(57)【要約】【課題】複数のビームに対して一つのオートフォーカス機構を備えるにも拘わらず、高品質な描画を可能とするレーザ走査光学装置を得る。【解決手段】複写機やプリンタなどの画像形成装置にプリントヘッドとして搭載されるマルチビームを用いたレーザ走査光学装置。複数のレーザビーム発光素子を備えたマルチビームレーザ１とコリメータレンズ２とポリゴンミラー３と走査レンズ４とで構成されている。一のビームに対してコリメータレンズ２を光軸上で移動させることで感光体ドラム１０２上でのビーム径の調整を行った後、レーザビーム発光素子のそれぞれに対してバイアス電流の調整、発光光量の調整及び／又は感光体ドラム上でのビームの相対位置の調整を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザビーム発生源から放射されたそれぞれのビームを用いて被走査面上をライン状に走査するレーザ走査光学装置において、
一のビームに対してそのビーム径を調整する単一のビーム径調整手段と、
複数のレーザビーム発生源のそれぞれに対してバイアス電流を調整するバイアス電流調整手段と、を備え、
前記ビーム径調整手段にてビーム径の調整を行った後、前記バイアス電流調整手段にてそれぞれのレーザビーム発生源に対して個々にバイアス電流を調整すること、
を特徴とするレーザ走査光学装置。
【請求項２】
複数のレーザビーム発生源から放射されたそれぞれのビームを用いて被走査面上をライン状に走査するレーザ走査光学装置において、
一のビームに対してそのビーム径を調整する単一のビーム径調整手段と、
複数のレーザビーム発生源のそれぞれに対して発光光量を調整する光量調整手段と、を備え、
前記ビーム径調整手段にてビーム径の調整を行った後、前記光量調整手段にてそれぞれのレーザビーム発生源に対して個々に発光光量を調整すること、
を特徴とするレーザ走査光学装置。
【請求項３】
複数のレーザビーム発生源から放射されたそれぞれのビームを用いて被走査面上をライン状に走査するレーザ走査光学装置において、
一のビームに対してそのビーム径を調整する単一のビーム径調整手段と、
複数のビームのそれぞれに対して被走査面上での相対位置を調整する位置調整手段と、を備え、
前記ビーム径調整手段にてビーム径の調整を行った後、前記位置調整手段にてそれぞれのビームの相対位置を調整すること、
を特徴とするレーザ走査光学装置。
【請求項４】
前記ビーム径調整手段は光軸上で移動可能に配置されたコリメータレンズであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項５】
前回の調整処理時の温度と現在の温度との差に基づいて調整タイミングを決定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項６】
複数のレーザビーム発生源から放射されたそれぞれのビームを用いて被走査面上をライン状に走査するレーザ走査光学装置において、
一のビームに対してそのビーム径を調整する単一のビーム径調整手段と、
一のビームを用いて主走査同期信号を得る主走査同期信号発生手段と、を備え、
前記ビーム径調整手段にてビーム径の調整が行われる一のビームと、前記主走査同期信号発生手段で用いられる一のビームが同一ビームであること、
を特徴とするレーザ走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ走査光学装置、特に、電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置にプリントヘッドとして搭載されるレーザ走査光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタにおいては、高速高精細化の要求で１２００ｄｐｉが現実化している。これに対応して、レーザ走査光学装置では描画に複数のビームを用いること、オートフォーカス機構を搭載することが考慮されている。オートフォーカス機構は、通常、コリメータレンズを光軸上で移動させて焦点を合わせるように構成されている。しかし、マルチビームは、１チップの隣接（１４μｍ）した点から発射されるので、オートフォーカス機構は個々のビームに対応したものではなく一のビームにのみ対応可能である。
【０００３】
従来、マルチビームを用いたレーザ走査光学装置でのオートフォーカス制御としては、特許文献１に、マルチビームで投光する投光部と、受光位置によって測距情報を出力する受光部とを備え、受光されたビームのうち欠けのない（少ない）ビームを用いてオートフォーカス制御を行うことが記載されている。
【０００４】
