JP4716420B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光ビームにより被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。   The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus, and more particularly to an optical scanning apparatus that scans a surface to be scanned with a light beam and an image forming apparatus including the optical scanning apparatus.

近年、レーザプリンタ、デジタル複写機等で用いられる電子写真画像形成装置において、カラー化が進行するとともに、カラー画像に対する要求品質が高まってきている。カラー画像の品質向上における最も大きな課題は、色ずれ低減である。工場出荷段階では、調整工程における各種調整により色ずれを小さく抑えることが可能であるが、経時変化により色ずれが発生する場合がある。   In recent years, in electrophotographic image forming apparatuses used in laser printers, digital copying machines, and the like, colorization has progressed and the required quality for color images has increased. The biggest problem in improving the quality of color images is the reduction of color misregistration. At the factory shipment stage, it is possible to suppress color misregistration by various adjustments in the adjustment process, but color misregistration may occur due to changes over time.

経時変化による副走査方向の色ずれの要因としては、光学素子(レンズ、ミラー等)の偏心、及び光源や光学素子が配置されているハウジング自体の変形等が挙げられる。そこで、感光体ドラムの表面に形成される光スポットの副走査方向の位置ずれ(以下、便宜上「副走査方向ずれ」ともいう。)を検出することができれば、適当な補正手段を用いて補正することができる(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。   Causes of color misregistration in the sub-scanning direction due to changes over time include decentration of optical elements (lenses, mirrors, etc.) and deformation of the housing itself in which the light source and optical elements are arranged. Therefore, if it is possible to detect a positional deviation in the sub-scanning direction of the light spot formed on the surface of the photosensitive drum (hereinafter, also referred to as “sub-scanning direction deviation” for convenience), the correction is performed using an appropriate correction unit. (For example, refer to Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献3及び特許文献4には、非平行な辺縁を有するフォトダイオードを用い、該フォトダイオードから出力される2つの信号の時間間隔を検出することで光スポットの副走査方向ずれを検出する装置が開示されている。   In Patent Documents 3 and 4, a photodiode having a non-parallel edge is used, and a time interval between two signals output from the photodiode is detected to detect a sub-scanning direction deviation of the light spot. An apparatus is disclosed.

ところで、画像形成装置の低価格化及び小型化に対する要求も、年々高くなってきている。しかしながら、特許文献3及び特許文献4に開示されている装置では、今後更に高まるこれらの要求に応えるのは容易ではない。   By the way, the demand for cost reduction and downsizing of image forming apparatuses is increasing year by year. However, with the devices disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4, it is not easy to meet these increasing demands in the future.

特開2003−241130号公報JP 2003-241130 A 特開2004−109700号公報JP 2004-109700 A 特開2005−37575号公報JP 2005-37575 A 特開2005−62597号公報JP 2005-62597 A

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、高コスト化及び大型化を招くことなく、被走査面上に形成される光スポットの副走査方向の位置を精度良く検出することができる光走査装置を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and its first object is to accurately determine the position of the light spot formed on the surface to be scanned in the sub-scanning direction without increasing the cost and increasing the size. An object of the present invention is to provide an optical scanning device that can detect well.

また、本発明の第2の目的は、高コスト化及び大型化を招くことなく、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image without causing an increase in cost and size.

本発明は、第1の観点からすると、光ビームにより被走査面を走査する光走査装置であって、光源と;前記光源からの光ビームを偏向する偏向手段と;前記偏向された光ビームを被走査面上に集光する走査光学系と;前記光源から前記被走査面に向かう光ビームが入射され、少なくとも一部分において副走査方向に対応する方向の位置によって主走査方向に対応する方向における互いの間隔が異なる複数の像を含む回折像を形成する回折光学素子と;前記回折像を検出する光検出器と;を備える光走査装置である。   According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device for scanning a surface to be scanned with a light beam, comprising: a light source; deflecting means for deflecting the light beam from the light source; and the deflected light beam A scanning optical system for condensing on the surface to be scanned; a light beam directed from the light source toward the surface to be scanned is incident, and at least partly in a direction corresponding to the main scanning direction by a position in a direction corresponding to the sub-scanning direction. An optical scanning device comprising: a diffractive optical element that forms a diffraction image including a plurality of images having different intervals; and a photodetector that detects the diffraction image.

これによれば、光源からの光ビームは偏向手段により偏向され、走査光学系により被走査面上に集光される。そして、光源から被走査面に向かう光ビームは、回折光学素子に入射され、該回折光学素子により、少なくとも一部分において副走査方向に対応する方向の位置によって主走査方向に対応する方向における互いの間隔が異なる複数の像を含む回折像が形成される。この回折像は光検出器により検出される。従って、光検出器の検出結果は、回折光学素子に入射する光ビームの、副走査方向に対応する方向の入射位置情報を含むこととなる。その結果として、高コスト化及び大型化を招くことなく、被走査面上に形成される光スポットの副走査方向の位置を精度良く検出することが可能となる。   According to this, the light beam from the light source is deflected by the deflecting means and is condensed on the surface to be scanned by the scanning optical system. The light beams traveling from the light source toward the scanned surface are incident on the diffractive optical element, and the diffractive optical element causes at least a part of the light beam to travel in the direction corresponding to the main scanning direction. A diffraction image including a plurality of images having different values is formed. This diffraction image is detected by a photodetector. Therefore, the detection result of the photodetector includes incident position information of a light beam incident on the diffractive optical element in a direction corresponding to the sub-scanning direction. As a result, it is possible to accurately detect the position of the light spot formed on the surface to be scanned in the sub-scanning direction without increasing cost and size.

本発明は、第2の観点からすると、少なくとも1つの走査対象物と;前記少なくとも1つの走査対象物に対して画像情報が含まれる光を走査し、前記走査対象物上に像を形成する少なくとも1つの本発明の光走査装置と;前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と;を備える画像形成装置である。   According to a second aspect of the present invention, at least one scanning object; and at least one light that includes image information is scanned with respect to the at least one scanning object to form an image on the scanning object. An image forming apparatus comprising: one optical scanning device according to the present invention; and a transfer device that transfers an image formed on the scanning object to the transfer object.

これによれば、少なくとも1つの本発明の光走査装置を備えているために、高コスト化及び大型化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。   According to this, since at least one optical scanning device of the present invention is provided, it is possible to form a high-quality image without incurring an increase in cost and size.

以下、本発明の一実施形態を図1〜図21(B)に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのフルカラー画像形成装置100の概略構成が示されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a full-color image forming apparatus 100 as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1に示されるフルカラー画像形成装置100は、4色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)を重ね合わせてカラー画像を形成する装置であり、光走査装置900、4個の感光体ドラム(901a、901b、901c、901d)、4個の帯電チャージャ(902a、902b、902c、902d)、4個の現像ローラ(903a、903b、903c、903d)、4個のトナーカートリッジ(904a、904b、904c、904d)、4個のクリーニングケース(905a、905b、905c、905d)、転写ベルト906、給紙トレイ907、給紙コロ908、レジストローラ対909、転写チャージャ913、定着ローラ910、排紙トレイ911、及び排紙ローラ912などを備えている。   A full-color image forming apparatus 100 shown in FIG. 1 is an apparatus that forms a color image by superimposing four colors (yellow, magenta, cyan, and black). An optical scanning device 900, four photosensitive drums (901a, 901b, 901c, 901d), four charging chargers (902a, 902b, 902c, 902d), four developing rollers (903a, 903b, 903c, 903d), and four toner cartridges (904a, 904b, 904c, 904d). ) Four cleaning cases (905a, 905b, 905c, 905d), transfer belt 906, paper feed tray 907, paper feed roller 908, registration roller pair 909, transfer charger 913, fixing roller 910, paper discharge tray 911, and A paper discharge roller 912 and the like are provided.

感光体ドラム901a、帯電チャージャ902a、現像ローラ903a、トナーカートリッジ904a、及びクリーニングケース905aは、組として使用され、ブラックの画像形成ステーションを構成している。   The photosensitive drum 901a, the charging charger 902a, the developing roller 903a, the toner cartridge 904a, and the cleaning case 905a are used as a set and constitute a black image forming station.

感光体ドラム901b、帯電チャージャ902b、現像ローラ903b、トナーカートリッジ904b、及びクリーニングケース905bは、組として使用され、シアンの画像形成ステーションを構成している。   The photosensitive drum 901b, the charging charger 902b, the developing roller 903b, the toner cartridge 904b, and the cleaning case 905b are used as a set and constitute a cyan image forming station.

感光体ドラム901c、帯電チャージャ902c、現像ローラ903c、トナーカートリッジ904c、及びクリーニングケース905cは、組として使用され、マゼンダの画像形成ステーションを構成している。   The photosensitive drum 901c, the charging charger 902c, the developing roller 903c, the toner cartridge 904c, and the cleaning case 905c are used as a set and constitute a magenta image forming station.

感光体ドラム901d、帯電チャージャ902d、現像ローラ903d、トナーカートリッジ904d、及びクリーニングケース905dは、組として使用され、イエローの画像形成ステーションを構成している。   The photosensitive drum 901d, the charging charger 902d, the developing roller 903d, the toner cartridge 904d, and the cleaning case 905d are used as a set and constitute a yellow image forming station.

すなわち、フルカラー画像形成装置100は、4つの画像形成ステーションを有している。   In other words, the full-color image forming apparatus 100 has four image forming stations.

各感光体ドラムは、転写ベルト906の移動方向(ここでは、X軸方向)に沿って等間隔に配置されている。各感光体ドラムの表面には、それぞれ感光層が形成されている。ここでは、各感光体ドラムは、図1における面内で時計回り(矢印方向)に回転する。   The photosensitive drums are arranged at equal intervals along the moving direction of the transfer belt 906 (here, the X-axis direction). A photosensitive layer is formed on the surface of each photosensitive drum. Here, each photosensitive drum rotates clockwise (in the direction of the arrow) within the plane in FIG.

各帯電チャージャは、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。   Each charging charger uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.

光走査装置900は、上位装置(例えば、パソコン)90からのカラー画像情報(イエロー画像情報、マゼンタ画像情報、シアン画像情報、ブラック画像情報)に基づいて、色毎に変調された光ビームを、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。ところで、感光体ドラムの長手方向(回転軸に沿った方向、ここではY軸方向)は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラムの回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。なお、以下では、主走査方向の走査において、走査開始位置から走査終了位置に向かう方向を「走査方向」という。また、各感光体ドラムにおける走査開始位置から走査終了位置までの主走査方向の走査領域のうち、潜像が形成される領域を「画像形成領域」ともいう。この光走査装置900の構成については後述する。   The optical scanning device 900 generates a light beam modulated for each color based on color image information (yellow image information, magenta image information, cyan image information, black image information) from a host device (for example, a personal computer) 90. The surface of the corresponding charged photosensitive drum is irradiated. As a result, on the surface of each photoconductive drum, the charge disappears only in the portion irradiated with light, and a latent image corresponding to the image information is formed on the surface of each photoconductive drum. The latent image formed here moves in the direction of the corresponding developing roller as the photosensitive drum rotates. By the way, the longitudinal direction of the photosensitive drum (the direction along the rotation axis, in this case, the Y-axis direction) is called a “main scanning direction”, and the rotation direction of the photosensitive drum is called a “sub-scanning direction”. Hereinafter, in the scanning in the main scanning direction, the direction from the scanning start position to the scanning end position is referred to as “scanning direction”. An area where a latent image is formed is also referred to as an “image forming area” in the scanning area in the main scanning direction from the scanning start position to the scanning end position on each photosensitive drum. The configuration of the optical scanning device 900 will be described later.

トナーカートリッジ904aにはブラックのトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903aに供給される。トナーカートリッジ904bにはシアンのトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903bに供給される。トナーカートリッジ904cにはマゼンダのトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903cに供給される。トナーカートリッジ904dにはイエローのトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903dに供給される。   The toner cartridge 904a stores black toner, and the toner is supplied to the developing roller 903a. The toner cartridge 904b stores cyan toner, and the toner is supplied to the developing roller 903b. The toner cartridge 904c stores magenta toner, and the toner is supplied to the developing roller 903c. The toner cartridge 904d stores yellow toner, and the toner is supplied to the developing roller 903d.

各現像ローラは、回転に伴ってその表面に、対応するトナーカートリッジから供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着する。また、各現像ローラには、対応する感光体ドラムにおける帯電している部分(光が照射されなかった部分)と帯電していない部分(光が照射された部分)とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、各現像ローラの表面に付着しているトナーは、対応する感光体ドラムの表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された像(以下、「トナー画像」という。)は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト906の方向に移動する。   As each developing roller rotates, the toner supplied from the corresponding toner cartridge is charged and thinly and uniformly adhered to the surface thereof. Further, each developing roller has an electric field in the opposite direction between a charged portion (a portion not irradiated with light) and a non-charged portion (a portion irradiated with light) on the corresponding photosensitive drum. A voltage is generated to generate. By this voltage, the toner adhering to the surface of each developing roller adheres only to the portion irradiated with the light on the surface of the corresponding photosensitive drum. That is, each developing roller causes toner to adhere to the latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum to visualize the image information. Here, the toner-attached image (hereinafter referred to as “toner image”) moves in the direction of the transfer belt 906 as the photosensitive drum rotates.

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、タイミングを合わせて転写ベルト906上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。   The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the transfer belt 906 at the same timing, and are superimposed to form a color image.

