップフロップ回路63のクリア信号も兼ねており、クリア信号としてフリップフロップ回路63に入力され、フリップフロップ回路63をクリアする。
【0093】
ビーム光がセンサパターンS2,S3を通過すると、センサパターンS2,S3はビーム光が走査する位置に応じたパルス状の電流を出力し、この出力電流は図示しない電流/電圧変換増幅器によって電圧値に変換される。電圧に変換された信号は差動増幅器60によって演算され、その結果が積分器42によって積分される。積分器42の出力は、アナログ/デジタル変換器であるウィンドウコンパレータ61に入力され、D/A変換器62を介して設定された閾値と比較され、デジタル信号に変換される。
【0094】
さらに、ビーム光がセンサパターンS4を通過すると、センサパターンS4の出力電流が電流/電圧変換増幅器(図示しない)によって電圧値に変換され、その後、2値化回路によって2値化される。2値化された信号は、フリップフロップ回路63に入力され、本信号の前縁でウィンドウコンパレータ61の出力がフリップフロップ回路63によって保持される。
【0095】
また、センサパターンS4からの信号は、主制御部51に割込み信号として入力されており、本信号の後縁によって主制御部51はウィンドウコンパレータ61の出力、つまりフリップフロップ回路63の出力を読込む。
【0096】
図6は、ビーム光の通過位置によるセンサパターンの出力、差動増幅器の出力、および、積分器の出力を示している。
【0097】
ビーム光の通過位置がP1の場合には、図7に示すようにセンサパターンS2を通過する距離はD1、センサパターンS3を通過する距離はD4となる。したがって、センサパターンS2とS3の出力(電流/電圧変換増幅器の出力)は、距離D1とD4を通過する時間に比例したパルス幅を有した図6(a)に示すような信号波形となる。
【0098】
また、センサパターンS2,S3は、前述したように、光検知部材であるフォトダイオードから構成されており、入射光量にほぼ比例した電流を発生するため、電流/電圧変換増幅器の出力の振幅はほぼ等しい。
【0099】
既に説明したように、センサパターンS2とS3の出力は、差動増幅器60によって演算され、図6(a)に示すような両出力の差分結果が出力される。その結果、積分器42の積分出力は図6(a)に示すような信号波形となる。すなわち、センサパターンS2の出力がセンサパターンS3の出力よりも大きい場合、積分器42の出力は処理回路の基準電圧Vrefよりも上側に出力される(V1)。
【0100】
ビーム光の通過位置がP2の場合には、図7に示すようにセンサパターンS2を通過する距離はD2、センサパターンS3を通過する距離はD5となる。したがって、センサパターンS2とS3の出力(電流/電圧変換増幅器の出力)は、距離D2とD5を通過する時間に比例したパルス幅を有した図6(b)に示すような信号波形となる。図6(b)では、D2=D5であるので、センサパターンS2とS3の出力は等しい。
【0101】
そして、センサパターンS2とS3の出力は差動増幅器60によって演算され、図6(b)に示すような両出力の差分結果が出力される。その結果、積分器42の積分出力は図6(b)に示すような信号波形となる。すなわち、センサパターンS2の出力とセンサパターンS3の出力とが等しい場合、積分器42の出力は処理回路の基準電圧Vrefと同じ値になる(V2=Vref)。
【0102】
ビーム光の通過位置がP3の場合には、図7に示すようにセンサパターンS2を通過する距離はD3、センサパターンS3を通過する距離はD6となる。したがって、センサパターンS2とS3の出力(電流/電圧変換増幅器の出力)は、距離D3とD6を通過する時間に比例したパルス幅を有した図6(c)に示すような信号波形となる。図6(c)では、D3<D6であるので、センサパターンS2の出力よりもセンサパターンS3の出力が大きくなる。
【0103】
そして、センサパターンS2とS3の出力は差動増幅器60によって演算され、図6(c)に示すような両出力の差分結果が出力される。その結果、積分器42の積分出力は図6(c)に示すような信号波形となる。すなわち、センサパターンS2の出力よりもセンサパターンS3の出力が大きい場合、積分器42の出力は処理回路の基準電圧Vrefよりも下側に出力される(V3)。
【0104】
このように、センサパターンS2とS3の出力の差分信号を積分することによって、ビーム光の通過位置を検知することが可能である。
【0105】
積分器42の積分出力は、センサパターンS4から信号が出力されるタイミングで、ウィンドウコンパレータ61によってデジタル信号化された後、主制御部51に取込まれる。
【0106】
図7は、ビーム光の通過位置と積分器の積分出力との関係を示している。なお、既に説明したビーム光の通過位置がP1,P2,P3の場合の積分出力も参考までにプロットした。積分出力は、ビーム光の通過位置がP2の位置(すなわち、センサパターンS2とS3を通過する距離がほぼ等しい位置)の場合の、基準電圧Vrefを基準として、位置P2よりも上側(位置P1側)の場合にVrefより上側、位置P2よりも下側(位置P3側)の場合にVrefよりも下側に出力される。
【0107】
たとえば、ビーム光検知装置出力処理回路40の電源電圧が0〜5[V]で、センサパターンS2とS3の副走査方向の寸法(LL1)が1900[μm]の場合を以下に説明する。
【0108】
基準電圧Vrefは0〜5[V]の中間電位に相当する2.5[V]である。
また、積分器42の出力は、積分器42を構成するオペアンプの出力電圧を考慮して1.0〜4.0[V]とする(一般的な片電源オペアンプの出力電圧の上限下限は、電源電圧よりも狭い範囲であるため)。したがって、積分器42の出力は、2.5[V]を基準電圧として、上限値(Vu)が4.0[V]、下限値(V1)が1.0[V]の範囲で設計する。
【0109】
一方、センサパターンS2とS3の副走査方向の寸法は1900[μm]であるので、その中間点である位置P2(950[μm]の位置)をビーム光が通過する場合に、積分器42の出力はVrefとなる。また、積分器42の出力は、位置Puを通過する際にVu、位置Plを通過する際にVlとなる。すなわち、積分出力は、およそ1.58[mV/μm]となる。
【0110】
したがって、ビーム光の通過位置を調整する際には、たとえば、その調整目標位置をP2の位置とすれば、積分出力をモニタしながら、その値が基準電圧Vrefになるように調整すればよい。
【0111】
次に、第2の実施の形態について説明する。
【0112】
第2の実施の形態は、前述した図4のビーム光検知装置38を、複数本(たとえば、4本)のビーム光を用いて走査を行なうマルチビーム光学系を有したビーム光走査装置に適用した場合である。したがって、ビーム光の通過位置検知および制御の原理は、前述した第1の実施の形態で述べているので、説明を省略する。また、マルチビーム光学系については、先に図2を用いて説明しているので省略する。
【0113】
ここでは、図4のビーム光検知装置38を使用したマルチビーム光の通過位置制御について説明する。マルチビーム光学系は、前述したように4つのレーザ発振器を有し、それぞれのビーム光を副走査方向に移動させるためのアクチュエータ(本例ではガルバノミラー)を有する4ビーム光のマルチビーム光学系を想定して説明する。また、本マルチビーム光学系は、たとえば、600dpiの解像度を有するものとする。
【0114】
前述した第1の実施形態で説明したように、ビーム光検知装置38は図7のような検知特性を有する。積分出力は、およそ1.58[mV/μm]であるので、4つのビーム光を解像度600dpiのピッチに調整するためには、隣接ビーム光の積分出力の差がおよそ66.8[mV](1.58[mV/μm]×42.3[μm])となるように、ガルバノミラーを調整すればよい。
【0115】
たとえば、第1のビーム光の通過目標位置をP2の位置とした場合には、まず、第1のレーザ発振器を発光させ、ポリゴンミラーを回転させる。そして、センサパターン内をビーム光が通過するように、第1のビーム光用のガルバノミラーを動作させる。センサパターン内をビーム光が通過するようになったら、積分出力がVrefとなるように、ガルバノミラーを使用して、第1のビーム光の通過位置を調整する。
【0116】
次に、第2のビーム光の通過位置の調整を行なう。まず、第2のレーザ発振器を発光させ、ポリゴンミラーを回転させる。そして、第1のビーム光と同様に、センサパターン内をビーム光が通過するように、第2のビーム光用のガルバノミラーを動作させる。その後、積分出力がVref−66.8[mV]となるように、第2のビーム光用のガルバノミラーを使用して、第2のビーム光の通過位置を調整する。
【0117】
このような動作によって、第1のビーム光と第2のビーム光の通過位置のピッチは、42.3[μm]に制御される。
【0118】
以下、第3、第4のビーム光も同様に、隣接ビーム光の積分出力の差が42.3[μm]に相当する66.8[μm]となるように、それぞれのガルバノミラーを調整する。
【0119】
以上の動作によって、4つのビーム光の通過位置は42.3[μm]ピッチに制御される。このように、4つのビーム光の通過位置を所定のピッチに制御することが可能である。
【0120】
次に、第3の実施の形態について説明する。
【0121】
第3の実施の形態は、前述した第2の実施の形態と同様、マルチビーム光学系を有したビーム光走査装置に適用した場合である。第2の実施の形態との相違点は、複数のビーム光のうちの少なくとも1つは固定されている点で、第3の実施の形態は、この固定ビーム光の通過位置を基準にして、残りのビーム光の通過位置を所定のピッチに制御(相対位置制御)するものである。
【0122】
図8は、本発明を適用したビーム光検知装置38の構成を模式的に示している。このビーム光検知装置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、ビーム光の走査方向と直交する方向に長い形状のセンサパターンSa,Sd,Se,Sb,Sh,So,Sp,Sl,Sm,Sn、ビーム光の走査方向に長い形状のセンサパターンSi,Sj,Sk、ビーム光の走査方向と直交する方向に長い形状のセンサパターンSq,Srによって構成されている。
