(57)【要約】【課題】複数のレーザビームの走査光を複数の受光センサから構成する走査位置検出センサにて走査した各出力信号の一致したことを以って、複数のレーザビームの走査位置が所定の間隔であることを計測する走査位置検出手段を備えた光学走査装置を提供することである。【解決手段】半導体レーザから照射されるマルチビームを光源として像担持体上に潜像を形成する光学走査装置において、前記マルチビームを受光する該ビームのビーム数と同数以上ある複数の受光部を備え、前記複数の受光部は相互に重なることなく、副走査方向に所定間隔ずらして配置され、前記受光部の形状は主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向始端側の端縁と終端側の端縁が平行でないことを特徴とする光学走査装置。【選択図】　　　　図２
2004058313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザから照射されるマルチビームを光源として像担持体上に潜像を形成する光学走査装置において、
前記マルチビームを受光する該ビームのビーム数と同数以上ある複数の受光部を備え、
前記複数の受光部は相互に重なることなく、副走査方向に所定間隔ずらして配置され、前記受光部の形状は主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行であり且つ前記主走査方向始端側の端縁と終端側の端縁が平行でないことを特徴とする光学走査装置。
【請求項２】
前記所定間隔とは、前記マルチビームの走査位置が所望のピッチ間隔であることを特徴とする請求項１記載の光学走査装置。
【請求項３】
前記半導体レーザは複数個の半導体レーザにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光学走査装置。
【請求項４】
前記複数の受光部は、基準となる第１のビームを受光する第１受光部と第２のビームを受光する第２受光部とを少なくとも有し、前記ビームが前記受光部に入射して得られた信号を基に副走査方向の位置ズレを検出することを特徴とする請求項３に記載の光学走査装置。
【請求項５】
前記基準となる第１のビームが第１受光部を走査する長さと、前記第２のビームが第２受光部を走査する長さが等しいときに、前記マルチビームの走査位置が所望の間隔であると判断するビームピッチ間隔制御手段を有することを特徴とする請求項４に記載の光学走査装置。
【請求項６】
複数の半導体レーザを有し、該複数の半導体レーザを光源として像担持体上に潜像を形成する光学走査装置において、
複数の半導体レーザから照射されるレーザビームを受光する該ビーム数と同数以上でかつ互いに合同形状な複数の受光素子を備え、
前記複数の受光素子の各々を前記レーザビームの走査方向に対して同一方向の向きで互いに重なることなく、かつ該走査方向と略直角の方向に予め設定した間隔をずらして配置することを特徴とする光学走査装置。
【請求項７】
前記受光素子の形状を該レーザビームの走査方向と平行な軸、あるいは該レーザビームの走査方向と略直角な軸に線対称な多角形であることを特徴とする請求項６に記載の光学走査装置。
【請求項８】
前記受光素子の形状が、回転軸を中心に等分割したひとつの多角形であることを特徴とする請求項６に記載の光学走査装置。
【請求項９】
前記複数の半導体レーザを構成する第１の半導体レーザから照射されるレーザビームを受光する第１の受光素子と、
前記第１の受光素子から得られる電流信号を電圧信号に変換する第１の電流―電圧変換手段と、
第２の半導体レーザから照射されるレーザビームを受光する第２の受光素子と、
前記第２の受光素子から得られる電流信号を電圧信号に変換する第２の電流―電圧変換手段を備え、
前記第１の電流―電圧変換手段の出力信号と前記第２の電流―電圧変換手段の出力信号の比較結果に基づき、前記第１と第２の半導体レーザの走査位置の間隔を計測することを特徴とする請求項６から８のいずれか１つに記載の光学走査装置。
【請求項１０】
前記複数の受光素子は、基準となる第１のビームを受光する第１受光素子と第２のビームを受光する第２受光素子とを少なくとも有し、前記ビームが前記受光素子に入射して得られた信号を基に副走査方向の位置ズレを検出して補正することを特徴とする請求項６に記載の光学走査装置。
【請求項１１】
前記予め設定した間隔とは、前記複数のレーザビームから照射される前記レーザビームの所望のピッチ間隔であることを特徴とする請求項６記載の光学走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像信号によって変調された複数のレーザビームを感光体上に走査させ潜像形成を行う光学走査装置に関し、複数の半導体レーザの副走査ピッチ間隔制御を行うための光学走査装置及びその画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザのレーザビーム駆動回路により発光するレーザビームを画像信号によって変調し、レーザビームをスキャナモータによって感光体上にラスタスキャンすることにより潜像形成を行う光学走査装置において、単ビーム半導体レーザを複数個具備し、マルチビームを構成する系では副走査方向のピッチ間隔を所定の間隔となるよう各レーザビームの走査位置を検出する必要がある。