しかしながら、前記オートフォーカス制御では、測距のみに基づくため、必ずしもマルチビームで高画質な描画を可能にすることは困難であった。
【特許文献１】特開平５−１００１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、複数のビームに対して一つのオートフォーカス機構を備えるにも拘わらず、高品質な描画を可能とするレーザ走査光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するため、第１の発明は、複数のレーザビーム発生源から放射されたそれぞれのビームを用いて被走査面上をライン状に走査するレーザ走査光学装置において、
一のビームに対してそのビーム径を調整する単一のビーム径調整手段と、
複数のレーザビーム発生源のそれぞれに対してバイアス電流を調整するバイアス電流調整手段と、を備え、
前記ビーム径調整手段にてビーム径の調整を行った後、前記バイアス電流調整手段にてそれぞれのレーザビーム発生源に対して個々にバイアス電流を調整すること、
を特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、複数のレーザビーム発生源から放射されたそれぞれのビームを用いて被走査面上をライン状に走査するレーザ走査光学装置において、
一のビームに対してそのビーム径を調整する単一のビーム径調整手段と、
複数のレーザビーム発生源のそれぞれに対して発光光量を調整する光量調整手段と、を備え、
前記ビーム径調整手段にてビーム径の調整を行った後、前記光量調整手段にてそれぞれのレーザビーム発生源に対して個々に発光光量を調整すること、
を特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、複数のレーザビーム発生源から放射されたそれぞれのビームを用いて被走査面上をライン状に走査するレーザ走査光学装置において、
一のビームに対してそのビーム径を調整する単一のビーム径調整手段と、
複数のビームのそれぞれに対して被走査面上での相対位置を調整する位置調整手段と、を備え、
前記ビーム径調整手段にてビーム径の調整を行った後、前記位置調整手段にてそれぞれのビームの相対位置を調整すること、
を特徴とする。
【０００９】
第１、第２及び第３の発明においては、ビーム径調整手段にて一のビームに対してそのビーム径の調整を行った後に、バイアス電流の調整、発光光量の調整及び被走査面上での相対位置の調整の少なくとも１項目の調整を行うため、ビーム相互間の関係が良好になり、単一のビーム径調整手段を備えるのみであっても高画質での描画が可能になる。
【００１０】
ビーム径調整手段としては、光軸上で移動可能に配置されたコリメータレンズを用いることができる。また、前回の調整処理時の温度と現在の温度との差に基づいて調整タイミングを決定すれば、高画質での描画を継続的に維持することができる。
【００１１】
また、第４の発明は、複数のレーザビーム発生源から放射されたそれぞれのビームを用いて被走査面上をライン状に走査するレーザ走査光学装置において、
一のビームに対してそのビーム径を調整する単一のビーム径調整手段と、
一のビームを用いて主走査同期信号を得る主走査同期信号発生手段と、を備え、
前記ビーム径調整手段にてビーム径の調整が行われる一のビームと、前記主走査同期信号発生手段で用いられる一のビームが同一ビームであること、
を特徴とする。
【００１２】
第４の発明においては、ビーム径を調整される一のビームと、主走査同期信号の発生に用いられるビームとが同一ビームであるため、単一のビーム径調整手段を備えるのみであっても高画質での描画が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るレーザ走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色（Ｃ：シアン、Ｍ：マゼンタ、Ｙ：イエロー、Ｋ：ブラック）の画像を形成するように構成したものである。画像は、各画像形成ステーション１０１で形成され、中間転写ベルト１１２上で合成される。なお、各図面において、参照数字に付されているＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの文字はそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック用の部材であることを意味している。
【００１５】
各画像形成ステーション１０１（１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙ，１０１Ｋ）は、その概略を説明すると、感光体ドラム１０２（１０２Ｃ，１０２Ｍ，１０２Ｙ，１０２Ｋ）、レーザ走査光学ユニット１０３（１０３Ｃ，１０３Ｍ，１０３Ｙ，１０３Ｋ）、現像器１０４（１０４Ｃ，１０４Ｍ，１０４Ｙ，１０４Ｋ）などを含む。