【0123】
なお、センサパターンSo,Spは、図4におけるセンサパターンS3,S2にそれぞれ相当し、センサパターンS2,S3と同形状に形成されている。また、図4では、センサパターンS1で積分器42のリセット信号を生成していたが、図8では、2つのセンサパターンSa,Shの各出力で積分器42のリセット信号を生成する。さらに、図4では、積分出力をアナログ信号からデジタル信号に変換する変換開始タイミング信号を、センサパターンS4の出力信号の前縁で行ない、主制御部51への読込みタイミング信号をセンサパターンS4の出力信号の後縁で行なっていたが、図8では、前者をセンサパターンSlの出力信号で、後者をセンサパターンSrの出力信号で行なう。
【0124】
一方、センサパターンSi,Sj,Skは、保持基板38a上の副走査方向のほぼ中央部に配設されており、副走査方向に42.3[μm]のピッチ(解像度600dpi)で平行に配列されている。
【0125】
また、センサパターンSd,Se、センサパターンSm,Snは、走査されるビーム光のビーム光検知装置38に対する相対的な傾きを検知するためのパターンである。センサパターンSdとSeおよびSmとSn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SdとSe、SmとSnの中心位置は同一直線上である。
【0126】
図9は、図8に示したビーム光検知装置38を用いた場合のビーム光検知装置出力処理回路40とその周辺部の構成を示している。
【0127】
センサパターンSo,Spの各出力信号は、それぞれ差動増幅器60の各入力端子に入力される。センサパターンSi,Sjの各出力信号は、それぞれ差動増幅器64の各入力端子に入力される。センサパターンSj,Skの各出力信号は、それぞれ差動増幅器65の各入力端子に入力される。なお、差動増幅器60,64,65は、主制御部(CPU)51から増幅率が設定できる構成となっている。
【0128】
差動増幅器60,64,65の各出力信号は、それぞれ選択回路(アナログスイッチ)41に送られる。選択回路41は、主制御部51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する。選択回路41により選択された信号は、積分器42に入力されて積分される。
【0129】
積分器42の出力信号は、ウィンドウコンパレータ61に入力される。ウィンドウコンパレータ61は、積分器42の積分出力(アナログ信号)をデジタル信号に変換するもので、主制御部51から、D/A変換器62を介して閾値が設定されるようになっている。ウィンドウコンパレータ61の出力は、フリップフロップ回路(F/F)63に送られ、そこに保持される。フリップフロップ回路63の出力は、主制御部51に送られる。
【0130】
センサパターンSaの出力信号は、クリア信号としてフリップフロップ回路63に送られる。センサパターンSa,Sh,Slの各出力信号は、それぞれ選択回路(A)66に送られる。選択回路66は、主制御部51からの選択信号によってどちらかの信号を選択し、その選択した信号をリセット信号として積分器42に送る。
【0131】
センサパターンSl,Sqの各出力信号は、それぞれ選択回路(B)67に送られる。選択回路67は、主制御部51からの選択信号によってどちらかの信号を選択し、その選択した信号を変換開始信号としてフリップフロップ回路63に送る。センサパターンSrの出力信号は、割込み信号として主制御部51に送られる。
【0132】
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、フリップフロップ回路63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。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。
【0133】
ガルバノミラー駆動回路39b,39c,39dには、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。
【0134】
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。
【0135】
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、ウィンドウコンパレータ61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。
【0136】
なお、図9では省略してあるが、各センサパターンの出力電流を電圧値に変換する電流/電圧変換増幅器や、電流/電圧変換増幅器の出力を2値化する2値化回路などの信号処理回路が設けられている。
【0137】
図9の構成において、センサパターンSpとSoを用いてビーム光の通過位置検知および制御を行なう場合、主制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSpとSoを選択する。同時に、選択回路66,67にセンサ選択信号を送ることにより、積分器42のリセット信号とデジタル/アナログ変換開始信号を選択する。この場合、積分器42のリセット信号はセンサパターンSaとShによって生成され、変換開始信号はセンサパターンSlによって生成される。
【0138】
センサパターンSiとSj、SjとSkを用いてビーム光の通過位置検知および制御を行なう場合、主制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSiとSj、SjとSkのいずれかのペアーを選択する。同時に、選択回路66,67にセンサ選択信号を送ることにより、積分器42のリセット信号とデジタル/アナログ変換開始信号を選択する。この場合、積分器42のリセット信号はセンサパターンSaとSlによって生成され、変換開始信号はセンサパターンSqによって生成される。
【0139】
また、いずれのセンサパターンが選択されても、センサパターンSrの信号出力タイミングで、フリップフロップ回路63に保持された積分器42の積分出力は、主制御部51に読込まれる。
【0140】
なお、既に述べたように、4つのビーム光のうちの1つのビーム光は固定されているため、残りの3つのビーム光を副走査方向に移動するアクチュエータであるガルバノミラーは3つである。すなわち、第2、第3、第4のビーム光用のガルバノミラーは、それぞれ、33b,33c,33dである。
【0141】
次に、図10に示すフローチャートを参照して、第3の実施の形態に係るマルチビーム光学系のビーム光相対位置制御について説明する。
【0142】
まず、固定されたビーム光を所定の値で発光させる(ST101)。すなわち、主制御部51は、たとえば、第1のレーザドライバ32aに所定の指示値を指示し、第1のレーザ発振器31aを所定の値で発光させることにより、第1のビーム光を出力する。このとき、同時にポリゴンミラー35を回転させる。
【0143】
次に、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSpとSoとの差動出力を積分器42に送る。また、選択回路66,67にセンサ選択信号を送信することにより、センサパターンSpとSoとの差分信号を積分する際のリセット信号とアナログ/デジタル変換開始信号を選択する。本ステップによって、主制御部51は、センサパターンSpとSoとの差分出力を取込むことが可能になる。
【0144】
上記設定が終了後、主制御部51は、センサパターンSpとSoとの差分出力を読込む(ST102)。すなわち、基準となる固定ビーム光である第1のビーム光の通過位置を、センサパターンSpとSoとの差分出力を用いて検知する。
以下のステップは、本ステップで検知した第1のビーム光の通過位置を基準として、その他の3つのビーム光の通過位置を所定のピッチ(隣接ビーム光間ピッチが42.3μm)に制御する。
【0145】
次に、移動可能なビーム光を所定の値で発光させる(ST103)。たとえば、主制御部51は、第2のレーザドライバ32bに所定の指示値を指示し、第2のレーザ発振器31bを所定の値で発光させることにより、第2のビーム光を出力する。
【0146】
次に、移動可能なビーム光の通過位置が、センサパターン内を通過するように、ガルバノミラーを動作させて、ビーム光の通過位置を調整する(ST104)。たとえば、センサパターンSpとSoとの差分出力を読込む設定にしておいて、第2のビーム光用のガルバノミラー33bを動作させる。
【0147】
主制御部51は、センサパターンSpとSoとの差分出力をモニタしているため、第2のビーム光の通過位置を把握することができる。まず、センサパターンSpとSoの検知領域内を第2のビーム光が通過するように、ガルバノミラー33bを動作させる。その後、センサパターンSpとSoとの中心近傍を第2のビーム光が通過するように、ガルバノミラー33bを動作させる。なお、本ステップのビーム光通過位置調整には微細な精度は要求されない。
【0148】
次に、ステップST104で粗調整した第2のビーム光を、その通過位置がセンサパターンSkとSjのギャップの中心位置になるよう制御する(ST105)。ステップST104の処理で、第2のビーム光の通過位置は、センサパターンSpとSoの中心近傍に粗調整されている。また、センサパターンSi,Sj,Skは、センサパターンSpとSoのほぼ中心位置に配置されている。したがって、ビーム光の通過位置を大きく変化させることなしに(さらに、時間を要することなく)、センサパターンSkとSjのギャップの中心位置に制御することができる。以下、ステップST105の処理を詳細に説明する。
【0149】
まず、主制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSkとSjとの差動出力を積分器42に入力する。また、選択回路66,67にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSkとSjとの差分信号を積分する際のリセット信号とアナログ/デジタル変換開始信号を選択する。本設定によって、主制御部51は、センサパターンSkとSjとの差分出力を取込むことが可能になる。