給紙トレイ907には転写対象物としての記録紙が格納されている。この給紙トレイ907の近傍には給紙コロ908が配置されており、該給紙コロ908は、記録紙を給紙トレイ907から1枚ずつ取り出し、レジストローラ対909に搬送する。該レジストローラ対909は、副走査方向の記録開始タイミングに合わせて記録紙を転写ベルト906に向けて送り出す。そして、転写チャージャ913により転写ベルト906上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ910に送られる。   The paper feed tray 907 stores recording paper as a transfer object. A paper feed roller 908 is disposed in the vicinity of the paper feed tray 907, and the paper feed roller 908 takes out the recording paper one by one from the paper feed tray 907 and conveys it to the registration roller pair 909. The registration roller pair 909 sends the recording paper toward the transfer belt 906 in synchronization with the recording start timing in the sub-scanning direction. Then, the color image on the transfer belt 906 is transferred to the recording paper by the transfer charger 913. The recording sheet transferred here is sent to the fixing roller 910.

この定着ローラ910では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ912を介して排紙トレイ911に送られ、排紙トレイ911上に順次スタックされる。   In the fixing roller 910, heat and pressure are applied to the recording paper, whereby the toner is fixed on the recording paper. The recording paper fixed here is sent to the paper discharge tray 911 via the paper discharge roller 912 and sequentially stacked on the paper discharge tray 911.

各クリーニングケースは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電チャージャの位置に戻る。   Each cleaning case removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The removed residual toner is used again. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position of the corresponding charging charger again.

《光走査装置》
次に、前記光走査装置900の構成について説明する。
<Optical scanning device>
Next, the configuration of the optical scanning device 900 will be described.

この光走査装置900は、図2〜図4に示されるように、4個の光源ユニット(250a、250b、250c、250d)、不図示の4個のカップリングレンズ(207a、207b、207c、207dとする)、不図示の4個のアパーチャ(208a、208b、208c、208dとする)、4個のシリンダレンズ(209a、209b、209c、209d)、ポリゴンミラー213、4個のfθレンズ(218a、218b、218c、218d)、8個の折り返しミラー(224a、224b、224c、224d、227a、227b、227c、227d)、4個のトロイダルレンズ(220a、220b、220c、220d)、不図示の4個の同期センサ(228a、228b、228c、228dとする)、4個の副走査位置検出系(400a、400b、400c、400d)、及び処理回路815(図17参照)などを備えている。なお、図2〜図4では、それぞれ便宜上、光走査装置900の一部のみが図示されている。   2 to 4, the optical scanning device 900 includes four light source units (250a, 250b, 250c, 250d) and four coupling lenses (207a, 207b, 207c, 207d) not shown. ), Four apertures (not shown) (208a, 208b, 208c, 208d), four cylinder lenses (209a, 209b, 209c, 209d), polygon mirror 213, four fθ lenses (218a, 218b, 218c, 218d), eight folding mirrors (224a, 224b, 224c, 224d, 227a, 227b, 227c, 227d), four toroidal lenses (220a, 220b, 220c, 220d), four not shown Synchronization sensors (referred to as 228a, 228b, 228c, 228d), 4 Scanning position detection system comprises (400a, 400b, 400c, 400d), and a processing circuit 815 and the like (see FIG. 17). 2 to 4, only a part of the optical scanning device 900 is shown for convenience.

光源ユニット250aは、ブラック画像情報に応じて変調された光ビーム(以下、便宜上「ブラックビーム」ともいう)を出射する。光源ユニット250bは、シアン画像情報に応じて変調された光ビーム(以下、便宜上「シアンビーム」ともいう)を出射する。光源ユニット250cは、マゼンダ画像情報に応じて変調された光ビーム(以下、便宜上「マゼンダビーム」ともいう)を出射する。光源ユニット250dは、イエロー画像情報に応じて変調された光ビーム(以下、便宜上「イエロービーム」ともいう)を出射する。   The light source unit 250a emits a light beam modulated in accordance with black image information (hereinafter also referred to as “black beam” for convenience). The light source unit 250b emits a light beam modulated in accordance with cyan image information (hereinafter also referred to as “cyan beam” for convenience). The light source unit 250c emits a light beam modulated in accordance with magenta image information (hereinafter also referred to as “magenta beam” for convenience). The light source unit 250d emits a light beam modulated in accordance with yellow image information (hereinafter also referred to as “yellow beam” for convenience).

カップリングレンズ207a、アパーチャ208a、シリンダレンズ209a、fθレンズ218a、折り返しミラー224a、トロイダルレンズ220a、折り返しミラー227a、同期センサ228a、及び副走査位置検出系400aは、それぞれブラックビームに対応している。   The coupling lens 207a, the aperture 208a, the cylinder lens 209a, the fθ lens 218a, the folding mirror 224a, the toroidal lens 220a, the folding mirror 227a, the synchronization sensor 228a, and the sub-scanning position detection system 400a each correspond to a black beam.

カップリングレンズ207b、アパーチャ208b、シリンダレンズ209b、fθレンズ218b、折り返しミラー224b、トロイダルレンズ220b、折り返しミラー227b、同期センサ228b、及び副走査位置検出系400bは、それぞれシアンビームに対応している。   The coupling lens 207b, the aperture 208b, the cylinder lens 209b, the fθ lens 218b, the folding mirror 224b, the toroidal lens 220b, the folding mirror 227b, the synchronization sensor 228b, and the sub-scanning position detection system 400b each correspond to a cyan beam.

カップリングレンズ207c、アパーチャ208c、シリンダレンズ209c、fθレンズ218c、折り返しミラー224c、トロイダルレンズ220c、折り返しミラー227c、同期センサ228c、及び副走査位置検出系400cは、それぞれマゼンダビームに対応している。   The coupling lens 207c, aperture 208c, cylinder lens 209c, fθ lens 218c, folding mirror 224c, toroidal lens 220c, folding mirror 227c, synchronization sensor 228c, and sub-scanning position detection system 400c each correspond to a magenta beam.

カップリングレンズ207d、アパーチャ208d、シリンダレンズ209d、fθレンズ218d、折り返しミラー224d、トロイダルレンズ220d、折り返しミラー227d、同期センサ228d、及び副走査位置検出系400dは、それぞれイエロービームに対応している。   The coupling lens 207d, the aperture 208d, the cylinder lens 209d, the fθ lens 218d, the folding mirror 224d, the toroidal lens 220d, the folding mirror 227d, the synchronization sensor 228d, and the sub-scanning position detection system 400d each correspond to a yellow beam.

各光源ユニットから出射された光ビームは、対応するカップリングレンズにより略平行光とされ、対応するアパーチャによりビーム整形された後、対応するシリンドリカルレンズにより副走査方向に対応する方向にのみ集束され、ポリゴンミラー213の偏向面位置に、主走査方向に対応する方向に長い線像として結像する。これにより、ポリゴンミラー213における偏向点と、各感光体ドラムの表面における集光点とが副走査方向に共役となる。   The light beam emitted from each light source unit is made into substantially parallel light by a corresponding coupling lens, and after being shaped by a corresponding aperture, is converged only in a direction corresponding to the sub-scanning direction by a corresponding cylindrical lens, An image is formed on the deflection surface of the polygon mirror 213 as a long line image in a direction corresponding to the main scanning direction. As a result, the deflection point in the polygon mirror 213 and the condensing point on the surface of each photosensitive drum become conjugate in the sub-scanning direction.

ポリゴンミラー213は、2段構造の6面ミラーで構成されている。1段目の6面ミラーではシリンダレンズ209aからの光ビーム及びシリンダレンズ209dからの光ビームがそれぞれ偏向され、2段目の6面ミラーではシリンダレンズ209bからの光ビーム及びシリンダレンズ209cからの光ビームがそれぞれ偏向される。すなわち、単一のポリゴンミラー213で全ての光ビームが偏向される。   The polygon mirror 213 is configured by a six-sided mirror having a two-stage structure. The light beam from the cylinder lens 209a and the light beam from the cylinder lens 209d are respectively deflected by the first-stage six-surface mirror, and the light beam from the cylinder lens 209b and the light from the cylinder lens 209c are respectively deflected by the second-stage six-surface mirror. Each beam is deflected. That is, all the light beams are deflected by the single polygon mirror 213.

各fθレンズは、ポリゴンミラー213の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速に移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。そして、fθレンズ218a及びfθレンズ218bは、ポリゴンミラー213の一側(ここでは、+X側)に配置され、fθレンズ218c及びfθレンズ218dは、ポリゴンミラー213の他側(ここでは、−X側)に配置されている。また、fθレンズ218aとfθレンズ218b、及びfθレンズ218cとfθレンズ218dは、それぞれ副走査方向に対応する方向(ここでは、Z軸方向)に積層されている。なお、各シリンダレンズと各fθレンズと各トロイダルレンズとによって、ポリゴンミラー213の偏向面の面倒れが補正されるようになっている。   Each fθ lens has a non-arc surface shape having such a power that the light spot moves at a constant speed in the main scanning direction on the corresponding photosensitive drum surface as the polygon mirror 213 rotates. The fθ lens 218a and the fθ lens 218b are arranged on one side (here, + X side) of the polygon mirror 213, and the fθ lens 218c and the fθ lens 218d are on the other side of the polygon mirror 213 (here, the −X side). ). The fθ lens 218a and the fθ lens 218b, and the fθ lens 218c and the fθ lens 218d are stacked in a direction corresponding to the sub-scanning direction (here, the Z-axis direction). Each cylinder lens, each fθ lens, and each toroidal lens corrects the tilt of the deflection surface of the polygon mirror 213.

fθレンズ218aからのブラックビームは、折り返しミラー224a、トロイダルレンズ220a、及び折返しミラー227aを介して、感光体ドラム901a上にスポット状に結像する。すなわち、fθレンズ218aと折り返しミラー224aとトロイダルレンズ220aと折返しミラー227aとによって、感光体ドラム901aに対する走査光学系(便宜上「走査光学系A」とする)が構成されている。   The black beam from the fθ lens 218a forms an image in a spot shape on the photosensitive drum 901a via the folding mirror 224a, the toroidal lens 220a, and the folding mirror 227a. That is, the fθ lens 218a, the folding mirror 224a, the toroidal lens 220a, and the folding mirror 227a constitute a scanning optical system (referred to as “scanning optical system A” for convenience) with respect to the photosensitive drum 901a.

fθレンズ218bからのシアンビームは、折り返しミラー224b、トロイダルレンズ220b、及び折返しミラー227bを介して、感光体ドラム901b上にスポット状に結像する。すなわち、fθレンズ218bと折り返しミラー224bとトロイダルレンズ220bと折返しミラー227bとによって、感光体ドラム901bに対する走査光学系(便宜上「走査光学系B」とする)が構成されている。   The cyan beam from the fθ lens 218b forms a spot image on the photosensitive drum 901b via the folding mirror 224b, the toroidal lens 220b, and the folding mirror 227b. That is, the fθ lens 218b, the folding mirror 224b, the toroidal lens 220b, and the folding mirror 227b constitute a scanning optical system (referred to as “scanning optical system B” for convenience) with respect to the photosensitive drum 901b.

fθレンズ218cからのマゼンダビームは、折り返しミラー224c、トロイダルレンズ220c、及び折返しミラー227cを介して、感光体ドラム901c上にスポット状に結像する。すなわち、fθレンズ218cと折り返しミラー224cとトロイダルレンズ220cと折返しミラー227cとによって、感光体ドラム901cに対する走査光学系(便宜上「走査光学系C」とする)が構成されている。   The magenta beam from the fθ lens 218c forms a spot image on the photosensitive drum 901c via the folding mirror 224c, the toroidal lens 220c, and the folding mirror 227c. That is, the fθ lens 218c, the folding mirror 224c, the toroidal lens 220c, and the folding mirror 227c constitute a scanning optical system (referred to as “scanning optical system C” for convenience) with respect to the photosensitive drum 901c.

fθレンズ218dからのイエロービームは、折り返しミラー224d、トロイダルレンズ220d、及び折返しミラー227dを介して、感光体ドラム901d上にスポット状に結像する。すなわち、fθレンズ218dと折り返しミラー224dとトロイダルレンズ220dと折返しミラー227dとによって、感光体ドラム901dに対する走査光学系(便宜上「走査光学系D」とする)が構成されている。   The yellow beam from the fθ lens 218d forms a spot image on the photosensitive drum 901d via the folding mirror 224d, the toroidal lens 220d, and the folding mirror 227d. That is, the fθ lens 218d, the folding mirror 224d, the toroidal lens 220d, and the folding mirror 227d constitute a scanning optical system (referred to as “scanning optical system D” for convenience) with respect to the photosensitive drum 901d.

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー213から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光ビームの入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。   The folding mirrors are arranged so that the optical path lengths from the polygon mirror 213 to the photosensitive drums coincide with each other, and the incident positions and incident angles of the light beams on the photosensitive drums are equal to each other. Has been.

また、光走査装置900では、4個の感光体ドラム上を同時に走査することができる。   Further, the optical scanning device 900 can simultaneously scan the four photosensitive drums.

各同期センサ(図示省略)は、対応する感光体ドラムにおける主走査方向の走査開始を検出する。ここでは、各同期センサは、いずれも像面と等価な位置に配置され、主走査方向の走査を開始するのに先立って、ポリゴンミラー213により偏向された光ビームが各同期センサに入射する。各同期センサは、それぞれ受光量に応じた信号(光電変換信号)を出力する。   Each synchronization sensor (not shown) detects the start of scanning in the main scanning direction on the corresponding photosensitive drum. Here, each synchronization sensor is disposed at a position equivalent to the image plane, and the light beam deflected by the polygon mirror 213 is incident on each synchronization sensor before starting scanning in the main scanning direction. Each synchronization sensor outputs a signal (photoelectric conversion signal) corresponding to the amount of received light.

