(57)【要約】【課題】ＡＰＣ、ピントズレ量検知等といった検知及び制御に関わるレーザの発光時間を低減して使用寿命を長くする。【解決手段】半導体レーザの光源１から偏向器８に至る部分で、光源１の光量を検知可能に構成された光量検知センサ６と、光源１から放射されたレーザ光が偏向器８によって偏向されて入射されるように非画像領域に配置されたレーザ光検知センサ１３とを備える。走査光学装置の制御部は、偏向器８によって偏向されたレーザ光を、レーザ光検知センサ１３に入射させて検知を行う際に、光量検知センサ６で光量を検知するよう制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザの光源から放射されたレーザ光が像担持体を走査するように前記レーザ光を偏向器で偏向し、前記像担持体上に潜像を形成する走査光学装置であって、
前記光源から放射されて前記偏向器に向かうレーザ光から分離されたレーザ光の光量を検知する光量検知手段と、
前記像担持体上に画像が形成される画像領域以外の非画像領域に対応する位置に配置され、前記偏向器によって偏向されたレーザ光を受光する受光手段と、
前記受光手段に受光させるために前記光源から放射されて前記偏向器に向かうレーザ光から分離されたレーザ光の光量に基づいて、画像領域に照射するレーザ光の光量を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
前記レーザ光を通過させるレンズと、
前記レーザ光の焦点距離を変更するために前記レーザ光の光路に沿って前記レンズを移動させる移動手段と、を備え、
前記受光手段は、２次元に配列された受光素子を有し、前記レーザ光を受光する受光素子数に応じて前記レーザ光のピントズレ量を測定し、前記移動手段は、前記ピントズレ量に基づいて前記レンズの移動させることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記レンズは前記光源と前記偏向器との間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の走査光学装置。
【請求項４】
前述した請求項１乃至３の何れか１項に記載の走査光学装置を備えたタンデム方式のカラー画像形成装置であって、
前記光量検知手段による測定を行い、その測定値が所定の変化量に到達した際に、色ずれ補正動作を行うタイミングで、前記制御手段が、ピントズレを補正する制御を実行することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段が、前記色ずれ補正動作よりも先に、前記ピントズレを補正する制御を実行することを特徴とする請求項４に記載のカラー画像形成装置。
【請求項６】
画像形成の際に、前記受光手段による測定を行い、その測定値が所定の変化量に到達した際に、前記制御手段が、画像形成を行わない紙間で、ピントズレを補正する制御を実行することを特徴とする請求項４に記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを用いた走査光学装置と、この走査光学装置を備えた電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、走査光学装置を搭載し、電子写真プロセスを用いて画像をプリントする画像形成装置は、発光部から出射されたレーザ光を回転するポリゴンミラーで反射させ感光ドラム上に結像させて走査するよう構成されている。
【０００３】
このような走査光学装置を搭載した画像形成装置では、画像形成時に稼動する各部のモータや定着ヒータ、電源等の様々な熱源で発生する熱により、装置の各部で熱膨張を生じる。その結果、画像形成装置の内部に配置された走査光学装置では、熱膨張の影響を受けて各光学部品の位置変化やレンズの屈性率の変化を生じるため、感光ドラム位置で結像していたレーザ光がピントズレを起こしてしまう。
【０００４】
このため、このレーザ光のピントズレをセンサで検出して、オートフォーカス（ＡＦ）機構により、ピントズレを補正することが必要となってくる。
【０００５】
また、走査光学装置を搭載した画像形成装置では、画像の濃度を所定レベルとするために、レーザ光の光量が所定量となるように光量制御（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：いわゆるＡＰＣ）を行う必要がある。
【０００６】
さらに、走査光学装置を搭載した画像形成装置では、レーザ光を走査して画像を形成する際に、レーザ光による画像の書き出し位置を揃えるため、レーザ光を検知するＢＤセンサで基準信号を生成する必要がある。
【０００７】
従来の走査光学装置を搭載した画像形成装置には、発光部からポリゴンミラーで反射し感光ドラムに至る光路以外の非画像領域部にＢＤとＡＰＣを兼ねた一つのセンサを配置するよう構成したものが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１３１６６２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながらＢＤとＡＰＣを兼ねた一つのセンサを用いた構成では、複数のレーザ光を同時にセンサに入射させ精度良く光量を検出したい場合に、レーザ光の走査速度をＢＤと比較して遅くすることが必要となる。また、ＢＤとＡＰＣを兼ねた一つのセンサを用いた構成では、高精度にＡＰＣを実行するため、センサに光を入射させる光学系の焦点距離を短くする等の対応が必要となる。
【００１０】
このため、このようなＢＤとＡＰＣを兼ねた一つのセンサを用いた走査光学装置では、発光部の発光時間に、ＡＰＣのための発光時間、ＢＤのための発光時間及びピントズレ検知のための発光時間が加算されることになる。しかも、このような走査光学装置では、１走査毎にＢＤのための発光時間及びピントズレ検知のための発光時間が加算されるので、半導体レーザの発光時間の累積が大きくなる。
【００１１】
よって、このようなＢＤとＡＰＣを兼ねた一つのセンサを用いた走査光学装置では、半導体レーザで構成された発光部の発光時間が増加し、半導体レーザの使用寿命により早く到達してしまうという問題がある。
