JP2005164997A - 光走査装置およびそれに用いる同期検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光走査装置およびそれに用いる同期検知方法において、複数の光ビームの同期検知を簡単な構成で容易に行うことができるようにする。
【解決手段】 レーザ走査ユニット１において、マルチビーム光源２Ａ、２Ｂから射出されるレーザビーム３０ａ、３０ｂとレーザビーム３０ｃ、３０ｄとをポリゴンミラー８のミラー面に偏向方向に異なる入射角で入射する。そして、ポリゴンミラー８と光路分離光学系２４との間で、折り返しミラー２１により走査開始側の光束を折り曲げて同期センサユニット２２に入射させて、１つの同期センサユニット２２により４ビームの同期検知を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は光走査装置に関する。特に、複数の光ビームを１つの光偏向手段で偏向した後、光路を分離して複数の被走査媒体上を走査するもの、例えばタンデム方式のカラー画像形成システムなどに好適な光走査装置に関する。

従来、カラー画像形成システムなどにおいて、複数の光ビームを１つの光偏向手段で偏向した後、光路を分離して複数の被走査媒体上を走査する光走査装置が用いられている。複数の光ビームを形成する光源としては、マルチビームを出射するために複数の発光部が一体化され半導体レーザアレイ（ＬＤアレイ）素子が知られている。しかし、例えばカラー画像形成システムでは、少なくとも４本の光ビームが必要とされ、そのような４ビーム用の素子は非常に高価であった。
そこで、シングルビームＬＤまたは２ビームＬＤアレイにより複数の光源ユニットを構成し、それらから射出される光ビームを光偏向手段に入射させる装置が種々提案されている。
例えば、特許文献１には、フルカラー画像用の４色に色分解された画像に対応する潜像を形成するために、シングルビームを射出する４つのレーザ光源の前にそれぞれシリンドリカルレンズを配置し、ポリゴンミラーに対して偏向方向に異なる入射角でレーザビームを入射し、ｆθレンズでｆθ走査特性を付与した後、ビームスプリッタなどにより４箇所の露光位置に導かれるようにしたレーザビーム走査装置が記載されている。この装置では、レーザビームは波長と偏光方向との組合せにより、ビームスプリッタで分離される。
そして、ポリゴンミラーとｆθレンズの間に波長フィルタ、偏光フィルタによりレーザビームのうち１つを受光可能としたインデックスセンサが設けられ、それにより同期検知を行うことが記載されている。
また、特許文献２には、マルチビーム発生部から出射された４つのレーザビームを光検知器で受光し、それぞれのレーザビームのオン・オフ制御を行うことにより、レーザビームが走査方向に近接してもレーザビームごとの走査開始信号を発生できるようにしたマルチビーム光記録装置が記載されている。
特開平６−１６０７４３号公報（第４−５頁、図１） 特開２００３−２３７１２７号公報（第２−３頁、図１、７）