《副走査位置検出系》
副走査位置検出系400aは、感光体ドラム901aに形成される光スポットの副走査方向の位置を検出する。この副走査位置検出系400aは、図3及び図4に示されるように、反射ミラー401a、アパーチャ402a、回折光学素子403a、レンズ404a、及び受光素子405aを有している。ここでは、受光素子405aは、走査光学系Aによる光ビームの集光位置Pfa(図4参照)よりも後方に配置されている。反射ミラー401aは、折り返しミラー227aと感光体ドラム901aとの間であって、主走査方向の走査の際に、感光体ドラム901aにおける画像形成領域Ara(図4参照)から外れた領域を走査する光ビームの光路上に配置されている。回折光学素子403aは、反射ミラー401aで反射された光ビームが入射され、回折像を形成する。レンズ404aは、走査光学系Aによる光ビームの集光位置Pfaと受光素子405aの受光位置とが共役となるように、回折光学素子403aからの光ビームを集光する。アパーチャ402aは、回折光学素子403aとレンズ404aとによって生成される回折像(ファーフィールドパターン)の一部のみを受光素子405aで検出するために、受光素子405aの受光領域における副走査方向に対応する方向の幅を規制する。そして、このアパーチャ402aを通過した光ビーム(回折光の一部)が受光素子405aの受光面で受光される。すなわち、受光素子405aに入射する光ビームの少なくとも副走査方向に対応する方向の幅がアパーチャ402aによって規制される。
<Sub-scanning position detection system>
The sub scanning position detection system 400a detects the position of the light spot formed on the photosensitive drum 901a in the sub scanning direction. As shown in FIGS. 3 and 4, the sub-scanning position detection system 400a includes a reflecting mirror 401a, an aperture 402a, a diffractive optical element 403a, a lens 404a, and a light receiving element 405a. Here, the light receiving element 405a is disposed behind the light beam condensing position Pfa (see FIG. 4) by the scanning optical system A. The reflection mirror 401a scans an area outside the image forming area Ara (see FIG. 4) on the photosensitive drum 901a between the folding mirror 227a and the photosensitive drum 901a when scanning in the main scanning direction. It is arranged on the optical path of the light beam. The diffractive optical element 403a receives the light beam reflected by the reflection mirror 401a and forms a diffraction image. The lens 404a condenses the light beam from the diffractive optical element 403a so that the light beam condensing position Pfa by the scanning optical system A and the light receiving position of the light receiving element 405a are conjugate. The aperture 402a corresponds to the sub-scanning direction in the light receiving region of the light receiving element 405a in order to detect only a part of the diffraction image (far field pattern) generated by the diffractive optical element 403a and the lens 404a with the light receiving element 405a. Regulate the width of the direction. The light beam (part of the diffracted light) that has passed through the aperture 402a is received by the light receiving surface of the light receiving element 405a. In other words, at least the width of the light beam incident on the light receiving element 405a in the direction corresponding to the sub-scanning direction is regulated by the aperture 402a.

副走査位置検出系400bは、感光体ドラム901bに形成される光スポットの副走査方向の位置を検出する。この副走査位置検出系400bは、図3に示されるように、反射ミラー401b、アパーチャ402b、回折光学素子403b、レンズ404b、及び受光素子405bを有している。ここでは、受光素子405bは、走査光学系Bによる光ビームの集光位置よりも後方に配置されている。反射ミラー401bは、折り返しミラー227bと感光体ドラム901bとの間であって、主走査方向の走査の際に、感光体ドラム901bにおける画像形成領域から外れた領域を走査する光ビームの光路上に配置されている。回折光学素子403bは、反射ミラー401bで反射された光ビームが入射され、回折像を形成する。レンズ404bは、走査光学系Bによる光ビームの集光位置と受光素子405bの受光位置とが共役となるように、回折光学素子403bからの光ビームを集光する。アパーチャ402bは、回折光学素子403bとレンズ404bとによって生成される回折像(ファーフィールドパターン)の一部のみを受光素子405bで検出するために、受光素子405bの受光領域における副走査方向に対応する方向の幅を規制する。そして、このアパーチャ402bを通過した光ビーム(回折光の一部)が受光素子405bの受光面で受光される。すなわち、受光素子405bに入射する光ビームの少なくとも副走査方向に対応する方向の幅がアパーチャ402bによって規制される。   The sub scanning position detection system 400b detects the position of the light spot formed on the photosensitive drum 901b in the sub scanning direction. As shown in FIG. 3, the sub-scanning position detection system 400b includes a reflection mirror 401b, an aperture 402b, a diffractive optical element 403b, a lens 404b, and a light receiving element 405b. Here, the light receiving element 405b is disposed behind the light beam condensing position by the scanning optical system B. The reflection mirror 401b is located between the folding mirror 227b and the photosensitive drum 901b on the optical path of a light beam that scans an area outside the image forming area on the photosensitive drum 901b when scanning in the main scanning direction. Is arranged. The diffractive optical element 403b receives the light beam reflected by the reflection mirror 401b and forms a diffraction image. The lens 404b condenses the light beam from the diffractive optical element 403b so that the condensing position of the light beam by the scanning optical system B and the light receiving position of the light receiving element 405b are conjugate. The aperture 402b corresponds to the sub-scanning direction in the light receiving region of the light receiving element 405b in order to detect only a part of the diffraction image (far field pattern) generated by the diffractive optical element 403b and the lens 404b with the light receiving element 405b. Regulate the width of the direction. Then, the light beam (a part of the diffracted light) that has passed through the aperture 402b is received by the light receiving surface of the light receiving element 405b. In other words, at least the width of the light beam incident on the light receiving element 405b in the direction corresponding to the sub-scanning direction is regulated by the aperture 402b.

副走査位置検出系400cは、感光体ドラム901cに形成される光スポットの副走査方向の位置を検出する。この副走査位置検出系400cは、図3に示されるように、反射ミラー401c、アパーチャ402c、回折光学素子403c、レンズ404c、及び受光素子405cを有している。ここでは、受光素子405cは、走査光学系Cによる光ビームの集光位置よりも後方に配置されている。反射ミラー401cは、折り返しミラー227cと感光体ドラム901cとの間であって、主走査方向の走査の際に、感光体ドラム901cにおける画像形成領域から外れた領域を走査する光ビームの光路上に配置されている。回折光学素子403cは、反射ミラー401cで反射された光ビームが入射され、回折像を形成する。レンズ404cは、走査光学系Cによる光ビームの集光位置と受光素子405cの受光位置とが共役となるように、回折光学素子403cからの光ビームを集光する。アパーチャ402cは、回折光学素子403cとレンズ404cとによって生成される回折像(ファーフィールドパターン)の一部のみを受光素子405cで検出するために、受光素子405cの受光領域における副走査方向に対応する方向の幅を規制する。そして、このアパーチャ402cを通過した光ビーム(回折光の一部)が受光素子405cの受光面で受光される。すなわち、受光素子405cに入射する光ビームの少なくとも副走査方向に対応する方向の幅がアパーチャ402cによって規制される。   The sub-scanning position detection system 400c detects the position of the light spot formed on the photosensitive drum 901c in the sub-scanning direction. As shown in FIG. 3, the sub-scanning position detection system 400c includes a reflection mirror 401c, an aperture 402c, a diffractive optical element 403c, a lens 404c, and a light receiving element 405c. Here, the light receiving element 405c is arranged behind the condensing position of the light beam by the scanning optical system C. The reflection mirror 401c is located between the folding mirror 227c and the photosensitive drum 901c on the optical path of a light beam that scans an area outside the image forming area on the photosensitive drum 901c when scanning in the main scanning direction. Is arranged. The diffractive optical element 403c receives the light beam reflected by the reflection mirror 401c and forms a diffraction image. The lens 404c condenses the light beam from the diffractive optical element 403c so that the condensing position of the light beam by the scanning optical system C and the light receiving position of the light receiving element 405c are conjugate. The aperture 402c corresponds to the sub-scanning direction in the light receiving region of the light receiving element 405c in order to detect only a part of the diffraction image (far field pattern) generated by the diffractive optical element 403c and the lens 404c with the light receiving element 405c. Regulate the width of the direction. The light beam (a part of the diffracted light) that has passed through the aperture 402c is received by the light receiving surface of the light receiving element 405c. In other words, at least the width of the light beam incident on the light receiving element 405c in the direction corresponding to the sub-scanning direction is regulated by the aperture 402c.

副走査位置検出系400dは、感光体ドラム901dに形成される光スポットの副走査方向の位置を検出する。この副走査位置検出系400dは、図3及び図4に示されるように、反射ミラー401d、アパーチャ402d、回折光学素子403d、レンズ404d、及び受光素子405dを有している。ここでは、受光素子405dは、走査光学系Dによる光ビームの集光位置Pfd(図4参照)よりも後方に配置されている。反射ミラー401dは、折り返しミラー227dと感光体ドラム901dとの間であって、主走査方向の走査の際に、感光体ドラム901dにおける画像形成領域Ard(図4参照)から外れた領域を走査する光ビームの光路上に配置されている。回折光学素子403dは、反射ミラー401dで反射された光ビームが入射され、回折像を形成する。レンズ404dは、走査光学系Dによる光ビームの集光位置Pfdと受光素子405dの受光位置とが共役となるように、回折光学素子403dからの光ビームを集光する。アパーチャ402dは、回折光学素子403dとレンズ404dとによって生成される回折像(ファーフィールドパターン)の一部のみを受光素子405dで検出するために、受光素子405dの受光領域における副走査方向に対応する方向の幅を規制する。そして、このアパーチャ402dを通過した光ビーム(回折光の一部)が受光素子405dの受光面で受光される。すなわち、受光素子405dに入射する光ビームの少なくとも副走査方向に対応する方向の幅がアパーチャ402dによって規制される。   The sub-scanning position detection system 400d detects the position of the light spot formed on the photosensitive drum 901d in the sub-scanning direction. As shown in FIGS. 3 and 4, the sub-scanning position detection system 400d includes a reflection mirror 401d, an aperture 402d, a diffractive optical element 403d, a lens 404d, and a light receiving element 405d. Here, the light receiving element 405d is disposed behind the light beam condensing position Pfd (see FIG. 4) by the scanning optical system D. The reflection mirror 401d scans an area outside the image forming area Ard (see FIG. 4) on the photosensitive drum 901d between the folding mirror 227d and the photosensitive drum 901d when scanning in the main scanning direction. It is arranged on the optical path of the light beam. The diffractive optical element 403d receives the light beam reflected by the reflection mirror 401d and forms a diffraction image. The lens 404d condenses the light beam from the diffractive optical element 403d so that the condensing position Pfd of the light beam by the scanning optical system D and the light receiving position of the light receiving element 405d are conjugate. The aperture 402d corresponds to the sub-scanning direction in the light receiving region of the light receiving element 405d in order to detect only a part of the diffraction image (far field pattern) generated by the diffractive optical element 403d and the lens 404d with the light receiving element 405d. Regulate the width of the direction. The light beam (a part of the diffracted light) that has passed through the aperture 402d is received by the light receiving surface of the light receiving element 405d. That is, the aperture 402d regulates the width of the light beam incident on the light receiving element 405d in the direction corresponding to at least the sub-scanning direction.

各回折光学素子は、入射光の位相を空間的に変調して回折像(ファーフィールドパターン)を形成するように、二次元状に配列された凹凸を有している。   Each diffractive optical element has irregularities arranged two-dimensionally so as to form a diffraction image (far field pattern) by spatially modulating the phase of incident light.

ここでは、各回折光学素子は、一例として図6(A)に示されるように、副走査方向に対応する方向(以下、便宜上「dir_sub方向」という)に延びる2つのドット列像(d1、d2)と、この2つのドット列像の間であって、dir_sub方向に対して角度θ(0<θ<90°)だけ傾いたドット列像d3と、からなる回折像を形成するように設定されている。すなわち、ドット列像d3は、主走査方向に対応する方向(以下、便宜上「dir_main方向」という)及びdir_sub方向のいずれとも異なる方向に延びている。図6(B)は図6(A)の中央部の拡大図である。ここでは、黒い部分は光の強度が強い部分を示し、白い部分は光の強度が弱い部分を示すものとする。なお、図6(A)及び図6(B)では、便宜上、ドット全体を同一濃度で描いているが、実際はドット内の光強度は一様ではない(図9(B)参照)。また、各ドット間にも光強度の相違が若干存在する(図9(B)参照)。   Here, each diffractive optical element has two dot row images (d1, d2) extending in a direction corresponding to the sub-scanning direction (hereinafter referred to as “dir_sub direction” for convenience), as shown in FIG. 6A as an example. ) And a dot row image d3 that is between these two dot row images and is inclined by an angle θ (0 <θ <90 °) with respect to the dir_sub direction. ing. That is, the dot row image d3 extends in a direction different from both the direction corresponding to the main scanning direction (hereinafter referred to as “dir_main direction” for convenience) and the dir_sub direction. FIG. 6B is an enlarged view of the central portion of FIG. Here, a black part shows a part with strong light intensity, and a white part shows a part with low light intensity. In FIGS. 6A and 6B, for the sake of convenience, the entire dot is drawn with the same density, but the light intensity within the dot is actually not uniform (see FIG. 9B). There is also a slight difference in light intensity between the dots (see FIG. 9B).