【００１２】
また、多機能化された走査光学装置を搭載した画像形成装置では、一般的に製品仕様が通常製品よりも高いので、製品の寿命も長い傾向にある。このため、この長い製品寿命の間、半導体レーザの使用寿命が尽きないようにレーザ発光時間を低減させることが課題となっている。
【００１３】
本発明の目的は、ＡＰＣ、ピントズレ量検知等といった検知及び制御に関わるレーザの発光時間を低減し、その使用による寿命劣化を抑制可能に構成された走査光学装置及びこれを備えたカラー画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の走査光学装置は、半導体レーザの光源から放射されたレーザ光が像担持体を走査するように前記レーザ光を偏向器で偏向し、前記像担持体上に潜像を形成する走査光学装置であって、前記光源から放射されて前記偏向器に向かうレーザ光から分離されたレーザ光の光量を検知する光量検知手段と、前記像担持体上に画像が形成される画像領域以外の非画像領域に対応する位置に配置され、前記偏向器によって偏向されたレーザ光を受光する受光手段と、前記受光手段に受光させるために前記光源から放射されて前記偏向器に向かうレーザ光から分離されたレーザ光の光量に基づいて、画像領域に照射するレーザ光の光量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＡＰＣ、ピントズレ量検知等といった検知及び制御に関わるレーザの発光時間を低減し、その使用による寿命劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態に係る走査光学装置の光学系を示すの概略構成説明図、（Ｂ）は発光シーケンスの説明図である。
【図２】本実施の形態に係る走査光学装置における多ビーム時のレーザ光路を示す説明図である。
【図３】本実施の形態に係る走査光学装置における多ビーム時のピント差を示す説明図である。
【図４】本実施の形態に係る走査光学装置において、初期ピント補正処理を行う構成を示すブロック図である。
【図５Ａ】本実施の形態に係る走査光学装置で行われるＪＯＢ終了時のピント補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】本実施の形態に係る走査光学装置で行われる色ずれ補正時のピント補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図５Ｃ】本実施の形態に係る走査光学装置で行われる紙間でのピント補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】本実施の形態に係る走査光学装置の概略構成を示す斜視図である。
【図７】本実施の形態に係る走査光学装置のピント補正機構を取り出して概略構成を示す要部斜視図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は、本実施の形態に係る走査光学装置でピントズレを検知するための手段を示す概略説明図である。
【図９】本実施の形態に係る走査光学装置でピントズレ量を検知するための手段を示す概略説明図である。
【図１０】本実施の形態に係る走査光学装置でピントズレ量を検知するために用いるＡＦ検知センサによる出力信号を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る走査光学装置について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る走査光学装置は、図６に示すように、画像情報に基づいて発光したレーザ光を偏向走査する回転多面鏡であるポリゴンミラー８を備える。さらに、この走査光学装置は、ポリゴンミラー８で反射されたレーザ光で等速走査させると共に、感光ドラム上でスポット結像させることにより、静電潜像を形成させるための第１結像レンズ１０及び第２結像レンズ１１を備える。
【００１９】
また、この走査光学装置では、ハウジングとなる光学箱３４内に各部品が格納され、光学箱３４の偏向走査されたレーザ光を出射する窓部に防塵ガラス３３が配置されている。この光学箱３４には、図示しない上蓋が取付られて、外部に対して遮蔽されるように構成されている。
【００２０】
次に、この走査光学装置の光学系の概略構成及び発光シーケンスについて、図１の説明図を参照して説明する。この図１（Ａ）で、１はレーザ光源である半導体レーザの発光点である。このレーザ光源に係る光学系は、発光点から射出された光を平行光に変換するコリメータレンズ２、光軸方向に移動可能に保持され主走査方向のパワーを有するレンズ３を備える。
【００２１】
さらに、この光学系は、光軸方向に移動可能に保持され副走査方向のパワーを有するレンズ４、レーザ光の一部を反射するハーフミラー５を備える。また、この光学系は、レーザ光源１から出射され、ハーフミラー５で反射されたレーザ光の光量を検知可能な光量検知センサ（ＡＰＣセンサ）６、スポット径を定義する絞り７、レーザ光を偏光走査するポリゴンミラー８を備える。このＡＰＣセンサ６は、レーザ光源から放射されてポリゴンミラー８（偏向器）に向かうレーザ光から分離されたレーザ光の光量を検知する光量検知手段として構成されている。
【００２２】
この走査光学装置は、画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を生成するＢＤセンサ９及びドラム面上にレーザ光を結像させつつ等速走査を行うｆθレンズである第１結像レンズ１０及び第２結像レンズ１１を備える。また、この走査光学装置は、レーザのピントズレ量を検知する際にレーザ光をピント検知センサ上に結像させる結像レンズ１２を備える。
【００２３】
この結像レンズ１２は、主走査方向及び副走査方向のそれぞれに瞳分割レンズを配置して構成されている。ここで、瞳分割レンズとは、光束内に複数のレンズ面を有するレンズのことである。この瞳分割レンズは、光束が２つのレンズ面の境界で分割されて各レンズによって集光させられるもので、この２つの結像点間距離がレーザ光のピントズレに対応する機能を有するレンズとして構成されている。