【0150】
次に、第2のビーム光用のガルバノミラー33bを動作させて、センサパターンSkとSjのギャップの中心位置に第2のビーム光の通過位置を制御する。ガルバノミラー33bを動作させるためには、まず、主制御部51はD/A変換器45bにデータ(指示値)をセットする。D/A変換器45bによってアナログ化された信号はドライバ46bに入力され、ドライバ46bはD/A変換値に応じた電流をガルバノミラー33bに出力する。ガルバノミラー33bは、ドライバ46bの出力電流値に応じて動作する。したがって、主制御部51は、D/A変換器45bの指示値を変更することによって、ガルバノミラー33bを動作させ、第2のビーム光の通過位置を変更することができる。
【0151】
次に、主制御部51は、ステップST105におけるガルバノミラー33bの設定を保持したまま、再度、センサパターンSpとSoとの差分出力を読込む(ST106)。すなわち、第2のビーム光がセンサパターンSkとSjのギャップの中心位置を通過する場合の、センサパターンSpとSoとの差分出力を読込む。その後、その値(POkj)をメモリ52に記憶する。
【0152】
次に、ステップST106でセンサパターンSkとSjのギャップの中心位置に制御した第2のビーム光を、今度はセンサパターンSjとSiのギャップの中心位置に制御する(ST107)。まず、主制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSjとSiとの差動出力を積分器42に入力する。また、選択回路66,67にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSjとSiとの差分信号を積分する際のリセット信号とアナログ/デジタル変換開始信号を選択する。本設定によって、主制御部51は、センサパターンSjとSiとの差分出力を取込むことが可能になる。
【0153】
次に、第2のビーム光用のガルバノミラー33bを動作させて、センサパターンSjとSiのギャップの中心位置に第2のビーム光の通過位置を制御する(ST105と同様)。
【0154】
次に、主制御部51は、ステップST107におけるガルバノミラー33bの設定を保持したまま、再度、センサパターンSpとSoとの差分出力を読込む(ST108)。すなわち、第2のビーム光がセンサパターンSjとSiのギャップの中心位置を通過する場合の、センサパターンSjとSiとの差分出力を読込む。その後、その値(POji)をメモリ52に記憶する。
【0155】
次に、主制御部51は、ステップST106でメモリ52に記憶した値POkjと、ステップST108でメモリ52に記憶した値POjiとの差を演算する(ST109)。センサパターンSkとSjの中心位置とセンサパターンSjとSiの中心位置との間のピッチは、42.3μmであるため、ステップST105(ST106)からST107(ST108)にビーム光を移動させた場合の移動距離は42.3μmに相当する。したがって、本ステップで演算したPOkjとPOjiとの差は、センサパターンSpとSoとの差分出力で、ビーム光の通過位置を検知する場合の、ビーム光の移動距離(42.3μm)に相当する値である。
【0156】
次に、固定ビーム光の通過位置(第1のビーム光の通過位置)と移動可能なビーム光の通過位置(たとえば、第2のビーム光の通過位置)とのピッチを42.3μmに制御する(ST110)。本ステップの処理では、センサパターンSpとSoとの差分出力を使用する。
【0157】
すなわち、固定ビーム光である第1のビーム光の通過位置は、ステップST102で検知済みである。したがって、移動可能なビーム光である第2のビーム光を、第1のビーム光に対して42.3μmのピッチとなるように、ガルバノミラー33bを動作させることにより、第2のビーム光の通過位置を制御する。
【0158】
すなわち、ステップST102で記憶した値と、第2のビーム光の通過位置を表わすセンサパターンSpとSoとの差分出力との差が、ステップST109で求めた値(POkj−POji)となるように、第2のビーム光の通過位置を変更するものである。
【0159】
以上説明した動作によって、第1のビーム光と第2のビーム光の通過位置は42.3μmのピッチに制御される。また、第3、第4のビーム光についても、上記同様な動作を行なうことにより、各ビーム光は42.3μmのピッチに制御される。
【0160】
次に、第4の実施の形態について説明する。
【0161】
第4の実施の形態は、たとえば、図11に示すように、図8に示したビーム光検知装置38において、ビーム光の相対位置検知用のセンサパターンSp,Soをビーム光の走査方向に対して下流側に配設したものである(図8では上流側に配設されている)。すなわち、センサパターンSp,SoとセンサパターンSi,Sj,Skの配設位置を入替えたものであり、その他の構成は図8と同様である。
【0162】
次に、第5の実施の形態について説明する。
【0163】
一般に、マルチビーム光学系の場合、複数のビーム光を使用しているため、ビーム光通過位置制御の際にビーム光相互の光量が異なると、所望の制御精度を維持することが困難になる場合がある。そのため、ビーム光通過位置制御の際には、ビーム光の光量制御を実行し、ビーム光相互の光量を揃える動作を行なう。
【0164】
ところが、複写速度の向上に伴う小径ポリゴンミラーの採用や、コストダウンによる安価なレンズの採用に伴って、ビーム光検知装置の位置でのビーム光の状態が悪化し(ビーム光のけられ等が発生)、ビーム光ごとに光量が異なる現象が生じ、従来のビーム光通過位置制御では、所望の制御精度を維持することが困難になってきている。
【0165】
そこで、第5の実施の形態では、各ビーム光の光量を測定(検知)し、その光量の比に応じた補正係数を使用することによって、ビーム光のけられ等の影響を受けず、所望のビーム光通過位置制御精度を達成できるようにしたものである。
【0166】
図12は、第5の実施の形態で用いるビーム光検知装置38の構成を模式的に示している。このビーム光検知装置38は、図8や図11で説明したビーム光検知装置38と基本的な構成は同じであるが、以下の点が異なっている。
【0167】
すなわち、このビーム光検知装置38の特徴は、センサパターンSgを有する点である。センサパターンSgは、ポリゴンミラー35によって走査されるビーム光の光量(パワー)を測定するためのパターンで、ビーム光の走査方向と直交する方向に長い形状に構成されており、センサパターンSbとShとの間に配設されている。
【0168】
センサパターンSgは、その他のセンサパターンと同様に、光検知部材であるフォトダイオードから構成されており、ビーム光の照射に伴い、その光量に比例した電流を出力する。
【0169】
図13は、図12に示したビーム光検知装置38を用いた場合のビーム光検知装置出力処理回路40とその周辺部の構成を示している。基本構成は、前述した図9と同様であり、図9と異なる部分についてだけ説明する。
【0170】
センサパターンSgの出力信号は、電流/電圧変換増幅器68によって電圧値に変換された後、選択回路41に入力される。差動増幅器68は、主制御部51から増幅率が設定できる構成となっている。
【0171】
なお、図13では、積分器42およびウィンドウコンパレータ61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69および変換開始信号生成回路70である。
【0172】
リセット信号生成回路69には、センサパターンSa,Sb,Sh,Slの各出カ信号がそれぞれ入力されている。このうち、2つのセンサパターンの各出力信号から積分器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。
【0173】
また、変換開始信号生成回路70には、センサパターンSh,Sl,Sqの各出カ信号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。選択された信号は、変換開始信号としてフリップフロップ回路63に入力される。
【0174】
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69,70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。
【0175】
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ようになっている。
【0176】
なお、図13では省略してあるが、各センサパターンの出力電流を電圧値に変換する電流/電圧変換増幅器や、電流/電圧変換増幅器の出力を2値化する2値化回路などの信号処理回路が設けられている。
【0177】
図13の構成において、ビーム光の光量を測定する際、主制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSgの出力を選択し、積分器42に入力する。
【0178】
また、リセット信号生成回路69では、主制御部51からのセンサ選択信号により、センサパターンSa,Sbの出力が選択され、センサパターンSa,Sbの出力によって積分器42のリセット信号が生成され、積分器42のリセットを行なう。
【0179】
一方、変換開始信号生成回路70では、主制御部51からのセンサ選択信号により、センサパターンShの出力が選択され、変換開始信号としてフリップフロップ回路63に入力される。
【0180】
次に、図14に示すフローチャートを参照して、第5の実施の形態に係るマルチビーム光学系のビーム光相対位置制御について説明する。
【0181】
まず、固定されたビーム光を所定の値で発光させる(ST120)。すなわち、主制御部51は、たとえば、第1のレーザドライバ32aに所定の指示値を指示し、第1のレーザ発振器31aを所定の値で発光させることにより、第1のビーム光を出力する。このとき、同時にポリゴンミラー35を回転させる。