【００１６】
各レーザ走査光学ユニット１０３から放射されたビームＢＣ，ＢＭ，ＢＹ，ＢＫが各感光体ドラム１０２を照射し、各色の画像を形成する。一方、画像形成ステーション１０１の直下には中間転写ベルト１１２がローラ１１３，１１４，１１５に無端状に張り渡され、矢印Ｙ方向に回転駆動され、駆動ローラ１１３を設置した部分の中間転写ベルト１１２に対向する部分（２次転写部）には２次転写ローラ１１６が配置されている。また、画像形成装置の下段には、積載されている転写材を１枚ずつ給紙する自動給紙部１３０が設置されている。
【００１７】
画像データは図示しない画像読取り装置（スキャナ）あるいはコンピュータなどからＣＭＹＫごとの画像データとして画像メモリ３４（図９参照）に送信され、これらの画像データに基づいてレーザ走査光学ユニット１０３が駆動され、それぞれの感光体ドラム１０２上にトナー画像を形成する。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。
【００１８】
各感光体ドラム１０２上に形成されたトナー画像は矢印Ｙ方向に回転駆動される中間転写ベルト１１２上に順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、転写材は１枚ずつ給紙部１３０から上方に給紙され、２次転写部で転写ローラ１１６から付与される電界にて中間転写ベルト１１２から合成画像が２次転写される。その後、転写材は図示しない定着装置に搬送されてトナーの加熱定着が施され、画像形成装置の上面部に排出される。
【００１９】
２次転写部の直前には給紙された転写材を検出するためのＴＯＤセンサ１０６が設置され、転写材と中間転写ベルト１１２上の画像との同期をとっている。また、中間転写ベルト１１２上に形成されたレジスト補正画像を検出するためのレジストセンサ１０５が設置されている。ベルト１１２上に各画像形成ステーション１０１ごとにレジスト補正画像を形成し、該補正画像をセンサ１０５で検出することで、各レーザビームＢＣ，ＢＭ，ＢＹ，ＢＫの発光タイミングを調整し、ＣＭＹＫの画像がベルト１１２上で正確に合成されるようにしている。
【００２０】
（レーザ走査光学ユニット、図２〜図４参照）
図２に示すように、各レーザ走査光学ユニット１０３は、マルチビームレーザ１と、コリメータレンズ２と、所定の速度で回転駆動されるポリゴンミラー３と、ｆθ機能を有する走査レンズ４と、ＳＯＳセンサ６とで構成されている。マルチビームレーザ１から放射されたビーム（発散光）は、コリメータレンズ２によって副走査方向Ｚにほぼ平行に集光され、ポリゴンミラー３に導かれる。このビームはポリゴンミラー３の回転に基づいて主走査方向Ｘに等角速度で偏向され、走査レンズ４を透過することで必要な収差を補正され、感光体ドラム１０２上で結像する。
【００２１】
コリメータレンズ２はステッピングモータ８によって光軸上で移動可能とされ、コリメータレンズ２が光軸上で移動することにより、感光体ドラム１０２上でのビーム径を調整（合焦調整）することができる。
【００２２】
マルチビームレーザ１は、図３に示すように、間隔Ｐで配置された二つの発光素子Ｃ１，Ｃ２を有している。レーザ１はステッピングモータ１７により回転可能であり、この回転に基づいて発光素子Ｃ１，Ｃ２の主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｚでの相対位置を調整することができる。
【００２３】
各レーザ走査光学ユニット１０３において、感光体ドラム１０２上での各走査ラインの書出し位置を検出するため、即ち、主走査同期信号を得るため、ポリゴンミラー３で偏向されたビームの主走査方向上流側のビームは、ミラー７で反射され、ＳＯＳセンサ６に入射する。ＳＯＳセンサ６はビームのフォーカスを検出するセンサとしても兼用されており、検出されたフォーカス情報はＣＰＵ３０（図９参照）を介してステッピングモータ８の制御にフィードバックされ、コリメータレンズ２を光軸上で移動させることにより、感光体ドラム１０２上でのビーム径を調整し、合焦させる。
【００２４】
さらに、ＳＯＳセンサ６はマルチビームレーザ１から放射されるマルチビームの副走査方向Ｚでの相対位置を測定するセンサとしても兼用されている。詳しくは、図４に示すように、ＳＯＳセンサ６は細帯状の受光素子ＰＤ１と、主走査方向Ｘの下流側であって角度θで配置された受光素子ＰＤ２とで構成されている。ビームＣ１，Ｃ２が受光素子ＰＤ１，ＰＤ２上を通過したとき、受光素子ＰＤ１，ＰＤ２上を通過した時間を計測することにより、ビームＣ１，Ｃ２の副走査方向Ｚでの相対位置を演算にて得ることができる。