【００２４】
この走査光学装置は、第１結像レンズ１０及び第２結像レンズ１１を透過した光のピントズレ量を検知するためのレーザ光検知センサであるＡＦセンサ１３を備える。このＡＦセンサ１３は、ＣＣＤセンサを用いてピントズレ量を測定するよう構成されている。このＡＦセンサ１３は、像担持体上に画像が形成される画像領域以外の非画像領域に対応する位置に配置され、ポリゴンミラー８によって偏向されたレーザ光を受光する受光手段として構成されている。また、このＡＦセンサ１３は、２次元に配列された受光素子を有し、レーザ光を受光する受光素子数に応じてレーザ光のピントズレ量を測定可能に構成されている。
【００２５】
次に、図８乃至図１０を参照してピントを検知する構成について説明する。図８（Ａ）は、ピント検知部に設けられた瞳分割レンズ３７、ＡＦセンサ３８及び走査光束３９の関係を示した模式図である。この図８（Ａ）の模式図に示す構成では、ｆθレンズを通過した直後の太いビーム径の状態で、瞳分割レンズに光を入射させている。そして、瞳分割レンズによって結像された各光を、ピントズレ量を検知するＡＦセンサで計測する。このＡＦセンサは、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサで構成する。
【００２６】
この図８（Ａ）の模式図に示す構成では、瞳分割レンズが走査方向に直交して配置されているため、副走査方向成分の測定ができる。この図８（Ａ）の模式図に示す構成では、光束が２つのレンズ面の境界で分割されて各レンズによって集光させられるので、図中のセンサ面に示すように、２つの結像点が生じる。
【００２７】
また、図８（Ｂ）の模式図に示すように構成した場合には、瞳分割レンズを横方向にも配置しているので主走査方向のピントズレを測定することができる。この場合、副走査方向の成分は、図のセンサ面右端側に縦方向に２つの結像点を形成し、主走査方向の成分は図のセンサ面中央高さ付近に横方向に２つの結像点を形成する。なお、これらの結像点は、副走査方向については縦方向のみ、主走査方向については横方向のみに変化が生じる。よって、副走査方向については縦方向に並んだ結像点を計測してピントズレを測定し、主走査方向については横方向に並んだ結像点を計測してピントズレを測定する。
【００２８】
次に、前記瞳分割レンズを用いてピントズレ量を計測する原理について、図９を参照して説明する。この図９で、４０はｆθレンズ、４１は瞳分割レンズである。この図９で、実線で示すものは、ピントズレが発生していない理想的な状態でのレーザ光束であり、破線で示すものは、ピントズレが発生した際のレーザ光束を示している。また、この図９で、一点鎖線で示すものは、瞳分割レンズの光軸を通過する光を示している。
【００２９】
この瞳分割レンズは、それぞれに異なる光軸を有している。このため、瞳分割レンズに入射したレーザ光束は、ＡＦセンサ上の二箇所で結像する。その際の２点間の設計上の距離はｄである。これに対して機械の温度上昇等に伴ってピント変動が発生すると、図９に示すように、センサ上での二つのレーザ光の間隔がΔｄだけ離れる。
【００３０】
このときのＡＦセンサとしてＣＣＤセンサを用いた場合の信号出力波形は、図１０に示すように、瞳分割レンズによって集光された部分のみ出力が高くなるのでピークが２箇所現れる。
【００３１】
この図１０に示したように、データのピーク間隔がｄ又はｄ＋Δｄとなるため、得られたデータからピーク間隔を演算し、ピントズレ量を算出することができる。また、このΔｄとピントズレ量の関係は、設計段階で得られるため、センサを用いて理想距離からのズレを測定することでピントズレ量を検出することができる。
【００３２】
本実施の形態に係る走査光学装置では、ポリゴンミラー８を高速回転させるポリゴンモータが画像形成時に駆動される際に発生する熱でユニット内の温度が急速に上昇する。すると、走査光学装置では、各部の熱膨張や温度上昇に伴ってレンズの屈折率が変化する。さらに、半導体レーザ自身も温度上昇によって発振波長に変化が生じる。
【００３３】
また、この走査光学装置をハウジング内部に設置した画像形成装置では、ハウジング内部の温度が時間の経過に従って上昇することに起因して、感光ドラム上に結像するレーザ光にピントズレが発生する。このとき、レーザ光の主走査方向（第１の方向）と副走査方向（第２の方向）へのピントズレ量は、主走査方向と副走査方向のピントズレ量の敏感度が異なるため一致するとは限らない。このため、レーザ光の主走査方向と副走査方向へのピントズレ量の両方を精度良く補正する場合には、補正したい方向にパワーを有するレンズを用いてそれぞれ補正することが必要となる。
【００３４】
そこで、この走査光学装置では、図７に示すように、主走査方向（図中Ｙ方向）にのみパワーを有するレンズ３と、副走査方向（図中Ｚ方向）のみにパワーを有するレンズ４とが装着されている。これらレンズ３及び４は、図示しない駆動モータでレーザ光の光路に沿って移動可能に装着されている。すなわち、これらレンズ３及び４は、レーザ光の焦点距離を変更するために、移動手段（図示しない駆動モータ）によって、レーザ光の光路に沿って移動調整されるよう構成されている。そして、ピント補正時には、ピントを検知するＡＦセンサで検知されたピント補正量に基づいて、図示しないモータを駆動制御してレンズ３、４をそれぞれピントズレを解消するよう移動し、主走査及び副走査のピント位置を補正する。
【００３５】
また、この走査光学装置では、半導体レーザを、図１（Ｂ）に例示する発光シーケンスによって発光させるよう制御する。この図１（Ｂ）に例示する発光シーケンスでは、非画像領域においてＡＦセンサによるピントズレを検知するタイミングでＡＰＣを行っている。この非画像領域内では、ＡＰＣ制御はいつでも可能であるが、ＡＰＣを独立して行うとそのまま発光時間の増大につながり、半導体レーザの寿命を長く維持するという目的からは好ましくない。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、ＡＦセンサでピントズレ量を計測するタイミングでＡＰＣを行うことで、ＡＦ検知工程を追加しても、レーザ発光時間の増加を生じさせず、レーザ寿命の劣化が抑制されるようにしている。