しかしながら、上記のような従来の光走査装置およびそれに用いる同期検知方法には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、光源から射出されたレーザビームをポリゴンミラーに対して偏向方向に異なる入射角で入射させるので、レーザビームの偏向方向がそれぞれ異なるものである。したがって、インデックスセンサで１つのレーザビームの到来を検知するのみでは、正確な書き出し制御を行うことができないという問題がある。
一般には、１つのレーザビーム基準で遅延時間を調整して画像の色ずれなどを計測しながら書き出し位置を合わせることや、各レーザビーム用に複数の同期検知用センサを設けることなどが考えられる。前者の場合、入射角が異なるために遅延時間の差が大きくなり調整の手間がかかるという問題がある。後者の場合、同期検知用センサの数が増えるので配置スペースをとられ、装置が大型化しするとともに、部品コストが増大するという問題がある。
特許文献２に記載の技術では、半導体レーザアレイ素子を用いて走査方向に近接したレーザビームを光検知器で受光しても各レーザビームに対して同期検知信号を発生することができるものの、各レーザビームが走査方向に、例えばスポット径の以下程度しかずれていないようなきわめて近接している場合には、先に入射したレーザビームの受光量が少ない短時間のうちにそのレーザビームをオフすることになるため、精度のよい信号が得られないという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、複数の光ビームの同期検知を簡単な構成で容易に行うことができる光走査装置およびそれに用いる同期検知方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、複数の光源と、該光源から射出された複数の光ビームを偏向する光偏向手段と、該光偏向手段により偏向された複数の光ビームの光路を分離する光路分離手段と、該光路分離手段により分離された光ビームをそれぞれ異なる走査面上に結像して走査せしめる複数の走査光学系と、前記光偏向手段と前記光路分離手段との間の光路の一部を折り曲げる光路変更手段と、該光路変更手段により折り曲げられた光路に沿う前記複数の光ビームを所定位置で検知して、同期信号を発生する同期検知手段とを備える構成とする。
この発明によれば、光偏向手段で偏向された複数の光ビームを、光路変更手段により光偏向手段と光路分離手段との間で折り曲げて、同期検知手段に導くので、異なる走査面上をそれぞれ走査する複数の光ビームであっても、個別の同期検知手段を用いることなく１つの同期検知手段で検知することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、前記複数の光ビームが、前記光偏向手段の偏向反射面に対して偏向方向に沿う面内で異なる入射角を有するようにした構成とする。
この発明によれば、複数の光ビームを偏向反射面に対して偏向方向に沿う面内で異なる入射角を有するように光偏向手段に入射させるので、複数の光源の光軸を偏向方向に沿う面内に配置し、互いに離間して配置することができる。そして光路を合成する部材などを用いることなく、光ビームを光偏向手段に入射させることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の光走査装置において、前記異なる入射角を有する複数の光ビームが、それぞれ複数の発光部を備えるマルチビーム光源により形成され、該マルチビーム光源をそれぞれ回転調整することにより、副走査方向の走査線ピッチを変更可能とした構成とする。
この発明によれば、複数のマルチビーム光源から射出される光ビームを異なる入射角で光偏向手段に入射させるので、比較的少ない光源により比較的多数の走査を行うことができる。
そして、それぞれのマルチビーム光源を回転調整することにより副走査方向の走査線ピッチを変更可能とするので、マルチビーム光源内の発光部の発光ピッチ精度を緩めることができる。特に、マルチビーム光源を２ビーム光源とすれば、２ビームの発光ピッチがそれぞれ異なっていても回転調整により走査線ピッチを合わせることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の光走査装置に用いる同期検知方法であって、前記マルチビーム光源の１つにおいて、前記複数の発光部の１つにより第１基準ビームを点灯し、前記マルチビーム光源の他において、それぞれ前記複数の発光部のうちの１つを選択的に点灯して、前記マルチビーム光源の個数分の光ビームを前記同期検知手段に入射させ、前記第１基準ビームと前記マルチビーム光源の他において選択的に点灯された光ビームとの間の、前記同期検知手段による検出時間差を計測し、前記マルチビーム光源の他において、前記選択的に点灯する光ビームを順次切替えて同様の計測を行う第１工程と、前記マルチビーム光源の１つにおいて、前記第１基準ビーム以外の光ビームを選択的に点灯し、前記マルチビーム光源の他の１つにおいて、前記複数の発光部の１つから射出される第２基準ビームを点灯して、これら２つのビームを前記同期検知手段に入射させ、前記マルチビーム光源の１つにおいて選択的に点灯された光ビームと前記第２基準ビームとの間の、前記同期検知手段による検出時間差を計測し、前記マルチビーム光源の１つにおいて、前記選択的に点灯する光ビームを順次切替えて同様の計測を行う第２工程と、前記第１および第２工程で計測された各検出時間差から、各マルチビーム光源内における、１つの光ビームと、その他の光ビームとの間の光源内検出時間差を算出する第３工程とを備え、同期制御開始前に、前記第１〜３工程を行い、同期制御時に、前記第１基準ビームの前記同期検知手段への入射により基準同期検知信号を発生させ、前記各マルチビーム光源の走査線ごとの発光制御を行う各水平同期信号を、前記基準同期検知信号から前記検出時間差および前記光源内検出時間差に基づいて形成する方法とする。
この発明によれば、同期制御開始前に行われる第１工程において、第１基準ビームとマルチビーム光源の他から射出される光ビームとの間の各検出時間差が計測され、同じく第２工程において、第２基準ビームとマルチビーム光源の１つから射出される光ビームとの間の各検出時間差が計測される。これら工程では、マルチビーム光源ごとに１つの光ビームを点灯させるので、各光ビームはそれぞれの入射角に応じた比較的大きな検出時間差を有する。そのため、マルチビーム光源内の発光部が走査方向に分離困難なほど近接している場合でも正確に検出時間差を計測することができる。そして第３工程において、各マルチビーム光源内の１つの光ビームとその他の光ビームとの間の光源内検出時間差が算出される。
そして、同期制御時には、第１基準ビームによる基準同期検知信号を同期制御開始前に計測された各検出時間差および光源内検出時間差に基づいて遅延することにより、各光ビームの水平同期信号を形成できる。