各副走査位置検出系について、計算機シミュレーションの結果を用いて説明する。各副走査位置検出系は、それぞれほぼ同様にして感光体ドラムに形成される光スポットの副走査方向の位置を検出する。そこで、以下では、各回折光学素子を総称して「回折光学素子403」、各レンズを総称して「レンズ404」、各受光素子を総称して「受光素子405」という。   Each sub-scanning position detection system will be described using the results of computer simulation. Each sub-scanning position detection system detects the position of the light spot formed on the photosensitive drum in the sub-scanning direction in substantially the same manner. Therefore, hereinafter, each diffractive optical element is collectively referred to as “diffractive optical element 403”, each lens is collectively referred to as “lens 404”, and each light receiving element is collectively referred to as “light receiving element 405”.

回折光学素子403は、回折領域を256ピクセル×256ピクセルの要素に分割した。1ピクセルの大きさは5μm角である。従って、回折光学素子403の位相変調領域は、1.28mm×1.28mmである(図5参照)。また、入射光の位相を空間的に変調する際の位相のレベル数は、0〜2πまでを256階調にしている。そして、一例として図7に示されるように、回折光学素子403の直前には、回折領域のみに光が入射するようにアパーチャAPを配置し、回折光学素子403の直後(距離を0としている)には、焦点距離が100mmの理想レンズ404を配置した。なお、光ビームの大きさに対して十分大きい回折光学素子を用いれば、アパーチャAPは必要ない。   In the diffractive optical element 403, the diffraction region is divided into 256 pixel × 256 pixel elements. The size of one pixel is 5 μm square. Therefore, the phase modulation area of the diffractive optical element 403 is 1.28 mm × 1.28 mm (see FIG. 5). Further, the number of phase levels when spatially modulating the phase of incident light ranges from 0 to 2π in 256 gradations. As an example, as shown in FIG. 7, an aperture AP is arranged immediately before the diffractive optical element 403 so that light is incident only on the diffractive region, and immediately after the diffractive optical element 403 (the distance is set to 0). The ideal lens 404 having a focal length of 100 mm is disposed. If a diffractive optical element sufficiently large with respect to the size of the light beam is used, the aperture AP is not necessary.

また、理想レンズ404の焦点位置において、各ドットのdir_sub方向の間隔を100μm、ドット列像d3における各ドットのdir_main方向の間隔を50μmとした。また、各ドットのビーム径(1/e2)は、約70μmとした。そして、図8に示されるように、回折像を中央に含む2.56mm×2.56mmの矩形領域を計算の対象領域とし、該矩形領域の左下隅を計算上の原点(0,0)とした。 Further, at the focal position of the ideal lens 404, the interval between the dots in the dir_sub direction is set to 100 μm, and the interval between the dots in the dot row image d3 is set to 50 μm. The beam diameter (1 / e 2 ) of each dot was about 70 μm. Then, as shown in FIG. 8, a rectangular area of 2.56 mm × 2.56 mm including the diffraction image at the center is set as the calculation target area, and the lower left corner of the rectangular area is set as the calculation origin (0, 0). did.

図9(B)には、回折光学素子403によって形成される回折像において、dir_sub方向の位置が互いに異なり、dir_main方向に延びる3本の線(La、Lb、Lc、図9(A)参照)上での光強度Pwの計算結果が示されている。各線の間隔は300μmである。また、光強度Pwは、最大値を1としている。ドット位置で光強度Pwが強くなっている。   FIG. 9B shows three lines extending in the dir_main direction in the diffracted image formed by the diffractive optical element 403 and extending in the dir_main direction (see La, Lb, Lc, FIG. 9A). The calculation result of the light intensity Pw above is shown. The interval between the lines is 300 μm. The maximum value of the light intensity Pw is 1. The light intensity Pw is increased at the dot position.

上述のような光学特性を有する回折光学素子403上をレーザ光でdir_main方向に走査すると、回折光学素子403によって形成される回折像もdir_main方向に移動する。そして、一例として図10(A)〜図10(C)に示されるように、走査線のdir_sub方向の位置が異なると、回折像のdir_sub方向の位置も異なる。この場合には、一例として図11(A)〜図11(C)に示されるように、ドット列像d1及びドット列像d2に対するドット列像d3の検出タイミングが互いに異なる信号が受光素子405から出力される。すなわち、受光素子405は、回折光学素子403に入射される光ビームのdir_sub方向の入射位置に応じた時間間隔で変化する信号を出力する。従って、受光素子405の出力信号に基づいて、回折光学素子403に入射される光ビームのdir_sub方向の入射位置を求めることができる。なお、本実施形態では、一例として、ドット列像d1とドット列像d2とドット列像d3とからなる回折像の中心位置のdir_sub方向に関する位置を、「回折像のdir_sub方向の位置」ということとする。   When the diffractive optical element 403 having the optical characteristics as described above is scanned with the laser beam in the dir_main direction, the diffraction image formed by the diffractive optical element 403 also moves in the dir_main direction. As an example, as shown in FIGS. 10A to 10C, when the position of the scanning line in the dir_sub direction is different, the position of the diffraction image in the dir_sub direction is also different. In this case, as shown in FIGS. 11A to 11C as an example, signals having different detection timings of the dot row image d3 with respect to the dot row image d1 and the dot row image d2 are output from the light receiving element 405. Is output. That is, the light receiving element 405 outputs a signal that changes at a time interval corresponding to the incident position of the light beam incident on the diffractive optical element 403 in the dir_sub direction. Therefore, the incident position in the dir_sub direction of the light beam incident on the diffractive optical element 403 can be obtained based on the output signal of the light receiving element 405. In the present embodiment, as an example, the position in the dir_sub direction of the center position of the diffraction image composed of the dot row image d1, the dot row image d2, and the dot row image d3 is referred to as the “position of the diffraction image in the dir_sub direction”. And

しかしながら、回折像においてドットが離散的に並んでいることに起因して、回折像のdir_sub方向の位置と前記ドット列像d3の検出タイミングとの関係は必ずしも線形ではない。回折像のdir_sub方向の位置とドット列像d3の検出タイミングとの関係が線形性を有していない場合には、受光素子405の出力信号に基づいて光ビームのdir_sub方向の入射位置を求める際の計算が複雑になる。また、回折像のdir_sub方向の位置変化に対するドット列像d3の検出タイミングの変化が小さい部分が存在すると、検出誤差が大きくなる。   However, the relationship between the position in the dir_sub direction of the diffraction image and the detection timing of the dot row image d3 is not necessarily linear due to the fact that dots are arranged in a discrete manner in the diffraction image. When the relationship between the position of the diffraction image in the dir_sub direction and the detection timing of the dot row image d3 has no linearity, the incident position of the light beam in the dir_sub direction is obtained based on the output signal of the light receiving element 405. The calculation becomes complicated. Further, if there is a portion where the change in the detection timing of the dot row image d3 with respect to the change in the position of the diffraction image in the dir_sub direction is small, the detection error increases.

そこで、回折像のdir_sub方向の位置とドット列像d3の検出タイミングとの関係に及ぼす受光素子405のdir_sub方向の大きさ(dsとする)の影響を知るために、便宜上、回折像を固定して受光素子405の位置をdir_sub方向に変化させ、受光素子405の位置(Dpd)とドット列像d3の検出位置(Dd3)との関係を計算機シミュレーションで求めた。なお、それぞれの位置は前記原点を基準としている。ds=100μmのときの計算結果が図12(A)に、ds=110μmのときの計算結果が図12(B)に、ds=120μmのときの計算結果が図12(C)に、ds=130μmのときの計算結果が図12(D)に、ds=140μmのときの計算結果が図12(E)に、ds=150μmのときの計算結果が図12(F)に、示されている。また、ds=160μmのときの計算結果が図13(A)に、ds=170μmのときの計算結果が図13(B)に、ds=180μmのときの計算結果が図13(C)に、ds=190μmのときの計算結果が図13(D)に、示されている。   Therefore, in order to know the influence of the size (referred to as ds) of the light receiving element 405 on the relationship between the position in the dir_sub direction of the diffraction image and the detection timing of the dot row image d3, the diffraction image is fixed for convenience. Then, the position of the light receiving element 405 was changed in the dir_sub direction, and the relationship between the position (Dpd) of the light receiving element 405 and the detection position (Dd3) of the dot row image d3 was obtained by computer simulation. Each position is based on the origin. FIG. 12A shows the calculation result when ds = 100 μm, FIG. 12B shows the calculation result when ds = 110 μm, FIG. 12C shows the calculation result when ds = 120 μm, and ds = FIG. 12D shows the calculation result when 130 μm, FIG. 12E shows the calculation result when ds = 140 μm, and FIG. 12F shows the calculation result when ds = 150 μm. . FIG. 13A shows the calculation result when ds = 160 μm, FIG. 13B shows the calculation result when ds = 170 μm, and FIG. 13C shows the calculation result when ds = 180 μm. FIG. 13D shows the calculation result when ds = 190 μm.

ここでは、一例として図14に示されるように、光強度の閾値Pthを最大強度の50%に設定し、光強度が増加しつつ閾値Pthを横切る位置n1と光強度が減少しつつ閾値Pthを横切る位置n2との中間位置n3をドット列像d3の検出位置とした。   Here, as an example, as shown in FIG. 14, the threshold value Pth of the light intensity is set to 50% of the maximum intensity, the position n1 crossing the threshold value Pth while increasing the light intensity, and the threshold value Pth while decreasing the light intensity. An intermediate position n3 with the crossing position n2 was set as a detection position of the dot row image d3.

なお、ds=150μmのときに、前記位置n1をドット列像d3の検出位置とした場合と、前記位置n2をドット列像d3の検出位置とした場合と、前記位置n3をドット列像d3の検出位置とした場合と、について、受光素子405の位置(Dpd)とドット列像d3の検出位置(Dd3)との関係が図15に示されている。位置n3をドット列像d3の検出位置とすることにより、ドットの強度ムラの影響による検出誤差を低減することができる。さらに、ドットが離散的に並んでいることに起因する検出誤差を低減することができる。なお、必ずしも、位置n1と位置n2の中間位置をドット列像d3の検出位置とする必要はなく、位置n1と位置n2の両方を用いた所定の演算式から得られた位置をドット列像d3の検出位置としても良い。また、位置n1と位置n2の両方の間を適当な時間間隔でサンプリングし、サンプリングされた値の重心をドット列像d3の検出位置としても良い。   When ds = 150 μm, the position n1 is set as the detection position of the dot row image d3, the position n2 is set as the detection position of the dot row image d3, and the position n3 is set as the detection position of the dot row image d3. FIG. 15 shows the relationship between the position (Dpd) of the light receiving element 405 and the detection position (Dd3) of the dot row image d3 for the detection position. By setting the position n3 as the detection position of the dot row image d3, it is possible to reduce detection errors due to the influence of dot intensity unevenness. Furthermore, it is possible to reduce detection errors caused by the dots being arranged in a discrete manner. It is not always necessary to set the intermediate position between the position n1 and the position n2 as the detection position of the dot row image d3, and the position obtained from a predetermined arithmetic expression using both the position n1 and the position n2 is the dot row image d3. It is good also as a detection position. Alternatively, sampling may be performed between the position n1 and the position n2 at an appropriate time interval, and the centroid of the sampled value may be used as the detection position of the dot row image d3.

上記計算機シミュレーションの結果に基づいて、ドット列像d3におけるdir_sub方向のドット間隔に対する受光素子405のdir_sub方向の大きさを示すパラメータ(「パラメータa」とする)と、受光素子405の位置(Dpd)とドット列像d3の検出位置(Dd3)との関係の線形性を示すパラメータとの関係を求めた。ここでは、一例として、受光素子405の位置(Dpd)とドット列像d3の検出位置(Dd3)との関係の線形性を示すパラメータとして、重決定係数(確実度係数ともいい、重相関係数の2乗で表される。以下、「パラメータR2」とする)を用いた。なお、R2値は0〜1の値をとり、1に近いほど直線に近いことを示している。 Based on the result of the computer simulation, a parameter indicating the size of the light receiving element 405 in the dir_sub direction with respect to the dot interval in the dir_sub direction in the dot row image d3 (referred to as “parameter a”), and the position (Dpd) of the light receiving element 405 And the parameter indicating the linearity of the relationship between the dot row image d3 and the detected position (Dd3). Here, as an example, as a parameter indicating the linearity of the relationship between the position (Dpd) of the light receiving element 405 and the detection position (Dd3) of the dot array image d3, a multiple determination coefficient (also referred to as a certainty factor coefficient, multiple correlation coefficient) (Hereinafter referred to as “parameter R 2 ”). The R 2 value ranges from 0 to 1, and the closer to 1, the closer to the straight line.