【0182】
次に、主制御部51は、ビーム光の光量を測定するために、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSgの出力を選択する。また、同時にリセット信号生成回路69および変換開始信号生成回路70にもセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSg用の信号を選択する。
【0183】
これらの動作によって、主制御部51は、センサパターンSgの出力を取込むことが可能になる。すなわち、第1のビーム光がセンサパターンSg上を通過すると、主制御部51はその出力を取込み、第1のビーム光の光量としてメモリ52に記憶する(ST121)。
【0184】
次に、主制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSpとSoとの差動出力を積分器42に送る。また、リセット信号生成回路69では、主制御部51からのセンサ選択信号により、センサパターンSaとSlが選択され、リセット信号が生成される。さらに、変換開始信号生成回路70では、主制御部51からのセンサ選択信号により、センサパターンSqが選択され、変換開始信号として使用される。
【0185】
これらの動作によって、主制御部51は、センサパターンSoとSpの差分出力を取込むことが可能になる。すなわち、第1のビーム光のセンサパターンSpとSo上での通過位置を検知し、メモリ52に記憶する(ST122)。
【0186】
次に、移動可能なビーム光を所定の値で発光させる(ST123)。たとえば、主制御部51は、第2のレーザドライバ32bに所定の指示値を指示し、第2のレーザ発振器31bを所定の値で発光させることにより、第2のビーム光を出力する。
【0187】
次に、移動可能なビーム光(第2のビーム光)の通過位置が、センサパターンSg上を通過するように、第2のビーム光用のガルバノミラー33bを動作させて、第2のビーム光の通過位置を調整する(ST124)。
【0188】
次に、第2のビーム光の光量を測定するために、主制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSgの出力を選択して、第2のビーム光の光量を測定し、その光量をメモリ52に記憶する(ST125)。
【0189】
次に、移動可能な第2のビーム光を、センサパターンSkとSjのギャップの中心位置に制御する(ST126)。このステップの動作は、前述の図10におけるステップST105と同様の動作である。
【0190】
次のステップST127も、前述の図10におけるステップST106と同様の動作である。
【0191】
次に、移動可能な第2のビーム光を、センサパターンSjとSlのギャップの中心位置に制御する(ST128)。このステップの動作は、前述の図10におけるステップST107と同様の動作である。
【0192】
次のステップST129も、前述の図10におけるステップST108と同様の動作である。
【0193】
次に、ステップST127とST130でメモリ52に記憶した値POkjとPOjiとの差を演算する(ST130)。このステップの動作は、前述の図10におけるステップST109と同様の動作である。
【0194】

【0195】
次に、主制御部51は、補正係数αを演算する。補正係数αは、ステップST121とST125で測定した、第1のビーム光の光量と第2のビーム光の光量との比である。たとえば、第1のビーム光の光量をP1、第2のビーム光の光量をP2とすると、α=P1/P2である。次に、求めた補正係数αをステップST130で求めた値に乗じることにより、ステップST130で求めた値を補正する(ST131)。
【0196】
すなわち、第2のビーム光の光量が第1のビーム光の光量に比較して大きい場合には、(POkj−POji)が所定の値よりも大きくなり、この値に基づいてビーム光通過位置制御を実行した場合には、ビーム光間のピッチが所望の値よりも大きくなる。また、第2のビーム光の光量が第1のビーム光の光量よりも小さい場合には、(POkj−POji)が所定の値よりも小さくなるため、ビーム光間のピッチが所望の値よりも小さくなる問題が生じる。
【0197】
そのため、本ステップST131で、ビーム光の光量の比を演算して、その値で(POkj−POji)の値を補正するのである。
【0198】
・ST132
次のステップST132は、前述の図10におけるステップST110とほとんど同様の動作であるが、ステップST131で求めた補正された値を使用する点だけが異なる。
【0199】
次に、第6の実施の形態について説明する。
【0200】
第6の実施の形態は、補正係数αをセンサパターンの出力(POkj−POji)にフィードバックするのではなく、ビーム光の光量にフィードバックする点に特徴がある。
【0201】
すなわち、主制御部51は、固定ビーム光(第1のビーム光)の光量と移動可能なビーム光(第2のビーム光)の光量との比を演算し、たとえば、第2のビーム光の光量が第1のビーム光の光量よりも大きな場合には、第2のビーム光をαの光量で発光させて、図10に示した制御を実行する。また、第2のビーム光の光量が第1のビーム光の光量よりも小さな場合には、第2のビーム光を1/α倍の光量で発光させて、図10に示した制御を実行する。
【0202】
このようにしても、上述した第5の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0203】
次に、第7の実施の形態について説明する。
【0204】
第7の実施の形態は、前述した第1の実施の形態において、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2,S3を兼用することにより、ビーム光通過位置検知機能の外に、ビーム光の光量を検知するビーム光量検知機能を持たせたものである。
【0205】
図15は、第7の実施の形態で用いるビーム光検知装置38と、その出力処理回路40のビーム光量検知部分の構成を示している。基本的な構成は、図4および図5と同様であるが、センサパターンS2,S3の各出力信号を加算器71で加算して積分器42に入力する点が異なっている。
【0206】
このような構成において、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は電流を出力し、図示しない電流/電圧変換増幅器によって電圧値に変換される。変換された電圧(アナログ信号)は、図示しない2値化回路によって2値化された後、リセット信号(クリア信号)として積分器42およびフリップフロップ回路63に入力される。積分器42は、リセット信号によってリセットされ、フリップフロップ回路63はクリア信号によってクリアされる。
【0207】
続いて、ビーム光がセンサパターンS2,S3を通過すると、センサパターンS2,S3は電流を出力する。センサパターンS2,S3の各出力電流は、図示しない電流/電圧変換増幅器によって電圧値に変換された後、加算器71に入力される。すなわち、センサパターンS2,S3の各出力信号は、加算器71によって加算される。
【0208】
加算器71の出力信号は積分器42に入力され、積分される。積分器42の出力信号は、ウィンドウコンパレータ61に入力され、デジタル信号化される。ウィンドウコンパレータ61の出力信号は、図示しない2値化回路によって2値化されたセンサパターンS4の出力信号の前縁で、フリップフロップ回路63に保持される。主制御部51は、2値化されたセンサパターンS4の出力信号の後縁で、フリップフロップ回路63の出力信号を取込む。
【0209】
センサパターンS2,S3は、ほぼ同じ形状をしており、所定の間隔を置いて対称配設されている。図7で既に説明したように、ビーム光がセンサパターンS2上を通過する距離とセンサパターンS3上を通過する距離とを加算した距離は、ビーム光の通過位置に関わらず、常にほぼ一定である。すなわち、センサパターンS2,S3の各出力信号を加算すれば、センサパターンS2,S3はほぼ長方形の1つのセンサパターンとみなすことができる。すなわち、図12の光量検知用のセンサパターンSg相当の機能を有する。
【0210】
図16は、センサパターンS1〜S4上をビーム光が通過する際の要部の出力信号を示したものである。
【0211】
光量POW1のビーム光が、図示した実線矢印の位置を通過する場合には、センサパターンS2,S3の各出力信号はS2−1、S3−1となる。そのときの加算器71の出力はADD−1となり、積分器42によって出力ADD−1を積分すると、積分出力Vp1が得られる。
【0212】
次に、光量POW1の2倍の光量を有する光量POW2のビーム光(POW2=POW1×2)が、図示した実線矢印の位置を通過する場合には、センサパターンS2,S3の各出力信号はS2−2、S3−2となる。センサパターンS2,S3はフォトダイオードで形成されているため、照射される光量に比例した信号を出力する。
【0213】
すなわち、出力信号S2−2、S3−2の振幅は、出力信号S2−1とS3−1のほぼ2倍である。また、そのときの加算器71の出力信号はADD−2となり、積分器42によって出力信号ADD−2を積分すると、積分出力Vp2が得られる(Vp2=Vp1×2)。
【0214】
また、光量POW1の1/2倍の光量を有する光量POW3のビーム光(POW3=POW1×1/2)が、図示した実線矢印の位置を通過する場合には、センサパターンS2,S3の各出力信号はS2−3、S3−3となる。センサパターンS2,S3は、照射される光量に比例した信号を出力するため、出力信号S2−3、S3−3の各振幅は、出力信号S2−1とS3−1のほぼ1/2倍である。
【0215】
また、そのときの加算器71の出力信号はADD−3となり、積分器42によって出力信号ADD−3を積分すると、その積分出力Vp3が得られる(Vp3=Vp1×1/2)。
【0216】
このように、センサパターンS2,S3の各出力信号を加算することによって、センサパターンS2,S3上を通過するビーム光の光量を検知することができる。
【0217】
次に、第8の実施の形態について説明する。
【0218】