本発明の光走査装置によれば、異なる走査面上をそれぞれ走査する複数の光ビームであっても、光ビームごとに同期検知手段を設置することなく１つの同期検知手段で検知することができるので、複数の光ビームの同期検知を簡単な構成で容易に行うことができるという効果を奏する。
また、本発明の１つの光走査装置に用いる同期検知方法によれば、偏向方向に沿う面内で入射角の異なるマルチビーム光源の間でそれぞれ１つの光ビームを点灯させて同期検出手段における検出時間差を計測し、各光ビーム間の光源内検出時間差を算出するので、マルチビーム光源内の走査方向における発光ピッチがきわめて近接していても簡単な構成により容易に水平同期信号を形成することができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。なおすべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本発明の実施形態に係る光走査装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る光走査装置の概略構成について説明するための平面視説明図である。図２は、同じくその正面視説明図である。図３は、本発明の実施形態に係る光走査装置の光源の光軸方向視の模式説明図である。

なお、本明細書では、相対的な方向を簡潔に示すために、誤解の恐れのない場合には慣用により副走査方向、主走査方向を広義の意味で用いる。
すなわち、副走査方向は、被走査面（記録媒体）上で走査線と直交する方向を意味する場合と、光路方向に直交する方向の１つであって光路に沿って走査線上に至るとき走査線と直交する方向を意味する場合とがある。
また、主走査方向は、走査線の方向を意味する場合と、光路方向に直交する方向において副走査方向と直交する方向を意味する場合と、光ビームが偏向される平面内で光学系の光軸と直交する方向を主走査方向と称する場合とがある。

本実施形態のレーザ走査ユニット１（光走査装置）は、複数のレーザビームをそれぞれ異なる走査線上で適宜のスポット径に結像し、一定方向に反復走査するものである。そして、例えば、レーザプリンタ、デジタル複写機、レーザファックス、製版機などの画像形成システムに好適に用いることができるものである。特に４色に色分解された画像を４つの記録媒体上に作像するフルカラープリンタなどの画像形成システムに好適に用いることができるものである。
レーザ走査ユニット１の概略構成は、筐体２０上の配置されたマルチビーム光源２Ａ、２Ｂ、コリメートレンズ３Ａ、３Ｂ、アパーチャ４Ａ、４Ｂ、シリンドリカルレンズ（結像部材）５Ａ、５Ｂ、ポリゴンミラー８（光偏向手段）、光路分離光学系２４（光路分離手段）、ｆθレンズ（走査光学系）１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、折り返しミラー２１（光路変更手段）および同期センサユニット２２（同期検知手段）からなる。
以下では、符号の記載において、例えば、「１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ」のように同一番号に対するアルファベット添字がアルファベット順に連続するとき、単に１９ａ〜１９ｄなどと略記する場合がある。

図１、２において、符号２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、不図示のフルカラー画像形成システムにおけるそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（黒）のトナーで現像するための静電潜像が形成される感光体ドラム（記録媒体）を示す。感光体ドラム２３ａ〜２３ｄは、ドラム間ピッチｄだけ離間して平行に配置される。

マルチビーム光源２Ａ、２Ｂの概略構成は、図１、２に示したように、それぞれＬＤアレイ２ｃ、ベース２ａ（保持部材）、およびＬＤ駆動回路基板２ｂからなる。
ＬＤアレイ２ｃは、図３に示したように、距離Ｙだけ離間した２つの発光部２０ａ、２０ｂを有する２ビームのＬＤアレイ素子である。そして、放熱を促進し、温度の均一化を図るため熱伝導率の高い適宜の金属板からなるベース２ａに取り付けられる。
このようにすれば、ベース２ａにより放熱が促進されるので、ＬＤアレイ素子を高寿命化できるという利点がある。また温度の均一化が図られるため、ＬＤアレイ素子間で発光量が異なっても、温度特性による波長変化量にずれが生じて、各レーザビーム毎の走査領域が変動する色収差による倍率ずれが起こらず、画像形成システムに用いられた場合の画質劣化を防止できるという利点がある。