【００３７】
次に、図２及び図３を参照して、複数の発光点を有する走査光学装置のピントズレ補正を行うための構成について説明する。
【００３８】
この走査光学装置では、半導体レーザから出射されたレーザ光が、図２に実線と破線とでそれぞれ例示するような光路に沿って進む。この図２の光路は、複数の発光点のうちの特定の２つのレーザ光の光路を、実線と破線とで例示するものである。この図２の二つの光路に示すように、半導体レーザから出射されたレーザ光は、コリメータレンズまで光軸に対して平行に進み、コリメータ透過後に絞りの作用で各ビームが交わるように進む。そのため、各レーザ光はポリゴンミラーへの入射位置及び角度が異なる。
【００３９】
さらに半導体レーザから出射されたレーザ光は、ポリゴンミラーによる偏光走査後に、それぞれがｆθレンズの異なる位置を透過し、感光ドラム上に結像される。
【００４０】
また、この走査光学装置では、図３に示すように発光点間でのピント差が発生する場合がある。その原因には、第１にコリメータレンズの光軸に対して各ビームの通過位置が異なること、第２にｆθレンズの通過位置がそれぞれ異なること、第３に半導体レーザ内の各発光部がピント方向に傾いて実装されることが挙げられる。
【００４１】
この走査光学装置では、上述のようなピント差が発生した場合に、そのピント差を考慮した補正を行うため、少なくともレンズ光軸に近い発光点と最も離れた発光点のピントズレ量をそれぞれ計測する。そして、図３に例示するように、測定した各発光点のピントズレ量の平均値を補正値として用いることで、特定の発光点のピントズレが他よりも大きくズレないように構成している。
【００４２】
次に、ジョブが画像形成装置に入り、画像形成動作がスタートする時の処理について、図４のブロック図を参照して説明する。この走査光学装置では、画像形成動作がスタートすると、走査光学装置のポリゴンモータの回転が開始され、半導体レーザの発光準備が開始される。
【００４３】
そして、この走査光学装置では、モータが定格回転数に達すると所定のタイミングでレーザが発光され、ＡＰＣとピントズレを同時に検知し、ＣＰＵ４８（図４に図示）が光量制御補正値算出及びピントズレ量算出を行う。次に、この走査光学装置では、算出した補正値に基づいたレーザ光量の補正を実行し、ピントズレが許容値以上の場合にＡＦモータを駆動させてピント補正を実行して、画像形成を行う。
【００４４】
次に、この走査光学装置における画像形成開始後の動作について、図５Ａ乃至図５Ｃに示すフローチャートを参照して説明する。まず、この走査光学装置におけるＪＯＢ（ジョブ）終了時のピント補正処理について、図５Ａを参照して説明する。
【００４５】
このＪＯＢ終了時のピント補正処理は、画像形成動作の開始と共に開始される。この走査光学装置では、制御部としてのＣＰＵ４８が、画像形成動作の開始を検知したときに、回転多面鏡であるポリゴンミラー８を回転駆動するポリゴンモータの回転を開始する。これと共にＣＰＵ４８は、半導体レーザを発光させる準備のための電力の供給を開始する（ステップＳ５０）。
【００４６】
次に、ＣＰＵ４８は、ＢＤセンサ９から画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を検知するまで待機する（ステップＳ５１でＮＯ）。そしてＣＰＵ４８は、ＢＤセンサ９から画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を受信したときに（ステップＳ５１でＹＥＳ）ステップＳ５２へ進み、ＡＰＣ制御を行いつつ、ピントズレ量を計測する。
【００４７】
ここで、ＣＰＵ４８が行うＡＰＣ制御は、画像の濃度を所定レベルとするための制御であって、レーザ光の光量が所定量となるように光量制御（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）をするものである。このＣＰＵ４８は、制御手段として、受光手段に受光させるために光源から放射されてポリゴンミラー８に向かうレーザ光から分離されたレーザ光の光量に基づいて、画像領域に照射するレーザ光の光量を制御することになる。また、ＣＰＵ４８は、ピントズレ量の計測を、オートフォーカスセンサ（ＡＦセンサ）の検知信号に基づいて行う（ステップＳ５２）。
【００４８】
次に、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格内（許容範囲内）であるか否かを判別する（ステップＳ５３）。そして、ＣＰＵ４８は、規格内であると判別した場合（ステップＳ５３でＹＥＳ）には、ステップＳ５１へ戻り、ステップＳ５１からステップＳ５３のルーチンを継続する。
【００４９】
次に、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格外（許容範囲外）であると判別した場合に（ステップＳ５３でＮＯ）ステップＳ５４へ進み、ＪＯＢ（ジョブ）が終了したかを判別する。そして、ＣＰＵ４８は、ＪＯＢ（ジョブ）が終了していないと判断した場合（ステップＳ５４でＮＯ）に、ステップＳ５１へ戻り、ステップＳ５１からステップＳ５４のルーチンを継続する。
【００５０】
また、ＣＰＵ４８は、ＪＯＢ（ジョブ）が終了したと判断した場合（ステップＳ５４でＹＥＳ）に、ステップＳ５５へ進む。
【００５１】
次に、ＣＰＵ４８は、画像形成動作中にピントズレ量の計測を続行した結果、作像途中にピントズレ量が許容値を超えたことを検知した場合に、ＪＯＢ終了後にピント補正動作を実行する（ステップＳ５５）。このピント補正動作では、ＣＰＵ４８が、主走査方向のピントズレを補正するためのレンズ３と副走査方向を補正するためのレンズ４とを駆動モータ（ピント補正モータ）でレーザ光の光路に沿って移動するよう制御する。このときＣＰＵ４８は、ピントを検知するＡＦセンサで検知されたピント補正量（ピントズレ量に応じた駆動量）だけ、主走査方向補正用のレンズ３と副走査方向補正用のレンズ４とを移動し、ピントズレを解消するよう駆動制御する。
【００５２】