【０００３】
一方、走査方向の略直角の軸上に所定の間隔で複数の受光センサを配置し、複数のレーザビームの各々が対応する受光センサ間をビームが通過したことによって、レーザビーム間の間隔が所定の間隔になったことを判断する方法がある。
【０００４】
また、副走査ピッチ間を検出する方法として複数のレーザビームの各々を受光センサにて検出する。受光センサの出力信号の時間長あるいは電圧値を計測しその差分値により走査位置を算出する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例にあっては、複数の受光センサの取り付け位置精度が要求され、特に走査方向の略直角方向のばらつきによっては検出できない可能性がでてくる。また、受光センサから出力される信号を時間長あるいは電圧値を計測しその差分値により走査位置を算出するため、複数のレーザビーム間の微小な変化を検出することは難しい。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたもので、本発明にかかる目的は、同一形状・同一寸法、同一向きで複数の受光センサを走査方向と重なることなく走査方向と略直角に所定の間隔離して配置し、受光センサの形状を走査方向と平行な軸あるいは走査方向と略直角な軸に線対称な多角形とする走査位置検出手段を提供することである。
【０００７】
さらに本発明にかかる目的は、複数のレーザビームの走査光を複数の受光センサから構成する走査位置検出センサにて走査した各出力信号の一致したことを以って、複数のレーザビームの走査位置が所定の間隔であることを計測する走査位置検出手段を備えた光学走査装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、かかる問題点に鑑みなされたものであり、受光センサの取り付け位置精度によらず、精度良く複数レーザビーム間の走査位置間隔の検出を実現するものである。この問題を解決するため、本発明の光学走査装置は以下に示す構成を備える。すなわち、複数の半導体レーザを有し、該複数の半導体レーザを光源として像担持体上に潜像を形成する光学走査装置であって、
本発明の走査位置検出手段は、前記マルチビームを受光する該ビームのビーム数と同数以上ある複数の受光部を備え、前記複数の受光部は相互に重なることなく、副走査方向に所定間隔ずらして配置され、前記受光部の形状は主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行であり且つ前記主走査方向始端側の端縁と終端側の端縁が平行でないことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、かかる問題点に鑑みなされたものであり、
本発明の走査位置検出手段は、前記光電変換素子の形状を該複数の半導体レーザから照射されるレーザビームの走査方向と平行な軸あるいは該走査方向と略直角な軸に線対称な多角形とし、該光電変換素子の各々を該複数の半導体レーザから照射されるレーザビームの走査方向に同一方向で重なることなくかつ該光電変換素子の対角線の１つを走査方向と略直角に予め設定した間隔で配置することを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、かかる問題点に鑑みなされたものであり、
本発明の走査位置検出手段は、前記光電変換素子の形状を回転軸中心に等分割したひとつの多角形とし、該光電変換素子の各々を該複数の半導体レーザから照射されるレーザビームの走査方向に同一方向で重なることなくかつ該光電変換素子の対角線の１つを走査方向と略直角に予め設定した間隔で配置することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、かかる問題点に鑑みなされたものであり、走査位置検出の精度の向上化及び回路の省力化を実現するものである。この問題を解決するため、本発明の光学走査装置は以下に示す構成をさらに備える。すなわち、
前記複数の半導体レーザの内、一方のレーザビームに対応した前記光電変換素子に照射して得られる電流信号を電圧信号に変換する電流―電圧変換手段ａと前記複数の半導体レーザの内、他方のレーザビームに対応した前記光電変換素子に照射して得られる電流信号を電圧信号に変換する電流―電圧変換手段ｂ、前記電流―電圧変換手段ａの出力信号と前記電流―電圧変換手段ｂの出力信号を比較することによって得られた。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の実施形態を図面にて参照して以下に説明する。図１は実施形態における光学走査装置の構成を示すブロック図である。
【００１３】
本実施形態の光学走査ユニット１は、半導体レーザ３及び半導体レーザ５を有している。
【００１４】