距離Ｙは、ＬＤアレイ２ｃの製作誤差によりばらつくので、それが後述する光学系により拡大されて走査線の副走査方向の位置ずれとなる。そのため、図３に示したように、例えば筐体２０に対するベース２ａの取付位置を、光軸方向に平行で発光部２０ａ、２０ｂの中間を通る軸回りに回転できるようにしている。そして、装置の組立時に、走査線間の副走査方向の走査ピッチが所定値となるように、回転調整されるものである。回転調整機構、回転調整方法については、周知のいかなる機構、方法を用いてもよい。
このように本実施形態では、回転調整可能とされるため、距離Ｙ以下の範囲で発光部２０ａ、２０ｂのピッチを可変できるから、ＬＤアレイ２ｃは、発光点ピッチ精度のばらつきが大きい素子でも好適に採用することができるという利点がある。また、距離Ｙを所望の走査線ピッチに対応する距離より大きくとることができるので、クロストークなどが起こりにくい発光ピッチの大きな素子を採用することができるという利点がある。

ＬＤ駆動回路基板２ｂは、ベース２ａに固定され、ＬＤアレイ２ｃと電気的に接続され、発光部２０ａ、２０ｂに外部から入力される変調信号に基づいて変調駆動するための駆動回路が形成された基板である。
そしてＬＤ駆動回路基板２ｂにより変調された光束は、マルチビーム光源２Ａの発光部２０ａ、２０ｂから、レーザビーム（光ビーム）３０ａ、３０ｂの２本が、マルチビーム光源２Ｂの発光部２０ａ、２０ｂからはレーザビーム（光ビーム）３０ｃ、３０ｄの２本が発散光として平行方向に放射されるようになっている。

コリメートレンズ３Ａ（３Ｂ）は、ＬＤアレイ２Ａ（２Ｂ）の発光部の前側に配置され、ＬＤアレイ２Ａ（２Ｂ）から放射されるレーザビーム３０ａ、３０ｂ（３０ｃ、３０ｄ）を平行光束とするレンズまたはレンズ群である。
アパーチャ４Ａ（４Ｂ）は、コリメートレンズ３Ａ（３Ｂ）から射出された平行光束の所定の光束径に整形するための光規制部材である。本実施形態では、主走査方向に長径が延ばされた略楕円状の開口を有する金属板からなる。

マルチビーム光源２Ａ、２Ｂと、コリメートレンズ３Ａ、３Ｂ、アパーチャ４Ａ、４Ｂとは、筐体２０に直接固定されてもよいが、ベース２ａに一体に固定した光源ユニットを形成しておいて、筐体２０に着脱可能に取り付けることが好ましい。また、ベース２ａをＬＤアレイ２ｃが固定された部分と、筐体２０に固定する部分とに分割して、ＬＤアレイ２ｃを回転調整した状態でそれらの位置を固定するようにすることが好ましい。そうすれば、角度θの調整状態を保持しながら、筐体２０に着脱することができる。

シリンドリカルレンズ５Ａ、５Ｂは、副走査方向のみにパワーを有し、マルチビーム光源２から射出されたレーザビーム３０ａ〜３０ｄを副走査方向に結像し、それぞれ主走査方向に延びる略線状の光束とする光学素子である。

ポリゴンミラー８は、レーザビーム３０ａ〜３０ｄを結像位置近傍において、主走査方向に偏向するためのものである。本実施形態では、副走査方向と直交する平面、すなわち偏向方向に沿う平面内（以下、ビーム走査面とも称する）で、例えば正６角形などとされて、各辺にミラー面（偏向反射面）を有する回転多面鏡であり、レーザ走査ユニット１の外部の駆動信号を受けて所定速度で回転する不図示のモータにより、図１の矢印方向に一定角速度で回転されるものである。

光路分離光学系２４は、ポリゴンミラー８により偏向されるレーザビーム３０ａ〜３０ｄの光路を分離し、最終的に走査線がドラム間ピッチｄで平行に走査されるようにするための光学系である。
そして、図１、２に示したように、それぞれ主走査方向に適宜の長さに延ばされ、副走査方向に対して傾斜角を有する表面反射ミラーからなる分離反射ミラー９〜１８により構成される。