次に、ＣＰＵ４８は、実際にピントが補正されているかどうかの確認のため、ＢＤセンサ９から画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を検知するまで待機する（ステップＳ５６でＮＯ）。そしてＣＰＵ４８は、ＢＤセンサ９で検知した画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を検知したとき（ステップＳ５６でＹＥＳ）にステップＳ５７へ進む。次にＣＰＵ４８は、ＡＰＣ制御を行いつつ、ＡＦセンサの検知信号に基づいてピントズレ量を計測する。
【００５３】
次に、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格内（許容範囲内）であるか否かを判別する（ステップＳ５８）。そして、ＣＰＵ４８は、規格内でないと判別した場合（ステップＳ５８でＮＯ）に、ステップＳ５５へ戻り、ステップＳ５５からステップＳ５８のルーチンを継続する。
【００５４】
また、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格内（許容範囲内）であると判断した場合（ステップＳ５８でＹＥＳ）に、ステップＳ５９へ進む。そしてＣＰＵ４８は、ポリゴンモータを停止させ、半導体レーザの発光を停止させて、本ＪＯＢ終了時のピント補正処理を終了する。
【００５５】
すなわち、図５Ａに示すＪＯＢ終了時のピント補正処理では、ＣＰＵ４８が、画像形成開始後にＡＰＣ制御を行いつつ、ピントズレ量を計測し続ける。そして、ＣＰＵ４８は、作像途中にピントズレ量が許容値を超えたことを検出した場合に、ＪＯＢ終了時にピント補正動作を実行する。そしてＣＰＵ４８は、ピントズレ量が規定値内になった後にピントズレ補正動作を終了し、ポリゴンモータの停止及びレーザの消灯を行う。
【００５６】
このピント補正処理では、計測されたピントズレ量から補正量としてのモータの送り量を算出し、算出された送り量だけレンズを一括して移動させれる動作を行う。さらに、この図５Ａに示すＪＯＢ終了時のピント補正処理では、補正後に、実際にピントが補正されているかどうかの確認工程を備えている。また、仮に、算出された送り量だけレンズを移動させてもピントが規定値内に入らなかった場合は、規定の値に入るまでピントズレ量をモニタしつつレンズをシフトすれば良い。
【００５７】
次に、図５Ｂのフローチャートに示す、画像形成装置の色ずれを補正する動作を行う際に行う、走査光学装置でのピント補正処理について説明する。この図５Ｂに示すピント補正処理では、前述した図５Ａに示すピント補正処理でピント補正動作をＪＯＢ終了時に行っていたものを、画像形成装置の色ずれを補正する動作を行う際にピント補正処理を行うこととしたものである。
【００５８】
この色ずれ補正時のピント補正処理は、画像形成動作の開始と共に開始される。この走査光学装置では、制御部としてのＣＰＵ４８が、画像形成動作の開始の際に、ポリゴンミラー８を回転駆動するポリゴンモータを駆動開始する。これと共にＣＰＵ４８は、半導体レーザを発光させる準備のための電力の供給を開始する（ステップＳ６０）。
【００５９】
次に、ＣＰＵ４８は、ＢＤセンサ９から画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を検知するまで待機する（ステップＳ６１でＮＯ）。そしてＣＰＵ４８は、ＢＤセンサ９から画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を受信したときに（ステップＳ６１でＹＥＳ）ステップＳ６２へ進み、ＡＰＣ制御を行いつつ、ピントズレ量を計測する。
【００６０】
次に、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格内（許容範囲内）であるか否かを判別する（ステップＳ６３）。そして、ＣＰＵ４８は、規格内であると判別した場合（ステップＳ６３でＹＥＳ）には、ステップＳ６１へ戻り、ステップＳ６１からステップＳ６３のルーチンを継続する。
【００６１】
次に、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格外（許容範囲外）であると判別した場合に（ステップＳ６３でＮＯ）ステップＳ６４へ進み、ＪＯＢ（ジョブ）が終了したかを判別する。そして、ＣＰＵ４８は、ＪＯＢ（ジョブ）が終了していないと判断した場合（ステップＳ６４でＮＯ）に、ステップＳ６１へ戻り、ステップＳ６１からステップＳ６４のルーチンを継続する。
【００６２】
次に、ＣＰＵ４８は、色ずれ補正が必要か否かを判別し、色ずれ補正が必要でないと判別した場合に（ステップＳ６５でＮＯ）ステップＳ６１へ戻り、ステップＳ６１からステップＳ６５のルーチンを継続する。また、ＣＰＵ４８は、色ずれ補正が必要であると判別した場合（ステップＳ６５でＹＥＳ）に、ステップＳ６６へ進む。これにより、ＣＰＵ４８は、画像形成動作中にピントズレ量の計測を続行した結果、作像途中にピントズレ量が許容値を超えたことを検知した場合に、色ずれを補正する動作を行うタイミングで、ピントズレを補正する。このピント補正動作では、ＣＰＵ４８が、主走査方向のピントズレを補正するためのレンズ３と副走査方向を補正するためのレンズ４とを駆動モータ（ピント補正モータ）でレーザ光の光路に沿って移動するよう制御する。このときＣＰＵ４８は、ピントを検知するＡＦセンサで検知されたピント補正量（ピントズレ量に応じた駆動量）だけ、主走査方向補正用のレンズ３と副走査方向補正用のレンズ４とを移動し、ピントズレを解消するよう駆動制御する。
【００６３】
次に、ＣＰＵ４８は、実際にピントが補正されているかどうかの確認のため、ＢＤセンサ９から画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を検知するまで待機する（ステップＳ６７でＮＯ）。そしてＣＰＵ４８は、ＢＤセンサ９で検知した画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を検知したとき（ステップＳ６７でＹＥＳ）にステップＳ６８へ進む。次にＣＰＵ４８は、ＡＰＣ制御を行いつつ、ＡＦセンサの検知信号に基づいてピントズレ量を計測する（ステップＳ６８）。