第8の実施の形態は、前述した第3の実施の形態において、ビーム光検知装置38のセンサパターンSp,Soを兼用することにより、ビーム光通過位置検知機能の外に、ビーム光の光量を検知するビーム光量検知機能を持たせたものである。
【0219】
図17は、第8の実施の形態で用いるビーム光検知装置出力処理回路40とその周辺部の構成を示している。基本的な構成は、図9や図13と同様であるが、センサパターンSp,Soの各出力信号を加算器71で加算して選択回路41に入力する点が異なっている。そして、ビーム光の光量検知モード時、主制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、加算器71の出力を選択して積分器42に入力するようになっている。
【0220】
なお、ビーム光の光量検知動作は、前述した第7の実施の形態で説明した動作と同様であるので、その説明は省略する。
【0221】
次に、第9の実施の形態について説明する。
【0222】
第9の実施の形態は、ビーム光通過位置調整および制御を円滑に実行するための、固定ビーム光通過位置のモニタ(監視)に関するものである。
【0223】
ビーム光をその走査方向と直交する方向に移動させるビームアクチュエータを持たない固定ビーム光は、工場出荷時の調整といった初期的な調整以降は、新たに調整することはない。しかし、温度や振動あるいは各部の経年変化によって、固定ビーム光の通過位置は、初期調整位置から徐々にずれていく。
【0224】
第1〜第8の実施の形態で説明したビーム光通過位置の相対位置制御は、上記問題に対応すべく、固定ビーム光以外のビーム光にアクチュエータを設けて、長期的に移動していく固定ビーム光に対して所望のピッチを維持するように制御する方法である。
【0225】
ところが、ビーム光相対位置検知センサ(センサパターンSp,So)のエッジ部では、フォトダイオードの出力がリニアでない場合が多い。また、ビーム光検知装置出力処理回路40を構成するオペアンプのオフセット電圧などによって、センサパターンSpとSoのエッジ部にはビーム光通過位置の変化を検知できない領域が生じる。すなわち、センサパターンSpとセンサパターンSoの全領域でビーム光の通過位置を検知することができなくなる。
【0226】
したがって、固定ビーム光の通過位置が上記領域まで変化した場合には、ビーム光通過位置制御が実行できず、各ビーム光間の所望のピッチに制御することができなくなる。
【0227】
そこで、第9の実施の形態では、固定ビーム光のビーム光通過位置をモニタするセンサを設けて、固定ビーム光の通過位置が、ビーム光相対位置検知センサ(センサパターンSp,So)の非検知領域に近づいたら、それを検知して警告を発するとともに、サービスマンコールを促し、非検知領域に入ったら本装置の動作を停止するようにしたものである。
【0228】
図18は、第9の実施の形態で用いるビーム光検知装置38の構成を模式的に示している。このビーム光検知装置38は、図8や図11で説明したビーム光検知装置38と基本的な構成は同じであるが、以下の点が異なっている。
【0229】
すなわち、このビーム光検知装置38の特徴は、センサパターンSs,Svを有する点である。センサパターンSs,Svは、固定ビーム光を検知するためのパターンで、ビーム光の走査方向と直交する方向において、ビーム光相対位置検知センサであるセンサパターンSp,Soよりも、やや外側に配設されている。
これは、検知領域としてセンサパターンSp,Soよりも外側の領域をカバーするためである。
【0230】
センサパターンSs,Svは、その他のセンサパターンと同様に、光検知部材であるフォトダイオードから構成されており、ビーム光の照射に伴い、その光量に比例した電流を出力する。
【0231】
符号P10〜P16は、固定ビーム光BMの通過位置を表わしたものであり、それぞれ以下の意味を持つものとする。
【0232】
・P10,P14:センサパターンSp,Soの検知可能領域
・P12,P15:検知可能領域と検知不可能領域との境界
・P13,P16:検知不可能領域
固定ビーム光の通過位置がP12あるいはP15の場合には、前者はセンサパターンSvが信号を出力し、後者はセンサパターンSsが信号を出力することから、ビーム光の位置が検知できる。これらいずれかの位置を固定ビーム光が通過した場合、主制御部51は、コントロールパネル53上の表示器などに警告を表示する。
【0233】
また、固定ビーム光の通過位置がP13あるいはP16の場合、主制御部51は、コントロールパネル53上の表示器などに検知不可能領域(制御不能状態)であることを表示し、本装置の動作を停止する。
【0234】
図19は、第9の実施の形態の変形例で用いるビーム光検知装置38の構成を模式的に示している。前述した図18のビーム光検知装置38と異なる点は、センサパターンSs,Svの間に、さらに固定ビーム光を検知するためのセンサパターンSt,Suを設けたものである。この変形例のポイントは、固定ビーム光の通過位置を常にモニタできる点である。
【0235】
図20は、図19に示したビーム光検知装置38を用いた場合の、シングルビーム光学系におけるビーム光検知装置出力処理回路40のビーム光モニタ部分の構成を示している。基本的な構成は、図5や図15と同様であるが、センサパターンSs,Svの各出力信号を差動増幅器72に入力し、その差動出力を選択回路41に入力するとともに、センサパターンSt,Suの各出力信号を差動増幅器73に入力し、その差動出力を選択回路41に入力し、選択回路41で選択した信号を積分器42に入力する点が異なっている。
【0236】
このような構成おいて、ビーム光がセンサパターンSb上を通過すると、センサパターンSbは電流を出力し、図示しない電流/電圧変換増幅器によって電圧値に変換される。変換された電圧(アナログ信号)は、図示しない2値化回路によって2値化された後、リセット信号(クリア信号)として積分器42およびフリップフロップ回路63に入力される。積分器42は、リセット信号によってリセットされ、フリップフロップ回路63はクリア信号によってクリアされる。
【0237】
続いて、ビーム光がセンサパターンSs〜Svを通過すると、ビーム光が通過したセンサパターンは電流を出力する。この場合、センサパターンSs,Svの各出力電流は、図示しない電流/電圧変換増幅器によって電圧値に変換された後、差動増幅器72に入力される。差動増幅器72の出力は、選択回路41を介して積分器42に入力され、積分される。積分器42の出力信号は、ウィンドウコンパレータ61に入力され、デジタル信号化される。
【0238】
一方、センサパターンSt,Suの各出力電流は、図示しない電流/電圧変換増幅器によって電圧値に変換された後、差動増幅器73に入力される。差動増幅器73の出力は、選択回路41を介して積分器42に入力され、積分される。積分器42の出力信号は、ウィンドウコンパレータ61に入力され、デジタル信号化される。
【0239】
ウィンドウコンパレータ61の出力信号は、図示しない2値化回路によって2値化されたセンサパターンSlの出力信号の前縁で、フリップフロップ回路63に保持される。主制御部51は、2値化されたセンサパターンSlの出力信号の後縁で、フリップフロップ回路63の出力信号を取込む。
【0240】
図21は、固定ビーム光通過位置検知センサ(センサパターンSs〜Sv)のビーム光通過位置と積分出力との関係を示している。図中のビーム光通過位置を示す符号Pa〜Pgはそれぞれ以下の意味を持つものとする。
【0241】
・Pa,Pg:検知不可能領域
・Pb,Pf:検知可能領域と検知不可能領域の境界
・Pc,Pe:センサパターンSp,Soの検知可能領域
・Pd:センサパターンSp,Soの検知可能領域(中心位置)
固定ビーム光の通過位置をモニタする場合、主制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、差動増幅器73の出力を積分器42に入力し、その出力を読取る。この読取った値がVlow 〜Vupであれば、検知可能領域である確率が高い。
【0242】
次に、主制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、差動増幅器72の出力を積分器42に入力し、その出力を読取る。この読取った値がVrefの近傍であれば、固定ビーム光は検知不可能領域内にある。
【0243】
一方、差動増幅器72の積分出力がVrefの近傍でない場合、たとえば、Vumの場合には、固定ビーム光の通過位置は検知可能領域と検知不可能領域との境界(Pb)である。また、差動増幅器72の積分出力がVlmの場合にも、検知可能領域と検知不可能領域との境界(Pf)である。これらいずれかの位置を固定ビーム光が通過した場合、主制御部51はコントロールパネル53の表示器などに警告を表示する。
【0244】
また、差動増幅器73の積分出力がVrefの近傍の場合、主制御部51は続いて差動増幅器72の積分出力を読取る。読取った値がVrefの近傍の場合には、固定ビーム光の通過位置はPbである。
【0245】
一方、差動増幅器72の積分出力がVupやVlow の場合には、固定ビーム光の通過位置は検知不可能領域であるため、主制御部51はコントロールパネル53の表示器などに検知不可能領域(制御不能状態)であることを表示し、本装置の動作を停止する。
【0246】
図22は、図19に示したビーム光検知装置38を用いた場合の、マルチビーム光学系におけるビーム光検知装置出力処理回路40とその周辺部の構成を示している。なお、構成は、図9や図20と同様であるので説明は省略する。また、ビーム光のモニタ動作は、上述したシングルビーム光学系における動作と同様であるので、その説明は省略する。
【0247】
次に、第10の実施の形態について説明する。
【0248】
第10の実施の形態は、ビーム光検知装置出力処理回路40におけるオフセット検知よび制御に関するものである。
【0249】
従来のビーム光検知装置は、図23に示すように、通常のビーム光通過位置検知モードとオフセット検知モードの積分時間を等しくするために、積分時間のタイミングを生成するためのセンサパターンSh,Sl,Sqを、それらの距離(間隔)L1,L2が等しくなるように配設していた。なお、オフセット検知よび制御の詳細は、たとえば、特開平10−142535号公報(特願平8−305006号)に述べられているので、それを参照されたい。