図２に示したように、分離反射ミラー９は、レーザビーム３０ｄを略副走査方向に向けて折り返して、分離反射ミラー９と略平行に配置された分離反射ミラー１０に導くものである。分離反射ミラー１０は、レーザビーム３０ｄが副走査方向と直交する平面内で走査されるように配置される。
分離反射ミラー１１は、レーザビーム３０ｃを略副走査方向に向けて折り返して、光路を副走査方向の断面で略三角形状に折り畳むように配置された分離反射ミラー１２、１３に導き、それらによりレーザビーム３０ｃがレーザビーム３０ｄと平行な平面内で走査されるように配置する。
分離反射ミラー１４は、レーザビーム３０ｂを略副走査方向に向けて折り返して、光路を副走査方向の断面で略三角形状に折り畳むように配置された分離反射ミラー１５、１６に導き、それらによりレーザビーム３０ｂがレーザビーム３０ｄと平行な平面内で走査されるように配置する。
分離反射ミラー１７は、レーザビーム３０ａを略副走査方向に向けて折り返して、分離反射ミラー１７と略平行に配置された分離反射ミラー１８に導くものである。分離反射ミラー１８は、レーザビーム３０ａをレーザビーム３０ｄと平行な平面内で走査されるように配置される。

そして、分離反射ミラー９、１１、１４、１７は、同時に出射されたレーザビーム３０ａ〜３０ｄの光路をけることなく分離できるように光軸方向および副走査方向に適宜位置をずらして配置される。レーザビーム３０ａ〜３０ｄの副走査方向のピッチ近接しすぎて分離できない場合には、ＬＤアレイ２ｃを回転調整して所定のピッチが得られるようにする。

ｆθレンズ１９ａ〜１９ｄは、光路分離光学系２４により互いに平行な平面内を走査されるレーザビーム３０ａ〜３０ｄをそれぞれ感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ上の走査線位置で適宜の光束径となるように結像するとともに、主走査方向の走査速度を略等速とするためのｆθ特性を備えたレンズまたはレンズ群である。
そして副走査方向において、ｆθレンズ１９ａ〜１９ｄの結像位置とシリンドリカルレンズ５Ａ、５Ｂの結像位置とは光学的に共役の関係となっている。それにより、ポリゴンミラー８の面倒れによる走査線の副走査方向のずれが著しく低減される面倒れ補正光学系を構成している。

折り返しミラー２１は、ポリゴンミラー８で偏向されたレーザビーム３０ａ〜３０ｄのうち、非画像領域の走査開始側の光束を光軸に交差する方向に折り曲げ、同期センサユニット２２に導くための光学素子である。
同期センサユニット２２は、折り返しミラー２１により折り曲げられた光束の到来を検知して、画像書き出しを制御するための手段である。
同期センサユニット２２の概略構成は、光束を適宜形状に集光・整形して、光検知のＳ／Ｎ比を向上させる同期センサ用レンズ２２ａと、同期センサ用レンズ２２ａを透過して集光された光束を検知する水平同期センサ２２ｂととからなる。水平同期センサ２２ｂは、例えばＰＩＮフォトダイオードなどの高速応答性の光検出センサなどからなる。図示しないが、水平同期センサ２２ｂは、光検知出力の発生タイミングを信号化する適宜の電気回路と接続され、レーザ走査ユニット１外部に水平同期信号を出力できる構成とされる。このような電気回路はＩＣ化され、水平同期センサ２２ｂの近傍に一体に形成されていてもよい。

次に、本発明の実施形態に係る光走査装置の動作について、その同期検知方法とともに説明する。
本発明の実施形態に係る光走査装置の同期検知方法では、レーザ走査ユニット１の外部からポリゴンミラー８を回転駆動する駆動信号が入力され、ポリゴンミラー８が定速回転すると、画像信号に応じて変調されたレーザビームを走査する露光走査工程に先立って、３つの工程からなる同期制御前工程が行われる。
図４は、本発明の実施形態に係る光走査装置の同期検知方法を説明するための概略のタイミングチャートである。横軸は時間軸ｔを示し、信号Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３は、それぞれ水平同期センサ２２ｂの出力信号を示す。信号Ｌ_ｓａは、水平同期信号の１つを示す。

同期制御前工程の第１工程では、マルチビーム光源２Ａ、２Ｂのうちそれぞれ１ビームがＤＣ点灯される。例えば、マルチビーム光源２Ａ、２Ｂにおいてそれぞれの発光部２０ａが点灯され、発光部２０ｂが消灯されることによりレーザビーム３０ａ、３０ｃが点灯される。
レーザビーム３０ａ（３０ｃ）は、ＬＤアレイ２ｃから発散光として出射された後、コリメートレンズ３Ａ（３Ｂ）、アパーチャ４Ａ（４Ｂ）を透過して、所定光束径の平行光束とされる。
そして、シリンドリカルレンズ５Ａ（５Ｂ）により、副走査方向に集光され、ポリゴンミラー８の反射面近傍で副走査方向に結像され、主走査方向に延びる略線状の光束とされる。そして、ポリゴンミラー８により主走査方向に偏向される。