【００６４】
次に、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格内（許容範囲内）であるか否かを判別する（ステップＳ６９）。そして、ＣＰＵ４８は、規格内でないと判別した場合（ステップＳ６９でＮＯ）に、ステップＳ６６へ戻り、ステップＳ６６からステップＳ６９のルーチンを継続する。
【００６５】
また、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格内（許容範囲内）であると判断した場合（ステップＳ６９でＹＥＳ）に、ステップＳ７０へ進み、色ずれを補正（ステップＳ７０）を実行した後、ステップＳ７１へ進む。そしてＣＰＵ４８は、ポリゴンモータを停止させ、半導体レーザの発光を停止させて（ステップＳ７１）、本色ずれ補正時のピント補正処理を終了する。
【００６６】
上述した色ずれ補正時のピント補正処理では、ピントズレと色ずれ補正動作の動作順序を、光学系のピントズレを補正した後に、色ずれ補正動作を実行するように設定することが望ましい。これは、色ずれ補正時に補正量を算出するための画像を例えば中間転写ベルト上に形成し、その画像からズレ量を算出する際に、この補正量を算出する画像の鮮明である方が読み取り精度が向上するためである。そこで、この色ずれ補正時のピント補正処理では、色ずれ補正のための画像を形成する前にピントズレを補正することで、色ずれ補正精度を改善することができる。
【００６７】
さらに、この色ずれ補正時のピント補正処理では、ピントズレを機械を停止させて補正する場合に、そのダウンタイムの長さが機械の生産性を低下させてしまう。そこで、この図５Ｂに示す色ずれ補正時のピント補正処理では、ピントズレ量が所定量を超えた場合においても機械を停止させず、色ずれ補正のために機械が一旦停止するタイミングに合わせてピントズレも補正する。そうすることで、この図５Ｂに示すピント補正処理では、機械のダウンタイムを悪化させることなく、ピントズレを補正することができる。
【００６８】
次に、図５Ｃのフローチャートに示す、複数枚の用紙を印字するジョブの間（紙間）に行う、走査光学装置でのピント補正処理について説明する。
【００６９】
この紙間でのピント補正処理は、画像形成動作の開始と共に開始される。この走査光学装置では、制御部としてのＣＰＵ４８が、ＢＤセンサ９から画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を検知するまで待機する（ステップＳ８０でＮＯ）。そしてＣＰＵ４８は、ＢＤセンサ９から画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を受信したときに（ステップＳ８０でＹＥＳ）ステップＳ８１へ進み、ＡＰＣ制御を行いつつ、ピントズレ量を計測する。
【００７０】
次に、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格内（許容範囲内）であるか否かを判別する（ステップＳ８２）。そして、ＣＰＵ４８は、規格内であると判別した場合（ステップＳ８２でＹＥＳ）には、ステップＳ８０へ戻り、ステップＳ８０からステップＳ８２のルーチンを継続する。
【００７１】
次に、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格外（許容範囲外）であると判別した場合に（ステップＳ８２でＮＯ）ステップＳ８３へ進み、ＰＡＧＥ内印字（ページ内印字）が終了したか否かを判別する（ステップＳ８３）。そして、ＣＰＵ４８は、ＰＡＧＥ内印字（ページ内印字）が終了していないと判断した場合（ステップＳ８３でＮＯ）に、ステップＳ８０へ戻り、ステップＳ８０からステップＳ８３のルーチンを継続する。また、ＣＰＵ４８は、ＰＡＧＥ内印字（ページ内印字）が終了したと判断した場合（ステップＳ８３でＹＥＳ）に、ステップＳ８４へ進む。
【００７２】
次に、ＣＰＵ４８は、画像形成動作中にピントズレ量の計測を続行した結果、作像途中にピントズレ量が許容値を超えたことを検知した場合に、ピント補正動作を開始する。このピント補正動作では、ＣＰＵ４８が、主走査方向のピントズレを補正するためのレンズ３と副走査方向を補正するためのレンズ４とを駆動モータ（ピント補正モータ）でレーザ光の光路に沿って移動するよう制御する（ステップＳ８４）。このときＣＰＵ４８は、ピントを検知するＡＦセンサで検知されたピント補正量（ピントズレ量に応じた駆動量）だけ、主走査方向補正用のレンズ３と副走査方向補正用のレンズ４とを移動し、ピントズレを解消するよう駆動制御する。
【００７３】
次に、ＣＰＵ４８は、実際にピントが補正されているかどうかの確認のため、ＢＤセンサ９から画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を検知するまで待機する（ステップＳ８５でＮＯ）。そしてＣＰＵ４８は、ＢＤセンサ９で検知した画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を検知したとき（ステップＳ８５でＹＥＳ）にステップＳ８６へ進む。次にＣＰＵ４８は、ＡＰＣ制御を行いつつ、ＡＦセンサの検知信号に基づいてピントズレ量を計測する（ステップＳ８６）。
【００７４】
次に、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格内（許容範囲内）であるか否かを判別する（ステップＳ８７）。そして、ＣＰＵ４８は、計測したピントズレ量が、規格内（許容範囲内）であると判別した場合（ステップＳ８７でＹＥＳ）に、本紙間でのピント補正処理を終了する。
【００７５】
また、ＣＰＵ４８は、規格内でないと判別した場合（ステップＳ８７でＮＯ）に、ステップＳ８８へ進む。そして、ＣＰＵ４８は、ピント補正動作に要する時間が残紙間時間より長いか否かを判断する（ステップＳ８８）。そして、ＣＰＵ４８は、ピント補正動作に要する時間が残紙間時間より長くない（短い）と判断した場合（ステップＳ８８でＮＯ）に、ステップＳ８４へ戻り、ステップＳ８４からステップＳ８８のルーチンを継続する。