【００２５】
（合焦調整、図５〜図８参照）
ここで、ＳＯＳセンサ６による合焦調整について説明する。図５に示すように、受光素子ＰＤ１の前面にはナイフエッジ１０が設置されており、ビームが通過すると、受光素子ＰＤ１からは、合焦時には図６（Ａ）に示す信号波形が出力され、デフォーカス時には図７（Ａ）に示す信号波形が出力される。
【００２６】
これらの信号波形の立ち上がり傾き（微分値）に着目すると、合焦時にはデフォーカス時に比べて傾きが急峻になる。つまり、合焦時に微分値が大きくなる。図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）は走査位置と微分値との関係を示し、合焦時にはデフォーカス時に比べてピークが大きくなっている。
【００２７】
図８は、前記コリメータレンズ２を光軸方向に移動させることでデフォーカス量をパラメータとして微分ピークの相対値の変化を示している。この図８により、感光体ドラム１０２上で合焦するコリメータレンズ２の位置を判別することができ、ステッピングモータ８を制御することでビームの焦点（ビーム径）を調整可能である。
【００２８】
（制御部、図９参照）
次に、画像形成装置の制御部の構成を図９を参照して説明する。この制御部は、概略、ＣＰＵ３０と駆動用クロック発生回路３１と画像メモリ３４とで構成されている。ＣＰＵ３０は、ポリゴンモータの制御を行い、ＳＯＳセンサ６に入射したビームが光電変換され、ＣＰＵ３０に入力される。ＣＰＵ３０はこの信号をデジタル化して主走査同期信号ＨＳＹＮＣを生成し、及びアナログ信号から前記微分値を導き出し、ビームのデフォーカス量を算出する。
【００２９】
また、ＣＰＵ３０にはＴＯＤセンサ１０６からの転写材検出信号、レジストセンサ１０５からの補正用画像の検出信号が入力される。ＣＰＵ３０は、レジストセンサ１０５の検出信号に基づいて、画像の主走査位置及び副走査位置、主走査倍率などのレジスト補正値を演算する。また、ＣＰＵ３０は、各感光体ドラム１０２への主走査同期信号を得るためのレーザ１の発光や補正用画像を印字するための強制発光を制御する。
【００３０】
ＣＰＵ３０は、画像メモリ３４に対して、主走査同期信号ＨＳＹＮＣと画像要求信号ＴＯＤを出力する。画像メモリ３４は、複数の副走査カウンタを搭載しており、信号ＴＯＤをトリガに主走査同期信号ＨＳＹＮＣをカウントし、副走査レジストを合わせて、かつ、主走査レジストも合わせて、画像データＣ／Ｍ／Ｙ／ＫをＬＤドライバ３３（３３Ｃ，３３Ｍ，３３Ｙ，３３Ｋ）に出力する。この出力はＣＰＵ３０がレジスト補正結果を受けて演算した結果が含まれたタイミングで行われる。
【００３１】
また、ＬＤドライバ３３に出力する画像データＤＡＴＡ１，２は、素子Ｃ１，Ｃ２から放射される二つのレーザビームの相対位置に応じて、感光体ドラム１０２上での主走査方向位置を調整される。
【００３２】
さらに、ＣＰＵ３０は、主走査同期信号を得るために発光を行うＬＤドライバ３３に対してそれぞれの光量を制御し（ＬＤＰＣ）、レーザ１のバイアス光量を制御する（ＢＩＡＳ）。さらに、ＣＰＵ３０は、ステッピングモータ１７を制御して各レーザ１から放射されるビームの副走査方向Ｚの相対位置を調整し、ステッピングモータ８を制御してビームの合焦を調整する。ＣＰＵ３０はそれ以外に画像形成装置内の各種機器を制御する。
【００３３】
一方、各レーザ走査光学ユニット１０３内には温度検出用のサーミスタ１３が設置され、ＣＰＵ３０はサーミスタ１３からの検出信号により各レーザ走査光学ユニット１０３内での温度を検出する。
【００３４】
（制御手順、図１０〜図１２参照）
次に、前記ＣＰＵ３０による制御手順を説明する。図１０は制御のメインルーチンを示し、電源が投入されると、まず、ＣＰＵ３０に内蔵されているＲＡＭやタイマを初期化し（ステップＳ１）、内部タイマをセットする（ステップＳ２）。その後、順次、プリント前調整（ステップＳ３）、画像メモリ処理（ステップＳ４）、プリント処理（ステップＳ５）、温度制御や紙詰まり検出などのその他の処理（ステップＳ６）を実行し、内部タイマの終了を待って（ステップ７でＹＥＳ）ステップＳ２へ戻る。
【００３５】
図１１は前記ステップＳ３で実行されるプリント前処理のサブルーチンを示す。まず、前回調整処理時の温度と現在の温度との差を比較し、予め設定した温度差以下であれば（ステップＳ３１でＮＯ）このサブルーチンを終了し、予め設定した温度差を超えれば（ステップＳ３１でＹＥＳ）、コリメータレンズ２を光軸上で移動させて一方の発光素子Ｃ１のビーム径を調整する（ステップＳ３２）。
【００３６】