偏向されたレーザビーム３０ａは、分離反射ミラー１７、１８により光路を折り畳まれてｆθレンズ１９ａに入射する。ｆθレンズ１９ａに入射するとその結像作用により、感光体ドラム２３ａの走査線上に結像される。そして、偏向角が等速で増大するとともに、ｆθレンズ１９ａのｆθ特性により、走査線上で図１の縦矢印方向に等速で走査される。

同様に、偏向されたレーザビーム３０ｃは、分離反射ミラー１１、１２、１３により光路を折り畳まれてｆθレンズ１９ｃに入射し、感光体ドラム２３ｃの走査線上に結像され、ｆθレンズ１９ｃにより走査線上で図１の縦矢印方向に等速で走査される。
そして、レーザビーム３０ｃは、レーザビーム３０ａよりもポリゴンミラー８のミラー面に対して浅い入射角を有するので、ミラー面の傾きに対する偏向角が入射角の差だけずれる走査方向側にずれるものである。すなわち、走査面上では、図１に示した距離ΔＨ_１だけずれて走査される。

一方、走査開始側では、レーザビーム３０ａ（３０ｃ）は、折り返しミラー２１により折り返されて同期センサユニット２２に入射する。そして、同期センサユニット２２は、所定位置にレーザビーム３０ａ（３０ｃ）が到達したとき、水平同期信号を出力するとともに、いったん消灯される。
信号Ｓ_２は、第１工程における水平同期センサ２２ｂの出力信号を示す。すなわち、レーザビーム３０ａが入射すると時刻ｔ_０において、信号Ｓ_２がハイからローになり、消灯されるとハイになる。そして、時刻ｔ_２において、レーザビーム３０ｃが水平同期センサ２２ｂに入射することにより、ハイからローになり、レーザビーム３０ｃの消灯後、ハイになる。
時刻ｔ_２、ｔ_０の時間差ΔＴ_１（検出時間差）は、レーザビーム３０ａ、３０ｃの偏向角の差による時間差であり、走査面上では距離ΔＨ_１（図１参照）に相当するものである。すなわち、レーザビーム３０ａにΔＴ_１の遅延時間を与えると、レーザビーム３０ａ、３０ｃを走査面上で走査方向に整列させることができる。

次に、レーザビーム３０ｃを消灯したまま、レーザビーム３０ｄをＤＣ点灯する。そして、マルチビーム光源２Ａのレーザビーム３０ａを第１基準ビームとして、マルチビーム光源２Ｂの発光部２０ｂから射出されるレーザビーム３０ｄが検出されるまでの検出時間差ΔＴ_２を検出する。
レーザビーム３０ｄは、図３に示したように、発光部２０ａ、２０ｂの間に副走査方向に角度θの傾斜がある場合、それぞれの間が主走査方向に、距離Δｈ（＝Ｙｓｉｎθ）だけ離間しているために、検出タイミングがずれる。
この場合の信号Ｓ_１を図３に示す。時刻ｔ_０にレーザビーム３０ａを検出してから、検出時間差ΔＴ_２だけ経った時刻ｔ_３において、信号レベルがローになりレーザビーム３０ｄを検出する。
このようにして、第１基準ビームを基準としたマルチビーム光源２Ｂの各検出時間差ΔＴ_１、ΔＴ_２が計測される。

同期制御前工程の第２工程では、第１基準ビームに代えて、マルチビーム光源２Ｂの１つの光ビームを第２基準ビームとして（例えばレーザビーム３０ｃ）、第２基準ビームに対するマルチビーム光源２Ａのレーザビーム３０ｂに対する検出時間差ΔＴ_３を計測する（図４の信号Ｓ_３参照）。

同期制御前工程の第３工程では、第１、２工程で計測された。ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３から、マルチビーム光源２Ａ、２Ｂにおける各光ビーム間の光源内検出時間差Δｔ_Ａ、Δｔ_Ｂを次式のように算出する。
Δｔ_Ａ＝ΔＴ_１−ΔＴ_３ ・・・（１）
Δｔ_Ｂ＝ΔＴ_２−ΔＴ_１ ・・・（２）
これら検出時間差、光源内検出時間差は、例えばメモリなどに格納し、適宜呼び出して、第１基準ビームにより発生される基準同期検知信号を遅延させ各光ビームごとの水平同期信号を形成できるようにしておく。