【００７６】
また、ＣＰＵ４８は、ピント補正動作に要する時間が残紙間時間より長いと判断した場合（ステップＳ８８でＹＥＳ）に、本紙間でのピント補正処理を終了する。
【００７７】
上述した紙間でのピント補正処理では、画像形成を行わない紙間のタイミングで、ピント補正用のレンズを駆動する。紙間の時間は、画像形成装置の製品の種類によっても異なるが、前述したＪＯＢ停止時や色ずれ補正動作時と比較すると、補正処理が可能な時間は非常に短い。そのため、紙間でのピント補正処理では、ＡＰＣ制御の度に、逐次ピントズレを計測する。そして、例えば光学素子を用いた補正分解能以上にピントズレが発生した際には、その段階でピントズレを補正する。このように構成した場合には、一度の補正量を少なくすることで、紙間という短い時間においてもピントズレ補正を終了させることができ、その結果、画像形成装置の余計なダウンタイムの発生を抑制できる。
【００７８】
また、上述した実施の形態では、ピントズレを補正する光学素子が、必ずしも主走査方向、副走査方向に独立したパワーを有する部品である必要はない。例えば、第１の調整レンズには、主走査及び副走査の両方のパワーを持たせ、第２の調整レンズに主走査又は副走査方向のどちらかのパワーのみを持たせる構成であっても良い。
【００７９】
さらに、複数のビームのピントズレを検知する構成においては、レンズ光軸の中央と端部の発光点のみを測定するだけではなく、全てのビームを測定し、その結果から補正量を算出する構成としても良い。また、補正シーケンスに関しては、同一の効果が得られるのであれば、前述した補正順序である必要は無く、例えば、ＢＤ検知とＡＰＣ及びＡＦ信号検知の検知順序が逆であっても良い。光学的な配置に関し、レンズ配置、ポリゴンミラーの形状、センサの配置等が前述した実施の形態に示したものでなくても良い。例えば、ＡＦセンサや瞳分割レンズは、ｆθレンズを透過していなくとも、ピントズレを検出できる位置に配置されていれば良い。
【００８０】
要するに、本実施の形態における走査光学装置では、ＡＰＣ、ＢＤ、ピントズレ量検知の検知および制御に関わるレーザの発光時間を低減する構成を備える。本実施の形態に係る走査光学装置では、偏向器により光源から放射された光で像担持体（ドラム面）上を偏向走査する。この偏向器によって偏向された光は、結像光学系により、像担持体上で結像されつつ等速走査が行われる。この走査光学装置では、主走査若しくは副走査又はその両方に光学的なパワーを持つ光学素子を、駆動手段で、ピント方向に移動させるよう構成する。この走査光学装置では、光学素子が駆動手段により移動された際の光ビームのスポットサイズ若しくはピーク光量又はドット位置を検知する検知手段が非画像領域に配置されている。この走査光学装置では、制御手段が、検知手段にレーザ光が入射するタイミングで光量制御を行う。
【００８１】
このように構成された走査光学装置では、光源から出射された光ビームのピント位置を検知するセンサにレーザ光が入射するタイミングでＡＰＣ制御（レーザ光の光量を検知し、光量を所定量に調整する光量制御）を行う。例えば端面発光の半導体レーザの場合では、半導体レーザのＰＫＧ内に構成されたＰＤでリア光をモニタすることでＡＰＣ制御を行う構成となる。この場合には、ＡＰＣ制御を、ピントズレを検知するセンサが実装された位置を光が走査するタイミングで行う。
【００８２】
本実施の形態の走査光学装置では、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、レーザ光源１から射出されたレーザ光を、光学系を介してポリゴンミラー８に反射させて像担持体（ドラム面）上に結像させ、等速走査する。このため、この光学系では、レーザ光源１と光偏光器であるポリゴンミラー８との間の光路上に、次のものが配置されている。これらは、レーザ光源１側から順に、レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ２、主走査方向補正用のレンズ３、副走査方向補正用のレンズ４、レーザ光の一部を反射するハーフミラー５及びスポット径を調整する絞り７である。
【００８３】
また、ポリゴンミラー８に反射されたレーザ光は、走査の過程における所定のタイミングで、画像の書き出し位置を揃えるための基準信号を生成するＢＤセンサ９に入射するよう構成されている。さらに、ポリゴンミラー８に反射されたレーザ光は、走査中の他の所定のタイミングで、第１結像レンズ１０、第２結像レンズ１１及び結像レンズ１２を透過して、レーザ光検知センサであるＡＦセンサ１３に入射するよう構成されている。
【００８４】
これら第１結像レンズ１０及び第２結像レンズ１１は、ｆθレンズで構成されている。結像レンズ１２は、レーザのピントズレ量を検知する際にレーザ光をピント検知センサ上に結像させるよう構成されている。また、レーザ光検知センサであるＡＦセンサ１３は、ピントズレ量を測定するためのＣＣＤセンサで構成されている。
【００８５】
この走査光学装置では、ポリゴンミラー８の回転動作が安定した状態で走査露光動作を実行する際における１走査周期内の期間毎に、ＣＰＵ４８（図４に図示）が制御して、ＡＰＣ制御とピントズレ調整の制御を同時に実行する。
【００８６】
このため、ＣＰＵ４８は、初めに、ポリゴンミラー８を回転駆動しながら、レーザ光源１を駆動してレーザ光を出射させ、ＢＤセンサ９でレーザ光を検知し、１走査周期の開始のタイミングを検出する。そして、ＣＰＵ４８は、１走査周期の開始のタイミングからカウンタで所定時間の経過を検出した時点でＡＦセンサ１３にレーザ光が入射するタイミングとなったときに、ＡＰＣ制御とピントズレ調整の制御を開始する。すなわち、ＣＰＵ４８は、図１（Ｂ）に示すように、ＡＰＣ制御とピントズレ調整の制御を開始するタイミングで、レーザ光源１を駆動開始する。そして、ＣＰＵ４８は、ＣＣＤセンサであるＡＦセンサ１３により、ピントズレ量を測定するのに必要な期間に渡ってレーザ光を出射させる。さらに、ＣＰＵ４８は、この期間内に、ＡＦセンサ１３と、光量検知センサであるＡＰＣセンサ６とにより、同時かつ別々に検出された検出結果に基づいて、ＡＰＣ制御とピントズレ調整の制御を実行する。次に、ＣＰＵ４８は、ＢＤセンサ９でレーザ光を検知してからカウンタで他の所定時間の経過を検出した時点となりＡＦセンサ１３とＡＰＣセンサ６とが必要とする検出時間が経過した時に、レーザ光源１の駆動を停止する。