２はレーザ合成ユニットで、半導体レーザ３及び半導体レーザ５、コリメートレンズ７及びコリメートレンズ８、プリズム９、不示図のユニット回転駆動部から構成される。回転駆動部の回転軸は半導体レーザ３と半導体レーザ５の光軸と平行かつ中心部にある。
【００１５】
非画像領域において、半導体レーザ３から出射したレーザビーム４はコリメートレンズ７、プリズム９及びシリンドリカルレンズ１０を入射しポリゴンミラー１１に到達する。ポリゴンミラー１１は、不示図のスキャナモータによって等角速度で回転している。ポリゴンミラー１１に到達したレーザビーム４はポリゴンミラー１１によって偏光され、ｆ−θレンズ１２によって感光体１７の回転方向と直角方向に等速走査となるように変換され、反射ミラーａ１３にて反射し、走査位置検出センサ１４に受光させる。画像領域ではレーザビーム１５はレーザビーム４同様にｆ−θレンズ１２を出射した後、反射ミラー１６を経由して感光体１７上を照射する。
【００１６】
一方、半導体レーザ５から出射したレーザビーム６はコリメートレンズ８、プリズム９に入射する。プリズム９において偏光されたレーザビーム６はレーザビーム４に対し予め設定されたビーム間隔に合成される。非画像領域においてはシリンドリカルレンズ１０を入射しポリゴンミラー１１にて偏光され、ｆ−θレンズ１２に入射し、反射ミラー１３によって走査位置検出センサ１４に受光させる。画像領域においては半導体レーザ３と同様なので省略する。
【００１７】
図２は本発明の走査位置検出センサの構成を示す構成である。ここでは走査位置検出センサ１４を２ビームレーザが走査する場合を例に述べる。走査位置検出センサ１４は、同一形状の２個のフォトセンサ、フォトセンサ２１とフォトセンサ２２から構成される。フォトセンサ２１とフォトセンサ２２は２本のレーザビーム（ＬＤ１、ＬＤ２）の走査方向に重ならないように、走査方向と略直角に間隔ｄだけ離して配置する。ここでフォトセンサ２１とフォトセンサ２２は合同形状、つまり、重ねると全く一致する形状である。よって、同一形状・同一寸法、同一向きで、少なくともビーム数以上の複数の受光センサを走査方向と重なることなく走査方向と略直角に所定の間隔離して配置し、受光センサの形状を走査方向と平行な軸あるいは走査方向と略直角な軸に線対称な多角形とする走査位置検出手段を提供する。これは、複数の受光センサが相互に重なることなく、副走査方向に所定間隔ずらして配置され、受光センサの形状は主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行であり且つ前記主走査方向始端側の端縁と終端側の端縁が平行でないように提供することでもある。
【００１８】
ここで、レーザビームＬＤ１フォトセンサ２１とフォトセンサ２２の間隔ｄが６００ｄｐｉ相当（４２．２３μｍ）とする。フォトセンサ２１はレーザビーム１（ＬＤ１）スポット２３が照射された光出力のみを受光し、フォトセンサ２２はレーザビーム２（ＬＤ２）スポット２４が照射された光出力のみを受光するよう選択する。レーザビームＬＤ１の走査線２５とレーザビームＬＤ２の走査線２６の走査間隔がｄである時、上記の通り走査位置検出センサを構成することにより、ＬＤ１の走査線２５がフォトセンサ２１上を走査する長さとＬＤ２の走査線２６がフォトセンサ２２上を走査する長さが等しくなる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態における走査位置検出センサの構成を示す構成図である。
【００２０】
図３（ａ）の走査位置検出センサ１４は、対角線が互いに他を垂直２等分する四角形で同一形状・同一寸法のフォトセンサ２１とフォトセンサ２２で構成されており、フォトセンサ２１とフォトセンサ２２の何れもレーザビームの走査方向と略直角な軸に線対称である。これらは走査方向と略直角な軸に間隔ｄだけ離れた位置に配置する。
【００２１】
図３（ｂ）の走査位置検出センサ３１は、走査位置検出センサ１４同様にレーザビームの走査方向と略直角な軸に線対称な三角形で同一形状・同一寸法のフォトセンサ３２とフォトセンサ３３で構成されており、これらは走査方向と略直角な軸に間隔ｄだけ離れた位置に配置する。
【００２２】
図３（ｃ）の走査位置検出センサ３４は、レーザビームの走査方向と平行な軸に線対称な五角形で同一形状・同一寸法のフォトセンサ３５とフォトセンサ３６で構成されており、各センサの対称軸が走査方向と略直角な軸に間隔ｄだけ離れた位置に配置する。
【００２３】
（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施形態における走査位置検出センサの構成を示す構成図である。
【００２４】
走査位置検出センサ３７はフォトセンサ３８とフォトセンサ３９にて構成される。フォトセンサ３８は、走査方向に線対称なフォトセンサの元の形状のフォトセンサ４０の対称軸４１と対称軸４２を軸に分割して形成する。フォトセンサ３９はフォトセンサ３８と同一形状・同一寸法で対称軸が走査方向と略直角な軸に間隔ｄだけ離れた位置に配置する。
【００２５】
（第４の実施の形態）