このような同期制御前工程は、マルチビーム光源２Ａ、２Ｂの回転調整を行うレーザ走査ユニット１の組立時やマルチビーム光源２Ａ、２Ｂの交換時などに必ず行う。また、走査開始位置を高精度に維持するためには、レーザ走査ユニット１の電源投入後最初に行うようにすることが好ましい。ポリゴンミラー８の起動時ごとに行えば一層好ましい。

同期制御前工程を終えると、走査方向の書き出し位置を整列させるために必要な各光ビームの水平同期信号の基準同期検知信号に対する遅延時間が検出時間差、光源内検出時間差およびそれらの和などとして得られるから、すべての光ビームの走査方向の書き出し位置を揃えることができる。
そこで、レーザビーム３０ａが水平同期センサ２２ｂに入射して、基準同期検知信号が発生すると、感光体ドラム２３ａの所望の画像書き出し位置に対応する遅延時間Ｔ_ｄ後に発光部２０ａに対する変調信号の同期をとる水平同期信号Ｌ_ｓａ（図４参照）が形成される。したがって、所定の画像書き出し位置からマルチビーム光源２ＡのＬＤアレイ２ｃの変調が開始されレーザビーム３０ａが点灯制御される。

一方、レーザビーム３０ｂに対しては、遅延時間（Ｔ_ｄ＋Δｔ_Ａ）後に水平同期信号Ｌ_ｓｂ（不図示）が形成される。
同様に、レーザビーム３０ｃ、３０ｄに関する水平同期信号Ｌ_ｓｃ、Ｌ_ｓｄ（不図示）が、それぞれ遅延時間（Ｔ_ｄ＋ΔＴ_１）、（Ｔ_ｄ＋ΔＴ_１＋Δｔ_Ａ）後に形成される。
そして、レーザビーム３０ｂ〜３０ｄがレーザビーム３０ａの書き出し位置と同期して点灯制御される。
このようにして、同期制御前工程が終了する

このようにして、各レーザビームは、書き出し位置を同期させて同期制御され、走査線上の画像領域に変調されたレーザビームを走査する。
そして、ポリゴンミラー８の１つの反射面による偏向走査が終了すると、次の反射面で同一の走査が行われ、走査線上に画像信号に応じて変調されたレーザビーム３０ａ〜３０ｄが繰り返し走査される。一方、感光体ドラム２３ａ〜２３ｄは、一方向に一定線速で回転される。そのため、各感光体ドラム上を各レーザビームがラスタスキャンすることになり、感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ上に潜像が形成される。

このように、レーザ走査ユニット１によれば、４ビーム用などに比べて安価な２ビームＬＤアレイ素子を２個用いて４つの走査ビームを形成することができるが、その際、ポリゴンミラー８に対してビーム走査面内で異なる入射角で入射するようにしている。そのため、例えばハーフミラーや、ビームスプリッタプリズムなどの光路合成手段を用いなくても、マルチビーム光源２Ａ、２Ｂを容易にビーム走査面内で並列して配置することができる。そのため、部品点数を削減することができる利点がある。また光路合成手段による光量損失を低減することができるという利点がある。

また、このように２ビームＬＤアレイ素子の組合せでマルチビームを発生することができるので、副走査方向の走査線ピッチ変更の自由度を高めることができる。例えば、３ビーム以上のＬＤアレイ素子では、同一素子上の発光部のピッチ誤差を個別に調整することができないが、２ビームＬＤアレイ素子の組合せによれば、各光ビーム間の走査ピッチを所定範囲内で自由に調整することができる。したがって、光ビームが光路分離手段によって容易に分離できるようにすることができるという利点がある。

また、折り返しミラー２１により、ポリゴンミラー８と光路分離光学系２４との間で光路を折り曲げ、同期センサユニット２２に導くようにしたので、副走査方向に分離される前の４つの光ビームを受光することができ、同期センサユニット２２を１つで兼用することができる。したがって部品点数を削減することができるという利点がある。

また、本実施形態に係る光走査装置の同期検知方法によれば、同期制御前工程により、入射角の異なる光ビーム間で、検出時間差を計測することにより、光源内検出時間差を算出するので、水平同期センサ２２ｂ上に順次入射したとき、分離困難なほど近接した光ビームであっても、容易かつ高精度に水平同期信号を形成することができるという利点がある。

なお、上記の説明において、本発明に係る光走査装置の１つに用いることができる同期検知方法を説明するために、複数の光源はマルチビーム光源を用いる例で説明したが、同期検知手段の部品点数を削減するためだけであれば、例えば１ビームＬＤを４つ用いるようにしてもよいことは言うまでもない。