次に、各画像形成ステーション１０１にてレジスト補正画像を中間転写ベルト１１２上に形成し、その画像をレジストセンサ１０５で検出することによって光量情報やレジスト情報を得る（ステップＳ３３）。なお、この種の画像安定化制御は周知である。そして、発光素子Ｃ１，Ｃ２ともにバイアス電流を設定する（ステップＳ３４）。さらに、発光素子Ｃ１，Ｃ２ともに発光光量を設定する（ステップＳ３５）。さらに、ステッピングモータ１７を制御することで発光素子Ｃ１，Ｃ２の主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｚにおける相対位置を調整する（ステップＳ３６）。その後、発光素子Ｃ１で主走査同期信号を得るための発光状態を設定し（ステップＳ３７）、このサブルーチンを終了する。
【００３７】
図１２は前記ステップＳ４で実行される画像メモリ処理のサブルーチンを示す。まず、１ラインの画像データを出力する発光素子を設定する（ステップＳ４１）。次に、先に取得したレジスト情報（ステップＳ３３参照）に基づいて主走査方向Ｘの画像領域を設定し（ステップＳ４２）、副走査方向Ｚの画像領域を設定する（ステップＳ４３）。さらに、プリントに必要なその他の処理を実行し（ステップＳ４４）、このサブルーチンを終了する。
【００３８】
（実施例の作用効果）
以上説明した実施例においては、コリメータレンズ２を光軸上で移動させることで一のビームに対してそのビーム径の調整を行った後に、バイアス電流の調整、発光光量の調整及び感光体ドラム１０２上でのビーム集光点の相対位置の調整を行うようにしたため、ビーム相互間の関係が良好になり、単一のビーム径調整手段（コリメータレンズ２とステッピングモータ８）を備えるのみであっても高画質での描画が可能になる。なお、ビーム径の調整の後に行われるバイアス電流の調整、発光光量の調整及び集光点の相対位置の調整は、少なくともいずれか１項目の調整のみであってもよい。
【００３９】
また、前回の調整処理時の温度と現在の温度との差に基づいて調整タイミングを決定するようにしたため、高画質での描画を継続的に維持することができる。
【００４０】
また、コリメータレンズ２を用いてビーム径の調整が行われるビームと、主走査同期信号を得るためにＳＯＳセンサ６で検出されるビームが同一ビームであるため、単一のビーム径調整手段（コリメータレンズ２）を用いるのみであっても高画質での描画が可能になる。
【００４１】
（他の実施例）
なお、本発明に係るレーザ走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００４２】
特に、発光素子は２個に限らず、それ以上の複数個を用いたマルチビーム形式であってもよい。また、画像形成ステーションの構成や制御部の構成などは任意であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るレーザ走査光学装置を搭載した画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るレーザ走査光学装置の一実施例を示す概略斜視図である。
【図３】前記レーザ走査光学装置の光源部を示す正面図である。
【図４】前記レーザ走査光学装置におけるＳＯＳセンサを示す説明図である。
【図５】前記ＳＯＳセンサを用いた合焦調整を説明する斜視図である。
【図６】合焦調整実行時における合焦時のセンサ出力波形とその微分強度分布を示すグラフである。
【図７】合焦調整実行時におけるデフォーカス時のセンサ出力波形とその微分強度分布を示すグラフである。
【図８】デフォーカス量と微分ピーク値との関係を示すグラフである。
【図９】制御部を示すブロック図である。
【図１０】制御手順のメインルーチンを示すフローチャート図である。
【図１１】プリント前調整のサブルーチンを示すフローチャート図である。
【図１２】画像メモリ処理のサブルーチンを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…マルチビームレーザ
２…コリメータレンズ
８…ステッピングモータ
１３…サーミスタ
１７…ステッピングモータ
３０…ＣＰＵ
１０１…画像形成ステーション
１０２…感光体ドラム（被走査面）
１０３…レーザ走査光学ユニット
Ｃ１，Ｃ２…発光素子
【図１】
2008122613.tif 000003
【図２】
2008122613.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008122613.tif 000013
【図１２】
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