パラメータaは、ドット列像d3におけるdir_sub方向のドット間隔をps[mm]、受光素子405のdir_sub方向の大きさをds[mm]、(ds−ps×n)が正となる0又は最大の正の整数をnとしたときに、次の(1)式で得られる値である。   The parameter a is 0 or the maximum in which the dot interval in the dot array image d3 is ps [mm], the size of the light receiving element 405 in the dir_sub direction is ds [mm], and (ds−ps × n) is positive. This is a value obtained by the following equation (1), where n is a positive integer.

a=(ds−ps×n)/ps ……(1) a = (ds−ps × n) / ps (1)

a=0.0は、dsがpsの整数倍と一致する場合を意味している。ここでは、ps=100μmであるので、ds=100μmはa=0.0に対応し、ds=110μmはa=0.1に対応し、ds=120μmはa=0.2に対応し、ds=130μmはa=0.3に対応し、ds=140μmはa=0.4に対応し、ds=150μmはa=0.5に対応し、ds=160μmはa=0.6に対応し、ds=170μmはa=0.7に対応し、ds=180μmはa=0.8に対応し、ds=190μmはa=0.9に対応している。   a = 0.0 means that ds matches an integer multiple of ps. Here, since ps = 100 μm, ds = 100 μm corresponds to a = 0.0, ds = 110 μm corresponds to a = 0.1, ds = 120 μm corresponds to a = 0.2, ds = 130 μm corresponds to a = 0.3, ds = 140 μm corresponds to a = 0.4, ds = 150 μm corresponds to a = 0.5, ds = 160 μm corresponds to a = 0.6 , Ds = 170 μm corresponds to a = 0.7, ds = 180 μm corresponds to a = 0.8, and ds = 190 μm corresponds to a = 0.9.

図16に示されるように、受光素子405のdir_sub方向の大きさを、dir_sub方向のドット間隔の整数倍と異ならせることにより、受光素子405の位置(Dpd)とドット列像d3の検出位置(Dd3)との関係の線形性を改善できる。なお、a=0.5前後にするのが最適である。従って、本実施形態では、各受光素子の前にアパーチャを設けて、各受光素子のdir_sub方向の大きさを150μmとしている。なお、各受光素子自体の大きさを150μmとしても良い。この場合には、各受光素子の前のアパーチャはなくても良い。   As shown in FIG. 16, by making the size of the light receiving element 405 in the dir_sub direction different from an integral multiple of the dot interval in the dir_sub direction, the position (Dpd) of the light receiving element 405 and the detection position of the dot row image d3 ( The linearity of the relationship with Dd3) can be improved. It is optimal to set a = about 0.5. Therefore, in this embodiment, an aperture is provided in front of each light receiving element, and the size of each light receiving element in the dir_sub direction is 150 μm. The size of each light receiving element itself may be 150 μm. In this case, there may be no aperture in front of each light receiving element.

また、ドット間の光強度のムラは前記線形性を低下させる要因となるため、各ドットの光強度の均一性を高めることにより、さらに受光素子405の位置(Dpd)とドット列像d3の検出位置(Dd3)との関係を線形に近づけることが可能である。   In addition, since unevenness in the light intensity between the dots causes a decrease in the linearity, the detection of the position (Dpd) of the light receiving element 405 and the dot row image d3 is further improved by increasing the uniformity of the light intensity of each dot. It is possible to make the relationship with the position (Dd3) close to linear.

《光源制御回路》
前記処理回路815は、図17に示されるように、4つの光源制御回路(815a、815b、815c、815d)を有している。
<< Light source control circuit >>
The processing circuit 815 has four light source control circuits (815a, 815b, 815c, 815d) as shown in FIG.

光源制御回路815aは、上位装置90からのブラック画像情報、同期センサ228aの出力信号、及び受光素子405aの出力信号などに基づいて光源ユニット250aを制御する。光源制御回路815bは、上位装置90からのシアン画像情報、同期センサ228bの出力信号、及び受光素子405bの出力信号などに基づいて光源ユニット250bを制御する。光源制御回路815cは、上位装置90からのマゼンダ画像情報、同期センサ228cの出力信号、及び受光素子405cの出力信号などに基づいて光源ユニット250cを制御する。光源制御回路815dは、上位装置90からのイエロー画像情報、同期センサ228dの出力信号、及び受光素子405dの出力信号などに基づいて光源ユニット250dを制御する。各光源制御回路は、ほぼ同様な回路構成を有している。そこで、以下では、代表として光源制御回路815cについて説明する。   The light source control circuit 815a controls the light source unit 250a based on the black image information from the host device 90, the output signal of the synchronization sensor 228a, the output signal of the light receiving element 405a, and the like. The light source control circuit 815b controls the light source unit 250b based on the cyan image information from the host device 90, the output signal of the synchronization sensor 228b, the output signal of the light receiving element 405b, and the like. The light source control circuit 815c controls the light source unit 250c based on the magenta image information from the host device 90, the output signal of the synchronization sensor 228c, the output signal of the light receiving element 405c, and the like. The light source control circuit 815d controls the light source unit 250d based on the yellow image information from the host device 90, the output signal of the synchronization sensor 228d, the output signal of the light receiving element 405d, and the like. Each light source control circuit has a substantially similar circuit configuration. Therefore, the light source control circuit 815c will be described below as a representative.

光源制御回路815cは、一例として図18に示されるように、信号調整回路28、副走査位置演算回路23、書込制御回路30、画像処理回路40、及び光源駆動回路50などを有している。   As shown in FIG. 18 as an example, the light source control circuit 815c includes a signal adjustment circuit 28, a sub-scanning position calculation circuit 23, a write control circuit 30, an image processing circuit 40, a light source driving circuit 50, and the like. .

画像処理回路40は、上位装置90からのマゼンダ画像情報に基づいて、マゼンダの画像データを生成する。   The image processing circuit 40 generates magenta image data based on the magenta image information from the host device 90.

信号調整回路28は、同期センサ228cの出力信号を増幅、反転、2値化して信号S228cを生成する。従って、同期センサ228cに光が入射すると、信号S228cは、「H(ハイレベル)」から「L(ローレベル)」に変化する。また、信号調整回路28は、受光素子405cの出力信号を増幅、2値化して信号S405cを生成する。信号S405cは、一例として図19(A)〜図19(C)に示されるように、ドット列像d1のドットに対応するパルスp1、ドット列像d3のドットに対応するパルスp3、及びドット列像d2のドットに対応するパルスp2を有している。そして、回折光学素子404cを走査する光ビームのdir_sub方向の走査位置によって、回折像のdir_sub方向の位置が変化するため、パルスp1とパルスp3の時間間隔t13及びパルスp3とパルスp2の時間間隔t32が異なっている。   The signal adjustment circuit 28 amplifies, inverts, and binarizes the output signal of the synchronous sensor 228c to generate a signal S228c. Accordingly, when light enters the synchronization sensor 228c, the signal S228c changes from “H (high level)” to “L (low level)”. The signal adjustment circuit 28 amplifies and binarizes the output signal of the light receiving element 405c to generate a signal S405c. As an example, as shown in FIGS. 19A to 19C, the signal S405c includes a pulse p1 corresponding to a dot in the dot row image d1, a pulse p3 corresponding to a dot in the dot row image d3, and a dot row. It has a pulse p2 corresponding to a dot of the image d2. Since the position of the diffraction image in the dir_sub direction changes depending on the scanning position of the light beam that scans the diffractive optical element 404c, the time interval t13 between the pulses p1 and p3 and the time interval t32 between the pulses p3 and p2. Are different.

副走査位置演算回路23は、信号S405cに基づいて感光体ドラム901cにおける光スポットの副走査方向の位置を検出する。ここでは、一例として図20に示されるように、パルスp1の立ち上がりタイミングt1とパルスp1の立ち下がりタイミングt2との中間のタイミングt3と、パルスp3の立ち上がりタイミングt4とパルスp3の立ち下がりタイミングt5との中間のタイミングt6と、を求め、タイミングt3とタイミングt6との時間差を前記t13として算出する。そして、位置ずれがないときのt13(基準時間差とする。)と計測されたt13との差Δtを算出し、光スポットの副走査方向の位置ずれ量及び位置ずれ方向(+側又は−側)を求める。なお、上記基準時間差、及び上記Δtと光スポットの副走査方向の位置ずれ量との関係は、予め取得され不図示のメモリに格納されている。また、パルスp1の立ち上がりタイミングt1とパルスp1の立ち下がりタイミングt2とを予め設定されている演算式に代入して得られるタイミングt3´と、パルスp3の立ち上がりタイミングt4とパルスp3の立ち下がりタイミングt5とを予め設定されている演算式に代入して得られるタイミングt6´と、の時間差を前記t13としても良い。   The sub-scanning position calculation circuit 23 detects the position of the light spot on the photosensitive drum 901c in the sub-scanning direction based on the signal S405c. Here, as shown in FIG. 20, as an example, an intermediate timing t3 between the rising timing t1 of the pulse p1 and the falling timing t2 of the pulse p1, a rising timing t4 of the pulse p3, and a falling timing t5 of the pulse p3. And the time difference between the timing t3 and the timing t6 is calculated as t13. Then, a difference Δt between t13 (which is a reference time difference) when there is no positional deviation and the measured t13 is calculated, and the positional deviation amount and the positional deviation direction (+ side or − side) of the light spot in the sub-scanning direction. Ask for. The relationship between the reference time difference and Δt and the positional deviation amount of the light spot in the sub-scanning direction is acquired in advance and stored in a memory (not shown). Further, a timing t3 ′ obtained by substituting the rising timing t1 of the pulse p1 and the falling timing t2 of the pulse p1 into a predetermined arithmetic expression, the rising timing t4 of the pulse p3, and the falling timing t5 of the pulse p3. The time difference from the timing t6 ′ obtained by substituting the above into a predetermined arithmetic expression may be set as the t13.

書込制御回路30は、画像処理回路40からの画像データを各画素に割り当てて変調データを生成し、該変調データをシリアル信号として出力する。ここでは、光源ユニット250cの各半導体レーザに対応した複数のシリアル信号が出力される。   The writing control circuit 30 assigns the image data from the image processing circuit 40 to each pixel to generate modulation data, and outputs the modulation data as a serial signal. Here, a plurality of serial signals corresponding to each semiconductor laser of the light source unit 250c are output.

また、書込制御回路30は、副走査位置演算回路23で検出された光スポットの副走査方向の位置ずれ量及び位置ずれ方向に基づいて、該位置ずれを補正する。ここでは、画像の副走査方向の形成開始位置を画像解像度に応じた1ライン単位で調整することにより、前記位置ずれを補正する。ところで、一例として図21(A)及び図21(B)に示されるように、書込制御回路30では、動作開始信号(信号STOUT)が検出されると、光走査開始信号(信号SOS)のパルスをカウントし、カウント値Nが予め設定されている値Csに達したときに、画像形成が開始される(T1参照)。信号SOSのパルスは、1走査につき1個検出されるようになっている。そこで、カウント値NがCs−1に達したときに、画像形成が開始されるようにすれば副走査方向の画像形成が1ライン分(ΔL)だけ早くなり(T2参照)、カウント値NがCs+1に達したときに、画像形成が開始されるようにすれば副走査方向の画像形成が1ライン分(ΔL)だけ遅くなる(T3参照)。例えば、600dpiであれば42.3μm、1200dpiであれば21.2μm単位で副走査方向の位置をシフトすることができる。すなわち、書込制御回路30は、副走査方向位置演算回路23で検出された光スポットの副走査方向の位置ずれ量及び位置ずれ方向に基づいて、該位置ずれが補正されるように、画像形成が開始されるときのカウント値を設定する。なお、画像データの先頭部に空白ラインを設け、該空白ライン数を変化させても良い。この方法によっても、画像の副走査方向の形成開始位置を画像解像度に応じた1ライン単位で調整することができる。   Further, the writing control circuit 30 corrects the positional deviation based on the positional deviation amount and the positional deviation direction in the sub-scanning direction of the light spot detected by the sub-scanning position calculation circuit 23. Here, the position shift is corrected by adjusting the formation start position of the image in the sub-scanning direction in units of one line according to the image resolution. As an example, as shown in FIGS. 21A and 21B, the write control circuit 30 detects the optical scanning start signal (signal SOS) when the operation start signal (signal STOUT) is detected. When the pulses are counted and the count value N reaches a preset value Cs, image formation is started (see T1). One pulse of the signal SOS is detected per scan. Therefore, if image formation is started when the count value N reaches Cs-1, image formation in the sub-scanning direction is accelerated by one line (ΔL) (see T2), and the count value N is If image formation is started when Cs + 1 is reached, image formation in the sub-scanning direction is delayed by one line (ΔL) (see T3). For example, the position in the sub-scanning direction can be shifted in units of 42.3 μm for 600 dpi and 21.2 μm for 1200 dpi. That is, the writing control circuit 30 forms an image so that the positional deviation is corrected based on the positional deviation amount and the positional deviation direction of the light spot detected by the sub-scanning direction position calculation circuit 23 in the sub-scanning direction. Sets the count value when is started. Note that a blank line may be provided at the head of the image data, and the number of blank lines may be changed. This method can also adjust the formation start position of the image in the sub-scanning direction in units of one line according to the image resolution.

さらに、書込制御回路30は、感光体ドラム901cにおける画像形成領域外に向かう光ビームの強度を、前記画像形成領域内に向かう光ビームの強度よりも強くする。これにより、ドット間の強度むらを減少させることができる。   Further, the writing control circuit 30 makes the intensity of the light beam going out of the image forming area on the photosensitive drum 901c stronger than the intensity of the light beam going into the image forming area. Thereby, intensity unevenness between dots can be reduced.

光源駆動回路50は、書込制御回路30からのシリアル信号に基づいて光源ユニット250cの駆動信号を生成する。   The light source driving circuit 50 generates a driving signal for the light source unit 250 c based on the serial signal from the writing control circuit 30.

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置900では、書込制御回路30によってシフト手段及びビーム強度調整手段が実現されている。   As is apparent from the above description, in the optical scanning device 900 according to the present embodiment, the writing control circuit 30 implements a shift unit and a beam intensity adjustment unit.