図５は本発明の第４の実施形態における走査位置検出回路の構成を示すブロック図である。第３の実施の形態における走査位置検出センサ３７を使用した場合を例に述べる。走査位置検出センサ３７のフォトセンサ出力電流信号４５は電流―電圧変換回路４６で出力電圧信号４７に電圧変換される。増幅器ａ４８は任意のゲインを持ち、出力電圧信号４７を増幅し、サンプル／ホールド回路５０に入力する。サンプル／ホールド回路５０は、サンプル／ホールド信号５１によって出力電圧信号４９をサンプルする。サンプル／ホールド信号５１はフォトセンサ出力電流信号４５の立ち上がりに同期して所定時間だけサンプルしサンプル電圧信号５２とし、それ以外ではサンプル電圧信号５２をホールドする不示図の外部制御回路にて生成される制御信号である。アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路ａ５３はサンプル電圧信号５２をアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換制御信号５４が出力されるとデジタル変換されアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路ａ出力信号５５とする。
【００２６】
走査位置検出センサ３７のフォトセンサ出力電流信号５６は電流―電圧変換回路ｂ５７で出力電圧信号５８に電圧変換される。増幅器ｂ５９は増幅器ａ４８と同一のゲインを持ち、出力電圧信号６０を増幅し、サンプル／ホールド回路ｂ６１に入力する。サンプル／ホールド回路ｂ６１は、サンプル／ホールド信号６２によって出力電圧信号６０をサンプルする。サンプル／ホールド信号６２はフォトセンサ出力電流信号５６の立ち上がりに同期してサンプル／ホールド信号５１と同一のサンプル時間でサンプル電圧信号６３を生成し、それ以外ではサンプル電圧信号６３をホールドする不示図の外部制御回路にて生成される制御信号である。アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路ｂ６４はサンプル電圧信号６３をアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換制御信号６５が出力されるとデジタル変換されアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路ｂ出力信号６６とする。
【００２７】
アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路ａ出力信号５５及びアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路ｂ出力信号６６は比較器６７に入力され一致した場合は走査位置一致信号６８を出力する。
【００２８】
図６は主要ブロックの出力状態を示すタイミングチャートである。ここでは位相位置検出センサ３７に２ビームレーザが走査する場合を例に述べる。走査ｎライン目において、増幅器ａ出力信号４９は位相位置検出センサ３７上のフォトセンサをＬＤ１が走査した結果出力されるフォトセンサ出力電流信号４５を増幅して得られる信号である。一方、増幅器ｂ出力信号６０は位相位置検出センサ３７上のフォトセンサをＬＤ２が走査した結果出力されるフォトセンサ出力電流信号５６を増幅して得られる信号である。今、ＬＤ１走査線とＬＤ２走査線の間隔ｄ’がフォトセンサｇとフォトセンサｈの間隔ｄと等しい時、増幅器ａ出力信号４９と増幅器ｂ出力信号６０のパルス幅も等しい。更にサンプル電圧信号ａ５２とサンプル電圧信号ｂ６２も等しくなりＡＤ変換制御信号ａ５４によって変換されたデジタル値ＡＤ変換回路出力信号ａ５５とＡＤ変換制御信号ｂ６５によって変換されたデジタル値ＡＤ変換回路出力信号ｂ６６が一致した結果、走査位置一致信号６８が出力される。
【００２９】
走査（ｎ＋１）ライン目において、ＬＤ１走査線とＬＤ２走査線の間隔ｄ”がフォトセンサｇとフォトセンサｈの間隔ｄより大きい場合、増幅器ａ出力信号４９に対し増幅器ｂ出力信号６０のパルス幅が狭くなる。この結果、サンプル電圧信号ｂ６３がサンプル電圧信号ａ５２より小さくなり、ＡＤ変換制御信号５４によって変換されたデジタル値ＡＤ変換回路ａ出力信号５５が（８ＤＥ）ｈに対し、ＡＤ変換制御信号ｂ６５によって変換されたデジタル値ＡＤ変換回路ｂ出力信号６６サンプル電圧信号ｂ６２（７ＦＡ）ｈとなる。これら出力信号を比較器６７にて比較し、ＬＤ１走査線とＬＤ２走査線の間隔ｄ”がフォトセンサｇとフォトセンサｈの間隔ｄと一致しないと判断し、走査位置一致信号６８は出力しない。
【００３０】
（その他の実施の形態）