【００８７】
また、ＣＰＵ４８は、ＢＤセンサ９でレーザ光を検知してからカウンタで計測することにより、画像領域の書き出し位置からレーザ光による画像形成用の走査を開始するタイミングで、レーザ光源１の駆動を開始する。次に、ＣＰＵ４８は、カウンタで計測することにより、走査露光するレーザ光が画像領域の書き込終了位置に至ったときに、レーザ光源１の駆動を停止する。なお、ＣＰＵ４８は、次回から、レーザ光がＢＤセンサ９に検知されるようカウンタで計測することによりタイミングを図って、レーザ光源１の駆動を制御する。
【００８８】
上述のようにして、本実施の形態の構成では、１走査周期内の期間毎に、ＡＰＣとピントズレ検知に関わるレーザ発光を兼ね、半導体レーザの発光回数を削減することができる。本実施の形態の構成では、１走査周期内の期間毎に、光ビームのピント位置を検知するセンサとレーザ光の光量を検知するセンサとに別々に半導体レーザを発光させる場合と比較して、半導体レーザの発光時間を短縮できる。この走査光学装置では、多数回の走査を実行するので、１走査周期で短縮される半導体レーザの発光時間が累積して膨大な半導体レーザの発光時間が削減されることになり、走査光学装置での半導体レーザの使用期間を長くできる。
【００８９】
すなわち、上述のように構成したオートフォーカス機構を備えた走査光学装置では、少なくともＡＰＣ制御とピントズレ量の検知を同時に行う。これにより、この走査光学装置では、非画像領域でのレーザの発光時間を短くすることができ、その結果、半導体レーザの寿命劣化を抑制することができる。
【００９０】
また、本実施の形態の走査光学装置では、複数の発光点を備えた半導体レーザを利用できる。この場合には、複数の発光点間に発生するピント差を補正するために、レンズ光軸に近い発光点と最も離れた発光点をそれぞれ測定し、ピント差を考慮した補正を行う構成できる。このように構成した場合には、それにより発光点間を考慮した最適な補正値を得ることができる。
【００９１】
本実施の形態の走査光学装置では、面発光型の半導体レーザを利用して構成することができる。面発光型レーザを利用した場合には、端面発光型レーザのようにリア光が出ないため、ポリゴンミラーへ向かう光路途中で光量を検知し又は、走査光により光量を検知する必要がある。ここで、本実施の形態の走査光学装置では、発光部であるレーザ光源１からポリゴンミラー８までの光路上にハーフミラー５を配置し、反射光成分を検知するよう構成する。そして、ＣＰＵ４８は、ハーフミラー５で反射されたレーザ光を検知するタイミングを、ピントズレを検知するセンサが実装された位置を光が走査するタイミングに合わせるよう制御する。これにより、本実施の形態の走査光学装置では、ＡＰＣとピントズレ検知に関わるレーザ発光を兼ねることができ、半導体レーザの発光時間を短くすることができる。
【００９２】
本実施の形態の走査光学装置では、ピントズレをＡＰＣ制御をする度に継続的に測定し続け、測定値のピントズレ量が所定の変化量に到達した際に、ジョブとジョブの間のタイミングでピントズレ量を補正するよう構成できる。このように構成した場合には、作像中に光学部品を動かすことがないため、振動等による画像劣化を心配する必要がなく、高精度にピント補正を行うことができる。
【００９３】
本実施の形態の走査光学装置では、複数の感光ドラムを有するタンデム方式のカラー画像形成装置において、色ずれを補正する動作を行うタイミングで、ピントズレを補正するように構成できる。一般に、画像形成装置では、画像形成装置を停止させてピントズレを補正する場合に、そのダウンタイムの長さが画像形成装置の生産性を低下させてしまう。しかし、このように構成した場合には、ピントズレ量が所定量を超えた場合においても画像形成装置を停止させず、色ずれ補正のために画像形成装置が一旦停止するタイミングに合わせてピントズレを補正できる。このため、画像形成装置のダウンタイムを悪化させることなく、ピントズレを補正することができる。
【００９４】
本実施の形態の走査光学装置では、ピントズレ補正を色ずれ補正の前に行うように構成できる。画像形成装置では、色ずれ補正時に補正量を算出するための画像を例えば中間転写ベルト上に形成し、その画像からズレ量を算出する際に、この補正量を算出する画像の鮮明である方が読み取り精度が向上する。そこで、本実施の形態の走査光学装置を備えた画像形成装置では、色ずれ補正のための画像を形成する前にピントズレを補正することで、色ずれ補正精度も改善することができる。
【００９５】
本実施の形態の走査光学装置を備えた画像形成装置では、画像形成を行わない用紙間のタイミングでピントズレを補正するよう構成できる。このように構成した場合には、画像形成装置を停止させる必要を無くすことができる。また、このように構成した場合には、画像形成装置を停止させて補正する必要がないため、補正処理を高速に行える。
【００９６】
そこで、用紙間のタイミングでピントズレを補正する構成の場合には、逐次ＡＰＣ制御の度にピントズレを計測し、例えば光学素子を用いた補正分解能以上にピントズレが発生した際に、その段階でピントずれを補正する。これにより、この構成の場合には、一度の補正量を少なくすることで、紙間という短い時間においてもピントズレ補正を終了させることができ、その結果、画像形成装置の余計なダウンタイムを発生させることを抑制できる。
【符号の説明】
【００９７】
１  レーザ光源
３，４  レンズ
６  ＡＰＣセンサ（光量検知センサ）
１３  ＣＣＤセンサ（レーザ光検知センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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