【0250】
ビーム光通過位置検知モードとオフセット検知モードとの関係について、下記表1に示す。
【0251】
【表1】
Figure 0004567829
【0252】
ところが、昨今の複写速度の高速化に伴い、ビーム光の走査速度が高速化され、ビーム光検知装置でのセンサパターンの配置に余裕がなくなり、上記距離L1とL2を等距離に配置できなくなってきた。また、ビーム光検知装置の多機能化に伴い、センサパターンの数が増加することで、やはり距離L1とL2を等距離に配置できなくなってきた。
【0253】
そこで、第10の実施の形態では、ビーム光通過位置検知モードとオフセット検知モードの積分時間を等しくする必要がないために、積分時間のタイミングを生成するためのセンサパターンSh,Sl,Sqを、それらの距離L1,L2が等しくなるように配置する必要がないようにしたものである。
【0254】
図24は、第10の実施の形態で用いるビーム光検知装置38の構成を模式的に示している。基本的な構成は図8や図11と同様であるが、ビーム光通過位置検知モードとオフセット検知モードのタイミングを生成するためのセンサパターンSh,Sl,Sqを、それらの距離(間隔)L1,L2が等しくない(図24ではL1<L2)ように配設している点が異なる。すなわち、ビーム光通過位置検知モードとオフセット検知モードの積分時間は異なる。
【0255】
以下、第10の実施の形態に係るオフセット検知について、図25に示すフローチャートを参照して説明する。なお、本例では、代表して、オフセット検知の対象となるセンサパターンをSk,Sj(第1のビーム光aの通過位置検知部)として説明する。また、ビーム光検知装置出力処理回路40は図9と同様であるので、以下の説明では図9を参照するものとする。
【0256】
まず、制御部51は、ビーム光検知装置出力処理回路40における第1のビーム光aの通過位置検知部を選択する。すなわち、制御部51は、選択回路41にセンサ選択信号を送ることにより、センサパターンSk,Sjを選択し、その差分出力を積分器42に入力する(ST160)。
【0257】
次に、制御部51は、オフセット検知モードを選択する。すなわち、制御部51は、センサパターンSa,Slを選択することによって、積分器42のリセット信号が生成される。また、センサパターンSqの出力信号が変換開始信号として選択される(ST161)。すなわち、オフセット検知モード時の積分区間は、センサパターンSlとSqとの間となる。
【0258】
次に、制御部51は、第1のビーム光aを強制発光させるとともに、ポリゴンミラー35を回転させる(ST162)。
【0259】
次に、制御部51は、ステップST163〜ST167の処理を実行することにより、第1のビーム光aの通過位置検知部(電流/電圧変換増幅器、差動増幅器、積分器など)のオフセット値を読取る。この読取ったオフセット値をVosa とする。なお、図25の例では、オフセット値は閾値で得られる構成であるが、説明を簡単にするため、オフセット値はアナログ電圧Vosa で得られるものとする。
【0260】
ところが、オフセット値Vosa は、積分区間であるセンサパターンSl,Sq間で得られた値であるため、実際のオフセット値より、その絶対値は大きくなる(L1<L2のため)。そこで、補正係数β=L1/L2をオフセット値Vosa に乗算することにより、オフセット値を補正する(ST168)。したがって、補正後のオフセット値Vaは、Va=Vosa ×β=Vosa (L1/L2)となる。
【0261】
すなわち、積分時間が異なることによるオフセット値の相違を、積分区間を形成しているセンサパターンの距離の比で補正するものである。
【0262】
また、オフセット検知の精度を向上させるため、ビーム光がセンサパターンShとSlとの間を通過する時間(Tgl)とセンサパターンSlとSqとの間を通過する時間(Tlq)を測定して、その比を補正係数としてもよい。そのときの補正係数γは、γ=Tgl/Tlqとなる。なお、補正後のオフセット値は、Va=Vosa ×γ=Vosa ×(Tgl/Tlq)となる。
【0263】
次に、制御部51は、補正後のオフセット値をメモリ52に記憶する(ST169)。
【0264】
なお、オフセット補正したビーム光通過位置制御ルーチンの一例を図26に示す。
【0265】
図27は、いままで説明した各実施の形態におけるビーム光検知装置38の各機能を1つのビーム光検知装置38に持たせた場合のビーム光検知装置38の構成例を示しており、このように構成しても何らかまわない。
【0266】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、ビーム光検知装置におけるビーム光通過位置検知用のセンサパターンを、ビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、ビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方のセンサパターンの出力が増加方向に連続的に変化し、他方のセンサパターンの出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対のセンサパターンによつて構成し、これら一対のセンサパターンの各出力の差により、ビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知するようにしたので、1つのセンサパターンで構成したものに対して2倍の出力を得ることが可能で、検知精度が向上し、広いダイナミツクレンジでビーム光の相対的な通過位置を正確に検知でき、高精度のビーム光通過位置制御が可能になる。
【0267】
また、ビーム光の光量を検知し、この検知した光量の比に応じた補正係数を用いて、ビーム光通過位置検知用のセンサパターンの出力を補正することにより、ビーム光のけられなどの影響を受けず、所望のビーム光通過位置制御を高精度に行なうことができる。
【0268】
また、ビーム光通過位置検知用の一対のセンサパターンの各出力を加算してビーム光の光量を検知するようにして、ビーム光通過位置検知用のセンサパターンと光量検知用のセンサパターンとを共通化することにより、ビーム光検知装置とその出力処理回路を簡素化することができ、その他のセンサパターンの配置の自由度が増し、最適な配置に近付けることが可能となる。
【0269】
また、基準となるビーム光の通過位置をモニタ(監視)するセンサパターンを設けることにより、ビーム光の相対的な通過位置制御が可能か否かを判定し、警告することができる。
【0270】
また、ビーム光通過位置検知モード時の積分時間とオフセット検知モード時の積分時間との比で、検知したオフセット値を補正することにより、ビーム光の走査速度の高速化に対処でき、かつ、センサパターン配置の自由度が増す。
【0271】
さらに、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。
【0272】
これらにより、特にデジタル複写機などの画像形成装置において、出力画像の高画質化を実現することができる。
【0273】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、広いダイナミックレンジでビーム光の相対的な通過位置を正確に検知でき、高精度のビーム光通過位置制御が可能となるビーム光走査装置を提供できる。
【0274】
また、本発明によれば、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通過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。
【0275】
また、本発明によれば、ビーム光のけられなどの影響を受けず、所望のビーム光通過位置制御を高精度に行なうことができるビーム光走査装置を提供できる。
【0276】
また、本発明によれば、ビーム光通過位置検知手段とビーム光の光量検知手段とを共通化することができるビーム光走査装置を提供できる。
【0277】
また、本発明によれば、ビーム光の通過位置制御が可能か否かを判定し、警告することができるビーム光走査装置を提供できる。
【0278】
さらに、本発明によれば、ビーム光の走査速度の高速化に対処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】第1の実施の形態に係る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のビーム光検知装置を用いた場合のビーム光検知装置出力処理回路の要部を示すブロック図。
【図6】ビーム光の通過位置によるセンサパターンの出力、差動増幅器の出力、および、積分器の出力を示す図。
【図7】ビーム光の通過位置と積分器の積分出力との関係を示すグラフ。
【図8】第3の実施の形態に係るビーム光検知装置の構成を模式的に示す構成図。
【図9】図8のビーム光検知装置を用いた場合のビーム光検知装置出力処理回路とその周辺部の構成を示すブロック図。
【図10】第3の実施の形態に係るマルチビーム光学系のビーム光相対位置制御について説明するフローチャート。
【図11】第4の実施の形態に係るビーム光検知装置の構成を模式的に示す構成図。
【図12】第5の実施の形態に係るビーム光検知装置の構成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場合のビーム光検知装置出力処理回路とその周辺部の構成を示すブロック図。
【図14】第5の実施の形態に係るマルチビーム光学系のビーム光相対位置制御について説明するフローチャート。
【図15】第7の実施の形態に係るビーム光検知装置とその出力処理回路のビーム光量検知部分の構成を示すブロック図。
【図16】センサパターン上をビーム光が通過する際の要部の出力信号を示す図。
【図17】第8の実施の形態で用いるビーム光検知装置出力処理回路とその周辺部の構成を示すブロック図。