また、本実施形態に係るフルカラー画像形成装置100では、各感光体ドラムによって走査対象物が実現され、各帯電チャージャと各現像ローラと各トナーカートリッジと転写チャージャ913と定着ローラ910とによって転写装置が実現されている。   Further, in the full-color image forming apparatus 100 according to the present embodiment, the object to be scanned is realized by each photosensitive drum, and the transfer device is constituted by each charging charger, each developing roller, each toner cartridge, the transfer charger 913, and the fixing roller 910. It has been realized.

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置900によると、画像形成ステーション毎に、光源ユニットから対応する感光体ドラム表面(被走査面)に向かう光ビームが入射され、dir_sub方向(第1の方向)に延びる2つのドット列像d1、d2と、dir_sub方向に対して角度θ(0<θ<90°)だけ傾いた方向(第2の方向)に延びるドット列像d3とを含む回折像を形成する回折光学素子403、及び前記回折像を検出する受光素子405(光検出器)を有している。これにより、受光素子405からは、回折光学素子403に入射する光ビームのdir_sub方向の位置情報を含む信号が出力される。従って、結果として、高コスト化及び大型化を招くことなく、感光体ドラム表面に形成される光スポットの副走査方向の位置を精度良く検出することが可能となる。   As described above, according to the optical scanning device 900 according to the present embodiment, the light beam from the light source unit toward the corresponding photosensitive drum surface (scanned surface) is incident on each image forming station, and the dir_sub direction (first order). Two dot row images d1 and d2 extending in the direction (1) and a dot row image d3 extending in a direction (second direction) inclined by an angle θ (0 <θ <90 °) with respect to the dir_sub direction. A diffractive optical element 403 that forms a diffraction image and a light receiving element 405 (photodetector) that detects the diffraction image are included. As a result, the light receiving element 405 outputs a signal including position information in the dir_sub direction of the light beam incident on the diffractive optical element 403. Therefore, as a result, it is possible to accurately detect the position of the light spot formed on the surface of the photosensitive drum in the sub-scanning direction without increasing cost and size.

また、本実施形態に係る光走査装置900によると、前記回折光学素子403によって形成される回折像は、ドット列状の像を含んでいる。これにより、回折光学素子403と受光素子405との位置関係に経時変化が発生しても、検出誤差を小さく抑えることができる。   Further, according to the optical scanning device 900 according to the present embodiment, the diffraction image formed by the diffractive optical element 403 includes a dot array image. Thereby, even if a temporal change occurs in the positional relationship between the diffractive optical element 403 and the light receiving element 405, the detection error can be suppressed small.

ところで、温度変化により、半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が変化したり、回折光学素子403自体が膨張・収縮すると、回折像も膨張もしくは収縮する。しかしながら、本実施形態に係る光走査装置900によると、前記回折光学素子403によって形成される回折像は、互いに平行な2つの回折像を含んでいるため、互いに平行な2つの回折像を検出して、温度変化の影響を補正することが可能である。従って、温度変化により、半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が変化したり、回折光学素子403自体が膨張・収縮しても、安定した検出精度を維持することができる。   By the way, when the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser changes due to a temperature change, or when the diffractive optical element 403 itself expands / contracts, the diffraction image also expands / contracts. However, according to the optical scanning device 900 according to the present embodiment, the diffraction image formed by the diffractive optical element 403 includes two diffraction images parallel to each other, and thus detects two diffraction images parallel to each other. Thus, the influence of temperature change can be corrected. Therefore, stable detection accuracy can be maintained even when the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser changes due to temperature changes or the diffractive optical element 403 itself expands and contracts.

また、本実施形態に係る光走査装置900によると、前記回折光学素子403は、入射光の位相を空間的に変調することにより回折像を形成するように、二次元状に配列された凹凸を有している。これにより、回折光学素子403での光量の低下を抑制することができる。   In addition, according to the optical scanning device 900 according to the present embodiment, the diffractive optical element 403 has unevenness arranged in a two-dimensional manner so as to form a diffraction image by spatially modulating the phase of incident light. Have. Thereby, the fall of the light quantity in the diffractive optical element 403 can be suppressed.

また、本実施形態に係る光走査装置900では、感光体ドラム面に等価な面と受光素子405の受光面とが共役になるように、回折光学素子403と受光素子405との間にレンズ404が配置されているため、光スポットの副走査方向の位置を検出できる範囲(ダイナミックレンジ)を広くすることができる。また、回折像の大きさをレンズの倍率に応じて調整可能であり、設計の幅が広がるというメリットもある。   In the optical scanning device 900 according to the present embodiment, the lens 404 is interposed between the diffractive optical element 403 and the light receiving element 405 so that the surface equivalent to the surface of the photosensitive drum and the light receiving surface of the light receiving element 405 are conjugate. Therefore, the range (dynamic range) in which the position of the light spot in the sub-scanning direction can be detected can be widened. In addition, the size of the diffraction image can be adjusted according to the magnification of the lens, and there is an advantage that the range of design is widened.

また、本実施形態に係る光走査装置900によると、画像形成領域外に向かう光ビームを用いて、感光体ドラム表面に形成される光スポットの副走査方向の位置を検出している。これにより、リアルタイムで副走査方向の位置を検出することができる。   Further, according to the optical scanning device 900 according to the present embodiment, the position of the light spot formed on the surface of the photosensitive drum in the sub-scanning direction is detected using the light beam that goes out of the image forming area. As a result, the position in the sub-scanning direction can be detected in real time.

また、本実施形態に係る光走査装置900によると、画像形成領域外に向かう光ビームの強度を、画像形成領域内に向かう光ビームの強度よりも強くしている。これにより、感光体に向かうビーム強度を増大させることなく、前記受光素子405で検出されるビーム強度を増大させることができる。そのため、前記受光素子405で検出される信号のSN比を向上させることができ、検出精度の向上を図ることができる。また、感光体へ向かうビーム強度は増大させないため、出力画像の画像品質や感光体ドラム自体に悪影響を及ぼすことを回避できる。   Further, according to the optical scanning device 900 according to the present embodiment, the intensity of the light beam going out of the image forming area is made stronger than the intensity of the light beam going into the image forming area. Thereby, the beam intensity detected by the light receiving element 405 can be increased without increasing the beam intensity toward the photoconductor. Therefore, the SN ratio of the signal detected by the light receiving element 405 can be improved, and the detection accuracy can be improved. Further, since the beam intensity toward the photoconductor is not increased, it is possible to avoid adversely affecting the image quality of the output image and the photoconductor drum itself.

また、本実施形態に係る光走査装置900によると、前記各副走査位置検出系では、受光素子405のdir_sub方向の長さが、回折像におけるdir_sub方向のドット間隔の整数倍と異なるように設定している。これにより、検出誤差を小さくすることができる。   Further, according to the optical scanning device 900 according to the present embodiment, in each sub-scanning position detection system, the length of the light receiving element 405 in the dir_sub direction is set to be different from an integral multiple of the dot interval in the dir_sub direction in the diffraction image. is doing. Thereby, a detection error can be made small.

また、本実施形態に係る光走査装置900によると、前記各副走査位置検出系は、受光素子405に入射する光ビームの少なくともdir_sub方向の幅を150μmに規制するアパーチャを有している。これにより、低コストの汎用の受光素子を使用することができる。   Further, according to the optical scanning device 900 according to the present embodiment, each of the sub-scanning position detection systems has an aperture that regulates at least the width of the light beam incident on the light receiving element 405 in the dir_sub direction to 150 μm. Thereby, a low-cost general-purpose light receiving element can be used.

また、本実施形態に係るフルカラー画像形成装置100によると、光走査装置900を備えているために、高コスト化及び大型化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。   In addition, since the full-color image forming apparatus 100 according to the present embodiment includes the optical scanning device 900, it is possible to form a high-quality image without incurring an increase in cost and size.

また、本実施形態に係るフルカラー画像形成装置100によると、画像の副走査方向の形成開始位置を調整することによって、感光体ドラム表面に形成される光スポットの副走査方向ずれを補正している。これにより、低コスト化及び小型化を更に図ることが可能となる。   Further, according to the full-color image forming apparatus 100 according to the present embodiment, the sub-scanning direction deviation of the light spot formed on the surface of the photosensitive drum is corrected by adjusting the formation start position of the image in the sub-scanning direction. . Thereby, cost reduction and size reduction can be further achieved.

なお、上記実施形態では、画像の副走査方向の形成開始位置を調整することにより、感光体ドラム表面に形成される光スポットの副走査方向の位置ずれを補正する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、1ライン分よりも細かくシフトする必要がある場合には、一例として図22に示されるように、互いに非平行な入射面と射出面を有し、不図示の回動機構によって光軸504を回転軸として回動可能な、くさび形プリズム501を各光源ユニットとポリゴンミラー213との間にそれぞれ配置しても良い。このくさび形プリズム501は、回動に応じて、入射光502に対して副走査方向に対応する方向w1に偏向した出射光503を出射する。なお、図22におけるw2は主走査方向に対応する方向であり、w3は光軸方向である。この場合には、前記書込制御回路30は、副走査位置演算回路23で検出された光スポットの副走査方向の位置ずれ量及び位置ずれ方向に基づいて、該位置ずれが補正されるようにくさび形プリズム501を回動させる駆動信号を生成し、不図示の回動機構に出力することとなる。ここでは、書込制御回路30とくさび形プリズム501と不図示の回動機構とによってシフト手段が実現される。   In the above-described embodiment, the case where the positional deviation in the sub-scanning direction of the light spot formed on the surface of the photosensitive drum is corrected by adjusting the formation start position in the sub-scanning direction of the image has been described. It is not limited. For example, when it is necessary to shift more finely than one line, as shown in FIG. 22 as an example, the optical axis 504 has an entrance surface and an exit surface that are non-parallel to each other, and a rotation mechanism (not shown). A wedge-shaped prism 501 that can be rotated about the rotation axis may be disposed between each light source unit and the polygon mirror 213. The wedge-shaped prism 501 emits outgoing light 503 deflected in the direction w1 corresponding to the sub-scanning direction with respect to the incident light 502 in accordance with the rotation. Note that w2 in FIG. 22 is a direction corresponding to the main scanning direction, and w3 is an optical axis direction. In this case, the writing control circuit 30 corrects the positional deviation based on the positional deviation amount and the positional deviation direction of the light spot detected by the sub-scanning position calculation circuit 23 in the sub-scanning direction. A drive signal for rotating the wedge prism 501 is generated and output to a rotation mechanism (not shown). Here, a shift means is realized by the write control circuit 30, the wedge prism 501 and a rotation mechanism (not shown).

また、一例として図23(A)〜図23(E)に示される液晶偏向素子143を用いて副走査方向ずれを補正しても良い。液晶偏向素子とは、電圧を印加すると、ある偏光方向を持った光に対する屈折率が変化することを利用して光を偏向させる素子である。液晶偏向素子143は、上記くさび形プリズム501と同様に、各光源ユニットとポリゴンミラー213との間にそれぞれ配置される。   Further, as an example, the sub-scanning direction deviation may be corrected using the liquid crystal deflecting element 143 shown in FIGS. 23 (A) to 23 (E). A liquid crystal deflecting element is an element that deflects light by utilizing a change in refractive index with respect to light having a certain polarization direction when a voltage is applied. The liquid crystal deflection element 143 is disposed between each light source unit and the polygon mirror 213, similarly to the wedge prism 501.

図23(A)は液晶偏向素子143の外形形状を示している。液晶偏向素子143の中央部に光ビームの光路を偏向可能な有効領域EAがある。図23(B)は、有効領域EA内の、透明電極板152−1(図23(C)参照)を入射側から見た図である。透明電極板152−1には図23(B)における上下方向に長いストライプ状の複数の透明電極パターン156(156−1、156−2、・・・、156−n)が等間隔に(図23(B)における紙面左右方向に)配列されている。そして、各透明電極パターンは、一対の抵抗155を介して電気的に接続されている。なお、図23(B)における左右方向は光ビームの光路が偏向される方向であり、副走査方向に対応する方向w1である。図23(C)は液晶偏向素子143の断面構造及び液晶分子の配向状態を示している。厚さ数[μm]〜数十[μm]程度の液晶層154が、透明電極板152−1、152−2及び配向膜153を介して、2枚のガラス基板151−1及び151−2に挟持されている。光ビームの出射面側の透明電極板152−2には全面一様な電極パターンが形成されている。   FIG. 23A shows the outer shape of the liquid crystal deflection element 143. There is an effective area EA capable of deflecting the optical path of the light beam at the center of the liquid crystal deflecting element 143. FIG. 23B is a view of the transparent electrode plate 152-1 (see FIG. 23C) in the effective area EA as viewed from the incident side. On the transparent electrode plate 152-1, a plurality of transparent electrode patterns 156 (156-1, 156-2,..., 156-n) that are long in the vertical direction in FIG. 23 (B) in the horizontal direction of the drawing. Each transparent electrode pattern is electrically connected via a pair of resistors 155. Note that the horizontal direction in FIG. 23B is the direction in which the optical path of the light beam is deflected, and is the direction w1 corresponding to the sub-scanning direction. FIG. 23C shows the cross-sectional structure of the liquid crystal deflection element 143 and the alignment state of the liquid crystal molecules. A liquid crystal layer 154 having a thickness of about several μm to several tens of μm is formed on the two glass substrates 151-1 and 151-2 via the transparent electrode plates 152-1 and 152-2 and the alignment film 153. It is pinched. A uniform electrode pattern is formed on the entire surface of the transparent electrode plate 152-2 on the light beam exit surface side.