上記第１〜第３の実施形態で述べたフォトセンサは合同形状であり、つまり、重ねると全く一致する形状である。合同形状であるから、前記受光部の形状は主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行であるが、図７に示すように合同形状でなくとも、相互に重なることなく走査方向と略直角に所定の間隔離して、主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行でり且つ前記主走査方向始端側の端縁と終端側の端縁が平行でなければ同様の効果を奏する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、マルチビームを受光する複数の受光センサを備え、受光センサの形状を相互に重なることなく、副走査方向に所定間隔ずらして配置し、主走査方向始端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向終端側の端縁が相互に平行であり且つ主走査方向始端側の端縁と終端側の端縁が平行でないように構成することにより、受光センサ（走査位置検出センサ）の取り付け位置精度によらず、精度良く複数レーザビーム間の走査位置間隔の検出を実現するという効果を奏する。
【００３２】
第２の実施形態によれば複数のレーザビームの走査光を複数の受光センサから構成する走査位置検出センサにて走査した各出力信号の一致したことを以って、複数のレーザビームの走査位置が所定の間隔（つまり、副走査方向の位置）であることを計測する複数の半導体レーザのピッチ間隔を計測することにより精度良くピッチ間隔の検出を実現することにより走査位置検出の精度の向上化及び回路の省力化が実現するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を含む光学装置の構成を示す構成図
【図２】第１の実施形態における走査位置検出センサの構成を示す構成図
【図３】第２の実施形態における走査位置検出センサの構成を示す構成図
【図４】第３の実施形態における走査位置検出センサの構成を示す構成図
【図５】第４の実施形態における走査位置検出回路の構成を示すブロック図
【図６】第４の実施形態における走査位置検出回路の主要ブロックのタイミングチャート
【図７】その他の実施形態における走査位置検出センサの構成を示す構成図
【符号の説明】
１　光学走査ユニット
２　レーザ合成ユニット
３　半導体レーザａ
４　レーザビームａ
５　半導体レーザｂ
６　レーザビームｂ
７　コリメートレンズａ
８　コリメートレンズｂ
９　プリズム
１０　シリンドリカルレンズ
１１　ポリゴンミラー
１２　ｆ−θレンズ
１３　反射ミラー
１４　走査位置検出センサ
１５　レーザビーム
１６　反射ミラー
１７　感光体
１８　ビームピッチ間制御回路
１９　走査位置制御回路
２０　レーザ回転駆動回路
２１　フォトセンサａ
２２　フォトセンサｂ
２３　レーザビーム１（ＬＤ１）スポット
２４　レーザビーム２（ＬＤ２）スポット
２５　ＬＤ１走査線
２６　ＬＤ２走査線
２７　フォトセンサａ対称軸▲１▼
２８　フォトセンサａ対称軸▲２▼
２９　フォトセンサｂ対称軸▲１▼
３０　フォトセンサｂ対称軸▲２▼
３１　走査位置検出センサＢ
３２　フォトセンサｃ
３３　フォトセンサｄ
３４　走査位置検出センサＣ
３５　フォトセンサｅ
３６　フォトセンサｆ
３７　走査位置検出センサＤ
３８　フォトセンサｇ
３９　フォトセンサｈ
４０　フォトセンサｇの元の形状のフォトセンサ
４１　フォトセンサｇの元の形状のフォトセンサの対称軸▲１▼
４２　フォトセンサｇの元の形状のフォトセンサの対称軸▲２▼
４５　フォトセンサｇ出力電流信号
４６　電流−電圧変換回路ａ
４７　出力電圧信号ａ
４８　増幅器ａ
４９　増幅器ａ出力信号
５０　サンプル／ホールド回路ａ
５１　サンプル／ホールド制御信号ａ
５２　サンプル電圧信号ａ
５３　アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路ａ
５４　アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換制御信号ａ
５５　アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路ａ出力信号
５６　フォトセンサｈ出力電流信号
５７　電流−電圧変換回路ｂ
５８　出力電圧信号ｂ
５９　増幅器ｂ
６０　増幅器ｂ出力信号
６１　サンプル／ホールド回路ｂ
６２　サンプル／ホールド制御信号ｂ
６３　サンプル電圧信号ｂ
６４　アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路ｂ
６５　アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換制御信号ｂ
６６　アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路ｂ出力信号
６７　比較器
６８　走査位置一致信号
【図１】
2004058313.tif 000003
【図２】
2004058313.tif 000004
【図３】
2004058313.tif 000005
【図４】
2004058313.tif 000006
【図５】
2004058313.tif 000007
【図６】
2004058313.tif 000008
【図７】
2004058313.tif 000009