【図18】第9の実施の形態に係るビーム光検知装置の構成を模式的に示す構成図。
【図19】第9の実施の形態の変形例で用いるビーム光検知装置の構成を模式的に示す構成図。
【図20】図19のビーム光検知装置を用いた場合のシングルビーム光学系におけるビーム光検知装置出力処理回路のビーム光モニタ部分の構成を示すブロック図。
【図21】固定ビーム光通過位置検知センサのビーム光通過位置と積分出力との関係を示すグラフ。
【図22】図19のビーム光検知装置を用いた場合のマルチビーム光学系におけるビーム光検知装置出力処理回路とその周辺部の構成を示すブロック図。
【図23】従来のビーム光検知装置の構成例を模式的に示す構成図。
【図24】第10の実施の形態に係るビーム光検知装置の構成を模式的に示す構成図。
【図25】オフセット検知の流れを説明するフローチャート。
【図26】オフセット補正したビーム光通過位置制御ルーチンを説明するフローチャート。
【図27】各実施の形態におけるビーム光検知装置の各機能を1つのビーム光検知装置に持たせた場合のビーム光検知装置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、S1,S4……センサパターン、S2,S3……センサパターン(光検知部材)、Sp,So……センサパターン(光検知部材)、Si〜Sk……センサパターン(光検知部材)、Ss〜Sv……センサパターン(ビーム光通過位置監視用検知手段)、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、41,66,67……選択回路、42……積分器(積分手段)、51……主制御部(制御手段)、52……メモリ、60,64,65,72,73……差動増幅器、61……ウィンドウコンパレータ(変換手段)、69……リセット信号生成回路、70……変換開始信号生成回路、71……加算器。

Claims (15)

  1. ビーム光を出力するビーム光発生手段と、
    このビーム光発生手段から出力されたビーム光を被走査面に向けて反射し、前記ビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査されるビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき前記走査手段により走査されるビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に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。
  2. 複数の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、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき前記走査手段により走査される複数のビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に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。
  3. 複数の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、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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から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離れた第1の通過目標を含む領域上に配設され、前記複数のビーム光が前記第1の通過目標を通過していることを確認するための第1の位置確認手段と、
    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第2の通過目標を含む領域上に配設され、前記複数のビーム光が前記第2の通過目標を通過していることを確認するための第2の位置確認手段と、
    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前記複数のビーム光の走査方向と直交する方向に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と、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との第1の差分を演算する演算手段と、
    前記複数のビーム光のうち第1のビーム光および第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間の第2の差分が前記第1の差分と等しくなるよう、前記ビーム光通過位置変更手段を用いて前記第2のビーム光の通過位置を変更する変更制御手段と
    を具備したことを特徴とするビーム光走査装置。
  4. 複数の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、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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から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離れた第1の通過目標を含む領域上に配設され、前記複数のビーム光が前記第1の通過目標を通過していることを確認するための第1の位置確認手段と、
    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第2の通過目標を含む領域上に配設され、前記複数のビーム光が前記第2の通過目標を通過していることを確認するための第2の位置確認手段と、
    前記ビーム光通過位置検知手段から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離れて配設され、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の光量を検知するビーム光量検知手段と、
    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前記複数のビーム光の走査方向と直交する方向に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と、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との第1の差分を演算する演算手段と、
    前記ビーム光量検知手段の出力に基づき、前記複数のビーム光のうち第1のビーム光および第2のビーム光の光量の比を求め、この求めた光量の比を用いて、前記第2のビーム光が前記第1および第2の通過目標を通過することにより得られる前記第1の差分を補正する補正手段と、
    前記第1のビーム光および第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間の第2の差分が前記補正手段により補正された第1の差分と等しくなるよう、前記ビーム光通過位置変更手段を用いて前記第2のビーム光の通過位置を変更する変更制御手段と
    を具備したことを特徴とするビーム光走査装置。
  5. 複数の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、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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から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離れた第1の通過目標を含む領域上に配設され、前記複数のビーム光が前記第1の通過目標を通過していることを確認するための第1の位置確認手段と、
    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第2の通過目標を含む領域上に配設され、前記複数のビーム光が前記第2の通過目標を通過していることを確認するための第2の位置確認手段と、
    前記ビーム光通過位置検知手段から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離れて配設され、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の光量を検知するビーム光量検知手段と、
    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前記複数のビーム光の走査方向と直交する方向に変更するビーム光通過位置変更手段と、
    前記ビーム光量検知手段の出力に基づき各ビーム光の光量の比を求め、この求めた光量の比に基づき前記複数のビーム光の光量が所定値となるよう前記複数のビーム光発生手段を制御するビーム光制御手段と、
    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と、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との第1の差分を演算する演算手段と、
    前記複数のビーム光のうち第1のビーム光および第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間の第2の差分が前記第1の差分と等しくなるよう、前記ビーム光通過位置変更手段を用いて前記第2のビーム光の通過位置を変更する変更制御手段と
    を具備したことを特徴とするビーム光走査装置。
  6. 前記ビーム光通過位置検知手段は、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知することを特徴とする請求項4または請求項5記載のビーム光走査装置。