ストライプ状の電極パターン156−1には端子1(CH1)が取り付けられ、156−nには端子2(CH2)が取り付けられている。この2つの端子に駆動電圧が印加される。図23(D)に示されるように、端子1及び端子2に互いに異なる電圧(例えば1Vと5V)が印加されると、液晶層154内には抵抗155の抵抗値Rを比例定数とする電位Vtが発生する。そして、この電位分布に従い、液晶層154内の液晶分子のチルト角φが変化する。このように配向した液晶分子に、電圧が0Vのときの液晶分子の長軸方向(図23(C)における紙面左右方向)に偏光した光ビームLBが入射されると、この光ビームLBは、図23(E)に示されるように、偏光方向と同じ方向に屈折率Riの勾配を感じる。すなわち、この液晶偏向素子143はプリズムと同様な作用を有し、光ビームを偏向することができる。駆動電圧を変化させると、屈折率の勾配を変化させることができるため、光ビームの偏向角を制御することができる。この場合には、前記書込制御回路30は、副走査方向位置演算回路23で検出された光スポットの副走査方向の位置ずれ量及び位置ずれ方向に基づいて、該位置ずれが補正されるように液晶偏向素子143の駆動電圧に対応した駆動信号を生成する。すなわち、書込制御回路30と液晶偏向素子143とによってシフト手段が実現される。なお、液晶に代えて、LiNbO3等の他の電気光学材料を用いても良い。 A terminal 1 (CH1) is attached to the striped electrode pattern 156-1, and a terminal 2 (CH2) is attached to 156-n. A drive voltage is applied to these two terminals. As shown in FIG. 23D, when different voltages (for example, 1 V and 5 V) are applied to the terminal 1 and the terminal 2, a potential having a resistance value R of the resistor 155 as a proportional constant in the liquid crystal layer 154. Vt is generated. Then, according to this potential distribution, the tilt angle φ of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 154 changes. When the light beam LB polarized in the major axis direction of the liquid crystal molecules when the voltage is 0 V (left and right direction in the drawing in FIG. 23C) is incident on the liquid crystal molecules thus aligned, the light beam LB is As shown in FIG. 23E, the gradient of the refractive index Ri is felt in the same direction as the polarization direction. That is, the liquid crystal deflecting element 143 has the same function as a prism and can deflect the light beam. When the driving voltage is changed, the refractive index gradient can be changed, so that the deflection angle of the light beam can be controlled. In this case, the writing control circuit 30 corrects the positional deviation based on the positional deviation amount and the positional deviation direction of the light spot detected by the sub-scanning direction position calculation circuit 23 in the sub-scanning direction. In addition, a driving signal corresponding to the driving voltage of the liquid crystal deflecting element 143 is generated. That is, the write control circuit 30 and the liquid crystal deflecting element 143 implement shift means. Instead of the liquid crystal, another electro-optical material such as LiNbO 3 may be used.

また、上記実施形態において、温度変化の影響が小さい場合には、前記回折光学素子403で形成される回折像に、前記2つのドット列像(d1、d2)の一方がなくても良い(図24参照)。   In the above embodiment, when the influence of the temperature change is small, one of the two dot row images (d1, d2) may not be included in the diffraction image formed by the diffractive optical element 403 (FIG. 24).

また、上記実施形態では、前記2つのドット列像(d1、d2)がdir_sub方向に延びる場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、2つのドット列像(d1、d2)は、dir_main方向と異なる方向であって、前記ドット列像d3と異なる方向に延びていれば良い。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the said 2 dot row image (d1, d2) extended in the dir_sub direction, it is not limited to this. In short, the two dot row images (d1, d2) only need to extend in a direction different from the dir_main direction and different from the dot row image d3.

また、上記実施形態では、前記2つのドット列像(d1、d2)が互いに平行である場合について説明したが、これに限らず、2つのドット列像(d1、d2)の一方が、前記ドット列像d3と平行であっても良い。   In the above embodiment, the case where the two dot row images (d1, d2) are parallel to each other has been described. However, the present invention is not limited to this, and one of the two dot row images (d1, d2) It may be parallel to the row image d3.

また、前記回折光学素子403で形成される回折像は、前記各ドット列像を一部に含む回折像であっても良い。   Further, the diffraction image formed by the diffractive optical element 403 may be a diffraction image partially including each dot row image.

また、上記実施形態では、前記回折光学素子403によって形成される回折像が複数のドット列像を含む場合について説明したが、これに限らず、例えば、前記各ドット列像d3に代えて、複数のドットが所定の曲線を構成するように配置されたドット群像を用いても良い。   In the above embodiment, the case where the diffracted image formed by the diffractive optical element 403 includes a plurality of dot row images is not limited to this. For example, instead of the dot row images d3, a plurality of dot row images d3 may be used. You may use the dot group image arrange | positioned so that the dot of this may comprise a predetermined | prescribed curve.

また、前記2つのドット列像(d1、d2)に代えて、複数のドットが互いに同一の所定の曲線(Aとする)を構成するように配置されたドット群像を用いても良い。この場合に、更に前記各ドット列像d3に代えて、複数のドットが上記曲線Aと異なる曲線を構成するように配置されたドット群像を用いても良い。   In place of the two dot row images (d1, d2), a dot group image in which a plurality of dots are arranged to form the same predetermined curve (A) may be used. In this case, a dot group image in which a plurality of dots are arranged so as to form a curve different from the curve A may be used in place of each dot row image d3.

要するに、前記回折光学素子403によって形成される回折像が、少なくとも一部分においてdir_sub方向の位置によってdir_main方向における互いの間隔が異なる複数の像を含んでいれば良い。   In short, it is only necessary that the diffraction image formed by the diffractive optical element 403 includes a plurality of images having different intervals in the dir_main direction depending on the position in the dir_sub direction at least partially.

また、上記実施形態において、前記回折光学素子403と受光素子405との位置関係の経時変化が小さい場合には、前記回折光学素子403は、ドット列像に代えて、一例として図25(A)に示されるように、dir_sub方向に延びる2つのライン像(L1、L2)と、この2つのライン像の間であって、dir_sub方向に対して角度θ(θ<90°)だけ傾いたライン像L3とからなる回折像が形成されるように設計されても良い。図25(B)は図25(A)の中央部の拡大図である。なお、図25(A)及び図25(B)では、便宜上、ライン全体を同一濃度で描いているが、実際はライン内の光強度は一様ではない(図26(B)参照)。   In the above embodiment, when the temporal change in the positional relationship between the diffractive optical element 403 and the light receiving element 405 is small, the diffractive optical element 403 is replaced with a dot row image, as an example, as shown in FIG. As shown in FIG. 2, two line images (L1, L2) extending in the dir_sub direction and a line image that is inclined between the two line images by an angle θ (θ <90 °) with respect to the dir_sub direction. You may design so that the diffraction image which consists of L3 may be formed. FIG. 25B is an enlarged view of the central portion of FIG. In FIGS. 25A and 25B, for the sake of convenience, the entire line is drawn with the same density, but the light intensity in the line is actually not uniform (see FIG. 26B).

図26(B)には、図25(A)に示される回折像において、dir_sub方向の位置が互いに異なり、dir_main方向に延びる3本の線(Ld、Le、Lf、図26(A)参照)上での光強度Pwの計算機シミュレーションによる計算結果が示されている。各線の間隔は300μmである。前記ドット列の場合と同様な傾向を示している。なお、光強度Pwは、最大値を1としている。   FIG. 26B shows three lines extending in the dir_main direction in the diffractive image shown in FIG. 25A and extending in the dir_main direction (see Ld, Le, Lf, FIG. 26A). The calculation result by the computer simulation of the light intensity Pw is shown. The interval between the lines is 300 μm. The same tendency as in the case of the dot row is shown. The maximum value of the light intensity Pw is 1.

また、この場合には、図27に示されるように、受光素子405のdir_sub方向の大きさが100μmのときでも、受光素子405の位置(Dpd)とライン像L3の検出位置(Dl3)との関係はほぼ線形となる。   In this case, as shown in FIG. 27, even when the size of the light receiving element 405 in the dir_sub direction is 100 μm, the position (Dpd) of the light receiving element 405 and the detection position (Dl3) of the line image L3 The relationship is almost linear.

この場合には、信号S405cは、一例として図28(A)〜図28(C)に示されるように、ライン像L1に対応するパルスp1、ライン像L3に対応するパルスp3、及びライン像L2に対応するパルスp2を有している。そして、回折光学素子404cにおける光ビームのdir_sub方向に関する入射位置によって、回折像のdir_sub方向の位置が変化するため、パルスp1とパルスp3の時間間隔t13及びパルスp3とパルスp2の時間間隔t32が異なっている。すなわち、上記実施形態と同様にして、副走査方向の位置ずれを求めることができる。   In this case, as shown in FIG. 28A to FIG. 28C, for example, the signal S405c includes the pulse p1 corresponding to the line image L1, the pulse p3 corresponding to the line image L3, and the line image L2. Has a pulse p2 corresponding to. Since the position of the diffraction image in the dir_sub direction changes depending on the incident position of the light beam in the dir_sub direction in the diffractive optical element 404c, the time interval t13 between the pulse p1 and the pulse p3 and the time interval t32 between the pulse p3 and the pulse p2 are different. ing. That is, the positional deviation in the sub-scanning direction can be obtained in the same manner as in the above embodiment.

また、この場合においても、温度変化の影響が小さい場合には、2つのライン像(L1、L2)の一方がなくても良い(図29参照)。   Also in this case, if the influence of the temperature change is small, one of the two line images (L1, L2) may not be present (see FIG. 29).

また、この場合においても、2つのライン像(L1、L2)は、dir_main方向と異なる方向で、かつライン像L3と異なる方向に延びていれば良い。   Also in this case, the two line images (L1, L2) only need to extend in a direction different from the dir_main direction and in a direction different from the line image L3.

また、この場合においても、2つのライン像(L1、L2)の一方が、ライン像L3と平行であっても良い。   Also in this case, one of the two line images (L1, L2) may be parallel to the line image L3.

また、この場合においても、回折光学素子403で形成される回折像は、前記各ライン像を一部に含む回折像であっても良い。   Also in this case, the diffracted image formed by the diffractive optical element 403 may be a diffracted image partially including each line image.

また、この場合においても、上記ライン像L3に代えて、所定の曲線状の像を用いても良い。   Also in this case, a predetermined curved image may be used instead of the line image L3.

また、この場合においても、上記2つのライン像(L1、L2)に代えて、互いに同一の所定の曲線(aとする)状の像を用いても良い。この場合に、更に上記ライン像L3に代えて、上記曲線aと異なる曲線状の像を用いても良い。   Also in this case, instead of the two line images (L1 and L2), the same predetermined curved line (a) image may be used. In this case, a curved image different from the curve a may be used instead of the line image L3.

要するに、回折光学素子403によって形成される回折像が、少なくとも一部分においてdir_sub方向の位置によってdir_main方向における互いの間隔が異なる複数の像を含んでいれば良い。   In short, it is only necessary that the diffraction image formed by the diffractive optical element 403 includes a plurality of images having different intervals in the dir_main direction depending on the position in the dir_sub direction at least partially.

また、上記実施形態において、前記回折光学素子403に、対応する走査光学系による光ビームの集光位置と受光素子405の位置とが共役となるようなレンズ機能を付加した場合には、前記レンズ404は不要である。   In the above embodiment, when a lens function is added to the diffractive optical element 403 such that the condensing position of the light beam by the corresponding scanning optical system and the position of the light receiving element 405 are conjugated, the lens 404 is not necessary.

また、上記実施形態では、前記回折光学素子403は、光ビームを透過させて位相を変調する場合について説明したが、光ビームを反射して位相を変調しても良い。   In the above embodiment, the diffractive optical element 403 transmits the light beam and modulates the phase. However, the diffractive optical element 403 may reflect the light beam and modulate the phase.

また、上記実施形態では、前記受光素子405が、対応する走査光学系による光ビームの集光位置よりも後方に配置されている場合について説明したが、これに限らず、前記受光素子405が、対応する走査光学系による光ビームの集光位置に配置されても良い(図30参照)。この場合には、前記レンズ404は不要である。   In the above-described embodiment, the case where the light receiving element 405 is arranged behind the light beam condensing position by the corresponding scanning optical system is described. However, the present invention is not limited thereto, and the light receiving element 405 includes: You may arrange | position in the condensing position of the light beam by a corresponding scanning optical system (refer FIG. 30). In this case, the lens 404 is not necessary.

また、上記実施形態では、画像形成装置としてフルカラー画像形成装置100の場合について説明したが、これに限らず、例えばモノクロのレーザプリンタのように、1色の画像形成装置であっても良い。   In the above embodiment, the case of the full-color image forming apparatus 100 has been described as the image forming apparatus. However, the image forming apparatus is not limited to this, and may be a one-color image forming apparatus such as a monochrome laser printer.