また、上記の説明において、フルカラー画像形成システムに用いる例で説明したが、本発明は、それに限定されるものではなく、フルカラー画像システムにおいて各色をマルチビーム走査するものに用いてもよい。例えば８つの光源を用いて、各色２ビーム走査するようにしてもよい。

また、上記の説明において、マルチビーム光源の数が２つの例で説明したが、３つ以上のマルチビーム光源により３つ以上の異なる入射角で入射させる場合でも、同様にして水平同期信号が得られることは言うまでもない。

また、上記の説明において、同期制御前工程の第３工程は、第１、２工程の後に行う例で説明したが、第３工程は、第１工程の後、第１工程で計測された各検出時間差からマルチビーム光源の他における光源内検出時間差を算出する工程と、第２工程の後、第２工程で計測された各検出時間差からマルチビーム光源の１つにおける光源内検出時間差を算出する工程とに分割して行ってもよい。

本発明の実施形態に係る光走査装置の概略構成について説明するための平面視説明図である。 同じくその正面視説明図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置の光源の光軸方向視の模式説明図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置の同期検知方法を説明するための概略のタイミングチャートである。

符号の説明

１ レーザ走査ユニット（光走査装置）
２ｃ ＬＤアレイ
２Ａ、２Ｂ マルチビーム光源
８ ポリゴンミラー（光偏向手段）
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ ｆθレンズ（走査光学系）
２０ａ、２０ｂ 発光部
２１ 折り返しミラー（光路変更手段）
２２ 同期センサユニット（同期検知手段）
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 感光体ドラム（記録媒体）
２４ 光路分離光学系（光路分離手段）
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ レーザビーム（光ビーム）

Claims (4)

1. 複数の光源と、
   該複数の光源から射出された複数の光ビームを偏向する光偏向手段と、
   該光偏向手段により偏向された複数の光ビームの光路を分離する光路分離手段と、
   該光路分離手段により分離された光ビームをそれぞれ異なる走査面上に結像して走査せしめる複数の走査光学系と、
   前記光偏向手段と前記光分離手段との間の光路の一部を折り曲げる光路変更手段と、
   該光路変更手段により折り曲げられた光路に沿う前記複数の光ビームを所定位置で検知して、同期信号を発生する同期検知手段とを備えることを特徴とする光走査装置。
2. 前記複数の光ビームが、前記光偏向手段の偏向反射面に対して偏向方向に沿う面内で異なる入射角を有するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記異なる入射角を有する複数の光ビームが、それぞれ複数の発光部を備えるマルチビーム光源により形成され、
   該マルチビーム光源をそれぞれ回転調整することにより、副走査方向の走査線ピッチを変更可能としたことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 請求項３に記載の光走査装置に用いる同期検知方法であって、
   前記マルチビーム光源の１つにおいて、前記複数の発光部の１つにより第１基準ビームを点灯し、前記マルチビーム光源の他において、それぞれ前記複数の発光部のうちの１つを選択的に点灯して、前記マルチビーム光源の個数分の光ビームを前記同期検知手段に入射させ、前記第１基準ビームと前記マルチビーム光源の他において選択的に点灯された光ビームとの間の、前記同期検知手段による検出時間差を計測し、前記マルチビーム光源の他において、前記選択的に点灯する光ビームを順次切替えて同様の計測を行う第１工程と、
   前記マルチビーム光源の１つにおいて、前記第１基準ビーム以外の光ビームを選択的に点灯し、前記マルチビーム光源の他の１つにおいて、前記複数の発光部の１つから射出される第２基準ビームを点灯して、これら２つのビームを前記同期検知手段に入射させ、前記マルチビーム光源の１つにおいて選択的に点灯された光ビームと前記第２基準ビームとの間の、前記同期検知手段による検出時間差を計測し、前記マルチビーム光源の１つにおいて、前記選択的に点灯する光ビームを順次切替えて同様の計測を行う第２工程と、
   前記第１および第２工程で計測された各検出時間差から、各マルチビーム光源内における、１つの光ビームと、その他の光ビームとの間の光源内検出時間差を算出する第３工程とを備え、
   同期制御開始前に、前記第１〜３工程を行い、
   同期制御時に、前記第１基準ビームの前記同期検知手段への入射により基準同期検知信号を発生させ、前記各マルチビーム光源の走査線ごとの発光制御を行う各水平同期信号を、前記基準同期検知信号から前記検出時間差および前記光源内検出時間差に基づいて形成することを特徴とする光走査装置に用いる同期検知方法。

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