  7. ビーム光を出力するビーム光発生手段と、
    このビーム光発生手段から出力されたビーム光を被走査面に向けて反射し、前記ビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査されるビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなるビーム光検知手段と、
    このビーム光検知手段の一対の光検知部材の各出力を加算し、この加算結果により前記走査手段によって走査されるビーム光の光量を検知するビーム光量検知手段と、
    このビーム光量検知手段により検知されたビーム光の光量に基づき、ビーム光の光量が所定値となるよう前記ビーム光発生手段を制御するビーム光制御手段と、
    前記ビーム光検知手段の一対の光検知部材の各出力の差を求め、この求めた一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき前記走査手段により走査されるビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に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。
  8. 複数の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、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなるビーム光検知手段と、
    このビーム光検知手段の一対の光検知部材の各出力を加算し、この加算結果により前記走査手段によって走査される複数のビーム光の光量を検知するビーム光量検知手段と、
    このビーム光量検知手段により検知された複数のビーム光の光量に基づき、複数のビーム光の光量が所定値となるよう前記複数のビーム光発生手段を制御するビーム光制御手段と、
    前記ビーム光検知手段の一対の光検知部材の各出力の差を求め、この求めた一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき前記走査手段により走査される複数のビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に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。
  9. ビーム光を出力するビーム光発生手段と、
    このビーム光発生手段から出力されたビーム光を被走査面に向けて反射し、前記ビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査されるビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき、前記走査手段によって走査されるビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する制御手段と、
    前記被走査面と同等の位置に配設され、前記走査手段によって走査されるビーム光の走査方向と直交する方向に対して、前記ビーム光通過位置検知手段のビーム光検知エリアの外側を通過するビーム光を検知するビーム光通過位置監視用検知手段と、
    このビーム光通過位置監視用検知手段により、前記ビーム光検知エリアの外側を通過するビーム光が検知された場合、それを通知する通知手段と、
    を具備したことを特徴とするビーム光走査装置。
  10. 複数の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、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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検知結果に基づき、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する制御手段と、
    前記被走査面と同等の位置に配設され、前記走査手段によって走査される複数のビーム光の走査方向と直交する方向に対して、前記ビーム光通過位置検知手段のビーム光検知エリアの外側を通過するビーム光を検知するビーム光通過位置監視用検知手段と、
    このビーム光通過位置監視用検知手段により、前記ビーム光検知エリアの外側を通過するビーム光が検知された場合、それを通知する通知手段と、
    を具備したことを特徴とするビーム光走査装置。
  11. ビーム光を出力するビーム光発生手段と、
    このビーム光発生手段から出力されたビーム光を被走査面に向けて反射し、前記ビーム光により前記被走査面を走査する走査手段と、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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出力に対して増幅処理を施す信号処理手段と、
    入力されるタイミング信号に基づき動作し、前記信号処理手段の出力を積分する積分手段と、
    この積分手段の積分結果に基づき、前記走査手段により走査されるビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する第1の制御手段と、
    前記信号処理手段および積分手段のオフセット値を検知するオフセット検知手段と、
    前記積分手段の第1の積分動作を制御する第1のタイミング信号を発生する第1のタイミング発生手段と、
    前記積分手段の第2の積分動作を制御する第2のタイミング信号を発生する第2のタイミング発生手段と、
    前記第1の制御手段によるビーム光通過位置制御時は、前記第1のタイミング発生手段から発生される第1のタイミング信号を前記積分手段に入力し、前記オフセット検知手段によるオフセット値検知時は、前記第2のタイミング発生手段から発生される第2のタイミング信号を前記積分手段に入力する第2の制御手段と、
    前記オフセット検知手段により検知されたオフセット値を、前記第1のタイミング発生手段から発生される第1のタイミング信号と前記第2のタイミング発生手段から発生される第2のタイミング信号との時間比に基づき補正する第1の補正手段と、
    この第1の補正手段により補正されたオフセット値に応じて前記積分手段の積分結果を補正する第2の補正手段と、
    を具備したことを特徴とするビーム光走査装置。
  12. 複数の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、
    少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査される複数のビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知する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出力に対して増幅処理を施す信号処理手段と、
    入力されるタイミング信号に基づき動作し、前記信号処理手段の出力を積分する積分手段と、
    この積分手段の積分結果に基づき、前記走査手段により走査される複数のビーム光の前記被走査面における通過位置を所定位置に制御する第1の制御手段と、
    前記信号処理手段および積分手段のオフセット値を検知するオフセット検知手段と、
    前記積分手段の第1の積分動作を制御する第1のタイミング信号を発生する第1のタイミング発生手段と、
    前記積分手段の第2の積分動作を制御する第2のタイミング信号を発生する第2のタイミング発生手段と、
    前記第1の制御手段によるビーム光通過位置制御時は、前記第1のタイミング発生手段から発生される第1のタイミング信号を前記積分手段に入力し、前記オフセット検知手段によるオフセット値検知時は、前記第2のタイミング発生手段から発生される第2のタイミング信号を前記積分手段に入力する第2の制御手段と、
    前記オフセット検知手段により検知されたオフセット値を、前記第1のタイミング発生手段から発生される第1のタイミング信号と前記第2のタイミング発生手段から発生される第2のタイミング信号との時間比に基づき補正する第1の補正手段と、
    この第1の補正手段により補正されたオフセット値に応じて前記積分手段の積分結果を補正する第2の補正手段と、
    を具備したことを特徴とするビーム光走査装置。
  13. 前記第1のタイミング発生手段は、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査されるビーム光の通過を検知することにより第1のタイミング信号を発生する光検知部材で構成されていることを特徴とする請求項11または請求項12に記載のビーム光走査装置。
  14. 前記第2のタイミング発生手段は、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査されるビーム光の通過を検知することにより第2のタイミング信号を発生する光検知部材で構成されていることを特徴とする請求項11または請求項12記載のビーム光走査装置。
  15. 前記ビーム光通過位置検知手段は、少なくとも前記被走査面と同等の位置において、前記走査手段によって走査されるビーム光の走査方向に所定間隔おいて並設され、かつ、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置変化に対して、一方の出力が増加方向に連続的に変化し、他方の出力が減少方向に連続的に変化するよう構成された一対の光検知部材からなり、これら一対の光検知部材の各出力の差を積分手段により積分した結果を用いて、前記走査手段によって走査されるビーム光のその走査方向と直交する方向の通過位置を検知することを特徴とする請求項11または請求項12記載のビーム光走査装置。
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