本発明の一実施形態に係るフルカラー画像形成装置の概略構成を説明するための図である。1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a full-color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1における光走査装置を説明するための概略図(その1)である。FIG. 2 is a schematic diagram (part 1) for describing the optical scanning device in FIG. 1; 図1における光走査装置を説明するための概略図(その2)である。FIG. 3 is a schematic diagram (part 2) for describing the optical scanning device in FIG. 1; 図1における光走査装置を説明するための概略図(その3)である。FIG. 3 is a schematic diagram (part 3) for describing the optical scanning device in FIG. 1; 回折光学素子における回折領域の大きさを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the magnitude | size of the diffraction area in a diffractive optical element. 図6(A)及び図6(B)は、それぞれ回折光学素子によって形成される回折像を説明するための図である。FIG. 6A and FIG. 6B are diagrams for explaining diffraction images formed by the diffractive optical element, respectively. 計算機シミュレーションにおける副走査位置検出系の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the sub-scanning position detection system in computer simulation. 計算領域及び計算上の原点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a calculation area | region and the origin on calculation. 図9(A)及び図9(B)は、それぞれ図8の回折像の光強度を説明するための図である。9 (A) and 9 (B) are diagrams for explaining the light intensity of the diffraction image of FIG. 図10(A)〜図10(C)は、それぞれ回折光学素子を走査する光ビームの副走査方向に対応する方向の位置と、形成される回折像の位置との関係を説明するための図である。10A to 10C are diagrams for explaining the relationship between the position of the light beam that scans the diffractive optical element in the direction corresponding to the sub-scanning direction and the position of the formed diffraction image. It is. 図11(A)〜図11(C)は、それぞれ図10(A)〜図10(C)に対応する受光素子の出力信号を説明するための図である。FIGS. 11A to 11C are diagrams for explaining output signals of the light receiving elements corresponding to FIGS. 10A to 10C, respectively. 図12(A)〜図12(F)は、それぞれ受光素子の位置(Dpd)とドット列像d3の検出位置(Dd3)との関係を説明するための図(その1)である。FIGS. 12A to 12F are views (No. 1) for explaining the relationship between the position (Dpd) of the light receiving element and the detection position (Dd3) of the dot row image d3, respectively. 図13(A)〜図13(D)は、それぞれ受光素子の位置(Dpd)とドット列像d3の検出位置(Dd3)との関係を説明するための図(その2)である。FIGS. 13A to 13D are diagrams (No. 2) for explaining the relationship between the position (Dpd) of the light receiving element and the detection position (Dd3) of the dot row image d3, respectively. 受光素子の出力信号におけるドット列像d3の検出位置を説明するための図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (No. 1) for describing a detection position of a dot row image d3 in an output signal of a light receiving element. 受光素子の出力信号におけるドット列像d3の検出位置を説明するための図(その2)である。FIG. 6 is a diagram (No. 2) for describing a detection position of a dot row image d3 in an output signal of a light receiving element. ドット間隔に対する受光素子の大きさが、受光素子の位置(Dpd)とドット列像d3の検出位置(Dd3)との関係の線形性に及ぼす影響を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the influence which the magnitude | size of the light receiving element with respect to a dot space | interval has on the linearity of the relationship between the position (Dpd) of a light receiving element and the detection position (Dd3) of the dot row image d3. 図1における光走査装置の処理回路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the processing circuit of the optical scanning device in FIG. 図17における光源制御回路815cを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the light source control circuit 815c in FIG. 図19(A)〜図19(C)は、それぞれ受光素子405cの出力信号を説明するための図である。FIGS. 19A to 19C are diagrams for explaining output signals of the light receiving element 405c. 副走査位置演算回路での信号処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal processing in a subscanning position calculating circuit. 図21(A)及び図21(B)は、それぞれ書込制御回路における副走査方向ずれの補正処理を説明するための図である。FIGS. 21A and 21B are diagrams for explaining sub-scanning direction shift correction processing in the writing control circuit. くさび形プリズムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a wedge-shaped prism. 図23(A)〜図23(E)は、それぞれ液晶偏向素子を説明するための図である。FIG. 23A to FIG. 23E are diagrams for explaining the liquid crystal deflection elements. ドット列像が2つのときの回折像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the diffraction image when a dot row image is two. 図25(A)及び図25(B)は、それぞれライン像の回折像を説明するための図である。FIG. 25A and FIG. 25B are diagrams for explaining a diffraction image of a line image, respectively. 図26(A)及び図26(B)は、それぞれ図25(A)の回折像の光強度を説明するための図である。FIG. 26A and FIG. 26B are diagrams for explaining the light intensity of the diffraction image of FIG. 受光素子の位置(Dpd)とライン像L3の検出位置(Dl3)との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the position (Dpd) of a light receiving element, and the detection position (Dl3) of the line image L3. 図28(A)〜図28(C)は、それぞれ図25(A)の回折像が形成されるときの受光素子405cの出力信号を説明するための図である。FIGS. 28A to 28C are diagrams for explaining the output signal of the light receiving element 405c when the diffraction image of FIG. 25A is formed. ライン像が2つのときの回折像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the diffraction image when there are two line images. 副走査位置検出系の変形例を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the modification of a subscanning position detection system.

符号の説明Explanation of symbols

30…書込制御回路(ビーム強度調整手段、シフト手段、シフト手段の一部)、100…フルカラー画像形成装置(画像形成装置)、213…ポリゴンミラー(偏向手段)、218a〜218d…fθレンズ(走査光学系の一部)、220a〜220d…トロイダルレンズ(走査光学系の一部)、224a〜224d…折り返しミラー(走査光学系の一部)、227a〜227d…折り返しミラー(走査光学系の一部)、250a〜250d…光源ユニット、400a〜400d…副走査位置検出系、402a〜402d…アパーチャ、403、403a〜403d…回折光学素子、404、404a〜404d…レンズ、405、405a〜405d…受光素子(光検出器)、900…光走査装置、901a〜901d…感光体ドラム(走査対象物)。   30 ... writing control circuit (beam intensity adjusting means, shift means, part of shift means), 100 ... full-color image forming apparatus (image forming apparatus), 213 ... polygon mirror (deflecting means), 218a to 218d ... fθ lens ( Part of scanning optical system), 220a to 220d ... Toroidal lens (part of scanning optical system), 224a to 224d ... Folding mirror (part of scanning optical system), 227a to 227d ... Folding mirror (one of the scanning optical system) Part), 250a-250d ... light source unit, 400a-400d ... sub-scanning position detection system, 402a-402d ... aperture, 403, 403a-403d ... diffractive optical element, 404, 404a-404d ... lens, 405, 405a-405d ... Light receiving element (photodetector), 900 ... optical scanning device, 901a to 901d ... photosensitive drum (running) Object).

Claims (21)

光ビームにより被走査面を走査する光走査装置であって、
光源と;
前記光源からの光ビームを偏向する偏向手段と;
前記偏向された光ビームを被走査面上に集光する走査光学系と;
前記光源から前記被走査面に向かう光ビームが入射され、少なくとも一部分において副走査方向に対応する方向の位置によって主走査方向に対応する方向における互いの間隔が異なる複数の像を含む回折像を形成する回折光学素子と;
前記回折像を検出する光検出器と;を備える光走査装置。
An optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam,
With a light source;
Deflecting means for deflecting a light beam from the light source;
A scanning optical system for condensing the deflected light beam on the surface to be scanned;
A light beam directed from the light source toward the surface to be scanned is incident to form a diffraction image including a plurality of images whose intervals in the direction corresponding to the main scanning direction are different at least partially depending on the position in the direction corresponding to the sub-scanning direction. A diffractive optical element;
A light detector for detecting the diffraction image.
前記複数の像は、主走査方向に対応する方向と異なる第1の方向に延びる像を少なくとも一部分に含む像と、主走査方向に対応する方向及び前記第1の方向のいずれとも異なる第2の方向に延びる像を少なくとも一部分に含む像とを、含むことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。   The plurality of images includes an image including at least a part of an image extending in a first direction different from a direction corresponding to the main scanning direction, and a second different from both the direction corresponding to the main scanning direction and the first direction. The optical scanning device according to claim 1, further comprising: an image including at least a part of an image extending in a direction. 前記複数の像は、前記第1の方向に延びる像及び前記第2の方向に延びる像の一方に平行な像を少なくとも一部分に含む像を、更に含むことを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。   3. The image according to claim 2, wherein the plurality of images further include an image including at least a part of an image parallel to one of the image extending in the first direction and the image extending in the second direction. Optical scanning device. 前記各延びる像は、ライン状の像であることを特徴とする請求項2又は3に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 2, wherein each extending image is a line-shaped image. 前記各延びる像は、ドット列状の像であることを特徴とする請求項2又は3に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 2, wherein each extending image is a dot row image. 前記光検出器の副走査方向に対応する方向の長さは、前記ドット列状の像における副走査方向に対応する方向のドット間距離の整数倍と異なることを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。   6. The length of the photodetector in a direction corresponding to the sub-scanning direction is different from an integral multiple of the inter-dot distance in the direction corresponding to the sub-scanning direction in the dot row image. Optical scanning device. 前記回折光学素子は、入射光の位相を空間的に変調することにより前記回折像を形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 1, wherein the diffractive optical element forms the diffraction image by spatially modulating the phase of incident light. 前記回折光学素子に入射される光ビームは、前記走査光学系を介した光ビームであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光走査装置。   8. The optical scanning device according to claim 1, wherein the light beam incident on the diffractive optical element is a light beam that passes through the scanning optical system. 前記回折光学素子に入射される光ビームは、前記被走査面における画像が形成される領域から外れた領域に向かう光ビームであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の光走査装置。   9. The light beam incident on the diffractive optical element is a light beam directed to a region outside an area where an image is formed on the surface to be scanned. Optical scanning device. 前記画像が形成される領域から外れた領域に向かう光ビームの強度を、前記画像が形成される領域に向かう光ビームの強度よりも強くするビーム強度調整手段を、更に備えることを特徴とする請求項9に記載の光走査装置。   The apparatus further comprises beam intensity adjusting means for making the intensity of the light beam directed to a region outside the region where the image is formed stronger than the intensity of the light beam directed toward the region where the image is formed. Item 10. The optical scanning device according to Item 9. 前記光検出器は、前記回折光学素子に入射される光ビームの副走査方向に対応する方向の入射位置、に応じた時間間隔で変化する信号を出力することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の光走査装置。   The said photodetector outputs the signal which changes at the time interval according to the incident position of the direction corresponding to the subscanning direction of the light beam which injects into the said diffractive optical element. The optical scanning device according to any one of the above. 前記光検出器は、前記走査光学系による光ビームの集光位置よりも後方に配置され、
前記光検出器の位置と前記集光位置とが共役となるように、前記回折光学素子からの光ビームを集光するレンズを、更に備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の光走査装置。
The photodetector is arranged behind the light beam condensing position by the scanning optical system,
The lens according to any one of claims 1 to 11, further comprising a lens that condenses the light beam from the diffractive optical element so that the position of the photodetector and the condensing position are conjugate. The optical scanning device according to Item.
前記光検出器は、前記走査光学系による光ビームの集光位置よりも後方に配置され、
前記回折光学素子は、前記光検出器の位置と前記集光位置とが共役となるようなレンズ機能を更に有することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の光走査装置。
The photodetector is arranged behind the light beam condensing position by the scanning optical system,
12. The optical scanning device according to claim 1, wherein the diffractive optical element further has a lens function such that a position of the photodetector and the condensing position are conjugate. .
前記光検出器に入射する光ビームの少なくとも副走査方向に対応する方向の幅を規制するアパーチャを、更に備えることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 1, further comprising an aperture that regulates a width of a light beam incident on the photodetector in a direction corresponding to at least a sub-scanning direction. 前記光検出器の出力信号に基づいて、前記被走査面上における光ビームの集光位置を副走査方向にシフトするシフト手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の光走査装置。   15. The apparatus according to claim 1, further comprising a shift unit that shifts a light beam condensing position on the surface to be scanned in a sub-scanning direction based on an output signal of the photodetector. The optical scanning device according to 1. 前記シフト手段は、前記光検出器の出力信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとを用いて、シフト量及びシフト方向を取得することを特徴とする請求項15に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 15, wherein the shift unit obtains a shift amount and a shift direction by using a rising timing and a falling timing of an output signal of the photodetector. 前記シフト手段は、駆動電圧に応じて前記光源からの光ビームを副走査方向に対応する方向に偏向する液晶偏向素子と、前記光検出器の出力信号に基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、を含むことを特徴とする請求項15又は16に記載の光走査装置。   The shift means includes a liquid crystal deflecting element that deflects a light beam from the light source in a direction corresponding to a sub-scanning direction according to a driving voltage, and a driving signal that generates the driving signal based on an output signal of the photodetector. The optical scanning device according to claim 15, further comprising a generation circuit. 前記シフト手段は、前記光検出器の出力信号に基づいて、前記光源と前記偏向手段との間に配置された光学素子の姿勢を調整する姿勢調整手段を含むことを特徴とする請求項15又は16に記載の光走査装置。   The shift means includes an attitude adjustment means for adjusting an attitude of an optical element disposed between the light source and the deflection means based on an output signal of the photodetector. 16. An optical scanning device according to 16. 前記シフト手段は、前記光検出器の出力信号に基づいて、前記被走査面上における副走査方向の画像形成開始位置を調整する開始位置調整回路を含むことを特徴とする請求項15又は16に記載の光走査装置。   17. The shift unit includes a start position adjustment circuit that adjusts an image formation start position in the sub-scanning direction on the surface to be scanned based on an output signal of the photodetector. The optical scanning device described. 少なくとも1つの走査対象物と;
前記少なくとも1つの走査対象物に対して画像情報が含まれる光を走査し、前記走査対象物上に像を形成する少なくとも1つの請求項1〜19のいずれか一項に記載の光走査装置と;
前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と;を備える画像形成装置。
At least one scan object;
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 19, wherein the at least one scanning object is scanned with light including image information, and an image is formed on the scanning object. ;
An image forming apparatus comprising: a transfer device that transfers an image formed on the scanning object to the transfer object.
前記画像情報は、カラー画像情報であることを特徴とする請求項20に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 20, wherein the image information is color image information.
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