JP4358967B2

JP4358967B2 - Optical scanning device

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Publication number: JP4358967B2
Application number: JP2000097998A
Authority: JP
Inventors: 悟伊藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001281572A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、レーザープリンタ、レーザーファクシミリ、レーザープロッタ等の画像形成装置の書き込み光学系や、計測器、検査装置等に応用される光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザー等の光源からの光ビームを走査光学系で偏向して被走査面上に集光し主走査方向に走査する光走査装置が知られており、デジタル複写機、レーザープリンタ、レーザーファクシミリ、レーザープロッタ等の画像形成装置の書き込み光学系や、計測器、検査装置等に応用されている。
近年、画像記録が高精細化、高密度化する中で、光走査装置にも光ビームの径やビームピッチの高精度化が求められている。
しかし、光ビームを高精度に調整したとしても温度等の外乱によりビーム径やピッチは変動するから、光ビームの結像状態を検知して、もし設定値よりずれていたら補正することが必要である。
【０００３】
そこで特許第２７６１７２３号公報には、環境温度の変動に起因する結像位置のずれを防止して正確にレーザー光を走査可能な走査光学装置を提供することを目的として、「レーザー光を発光する光源と、光源から出射されたレーザー光をコリメートするコリメータレンズと、コリメータレンズを通過した後のレーザー光を受光する光電変換素子と、光電変換素子の出力に応じてコリメータレンズの位置を光軸方向に調整する調整手段とを有する走査光学装置において、上記調整手段は、画像信号に応じて明滅するレーザー光を受光した際の光電変換素子の最大出力値と最小出力値の差に応じて上記コリメータレンズの位置を調整することを特徴とする走査光学装置」が提案されている。また、上記公報には、画像信号に応じて明滅するレーザー光を受光した際に、光電変換素子がレーザー光を受光することにより出力する出力値の最大出力値と最小出力値の差に応じて適正なスポット径となるようにコリメータレンズの位置を調整することにより、被走査面におけるスポットの大きさが環境変動により変化した場合でも、所望の大きさに調整し得ることが記載されている。
【０００４】
特開平１０−２０２２５号公報には、簡単な構成のビーム集光状態検出手段を使用するにも拘わらず高速走査に対応でき、ビーム集光位置を精度よく調整でき、高品質の画像を得ることのできるレーザビーム走査光学装置を提供することを目的として、「レーザ光源から放射されたレーザビームの集光位置を調整するための光学素子と、走査されたレーザビームが通過したことを検出して検出信号を発生する検出手段と、該検出信号の発生から所定時間後に前記レーザ光源をパルス発光させるパルス発光手段と、被走査面と光学的に略等価位置に配置され、パルス発光されたレーザビームを受光するビーム集光状態検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて前記光学素子を駆動し、レーザビームの集光位置を調整する制御手段とを備えたことを特徴とするレーザビーム走査光学装置」が提案されている。また、上記公報には、レーザ光源を定点でパルス発光させ、このパルスビームの集光状態を検出するようにしたため、高速走査であっても簡単な構成の検出手段でレーザビームの集光状態を検出でき、かつ、集光状態検出結果に基づいて光学素子を駆動してレーザビームの集光位置を調整することにより、常時高品質の画像を得ることができることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特開平１０−２０２２５号公報記載の光走査装置（走査光学装置）においては、光ビームの結像状態の検知においてパルス発光を前提にしているが、実際には、パルス発光のタイミングがずれるので検知精度が下がる。また、この従来例ではナイフエッジ法を用いているが、この方法では、主走査方向の光ビームの結像状態は検知できるが、副走査方向の光ビームの結像状態は検知できない（従来技術において、主・副独立に検知する例はない）。
また、特開平１０−２０２２５号公報や、特許第２７６１７２３号公報において、焦点位置を調整する調整機構はコリメートレンズを光軸方向に調整しているが、光源とコリメートレンズの位置関係は精度が要求され光軸ずれなども起こるため、実際には調整は困難である。また、コリメートレンズを光軸方向に調整しても、主・副同時に焦点位置を補正できるとは限らない。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、簡単な構成で主・副独立に結像状態を検知し、主・副独立に焦点位置を補正してビーム径やビームピッチを制御することができる新規な構成の光走査装置を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の光走査装置は、複数の光ビームを出射する光源ユニットと、該光源ユニットから出射した複数の光ビームを偏向して被走査面上に集光し主走査方向に走査する走査光学系と、該走査光学系により走査される複数の光ビームを検出する光ビーム検出手段と、該光ビーム検出手段からのビーム検出信号に基づいて主走査方向および副走査方向のビーム径を計測するビーム径計測手段と、前記光ビーム検出手段からのビーム検出信号に基づいて複数の光ビームの副走査方向のピッチを計測する副走査ピッチ計測手段と、前記被走査面上の主走査方向および副走査方向のビーム径を制御するビーム径制御手段と、副走査方向のピッチを制御するピッチ制御手段を具備した構成の光走査装置において、前記主走査方向および副走査方向のビーム径制御手段は、主走査方向、副走査方向のビーム径をそれぞれ調整する主シリンドリカルレンズと副シリンドリカルレンズを配し、それぞれのシリンドリカルレンズを光軸方向に移動させてビーム径を制御するものであり、前記主シリンドリカルレンズと副シリンドリカルレンズを所定の位置から順次移動させて前記ビーム径計測手段にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値からビームが最大に絞り込まれている位置であるビームウエスト位置を検出するようになっており、前記ビーム径および前記ビームピッチの制御時には、前記主シリンドリカルレンズを所定の位置から順次移動させて前記ビーム径計測手段にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値から主走査方向のビームが最大に絞り込まれている位置である主走査方向のビームウエスト位置を検出した後、その主走査方向のビームウエスト位置が検出された位置へ前記主シリンドリカルレンズを移動させ、次に前記副シリンドリカルレンズを所定の位置から順次移動させて前記ビーム径計測手段にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値から副走査方向のビームが最大に絞り込まれている位置である副走査方向のビームウエスト位置を検出した後、その副走査方向のビームウエスト位置が検出された位置へ前記副シリンドリカルレンズを移動させ、次にビームピッチを検出して適正なビームピッチとなるように前記光源ユニットと前記副シリンドリカルレンズを同じ距離だけ移動させる構成としたものである。
【０００８】
すなわち、請求項１の構成では、複数の光ビームを一括走査させ、その複数の光ビームを検出し、そのビーム検出信号に基づいて主走査および副走査方向のビーム径を計測して、主走査方向および副走査方向のビーム径を制御するとともに、ビーム検出信号に基づいてビームピッチを計測し、所定のピッチとなるようにピッチを制御することにより、安定で良好なビームスポットとピッチを得ることが可能となる。
より詳しくは、請求項１の構成では、主走査方向および副走査方向のビーム径制御に、主走査方向、副走査方向のビーム径を調整する主シリンドリカルレンズと副シリンドリカルレンズを配し、それぞれのシリンドリカルレンズを光軸方向に移動させてビーム径を制御することにより、簡便に主・副走査方向のビーム径を制御することが可能となる。
そして請求項１の構成では、主シリンドリカルレンズと副シリンドリカルレンズを所定の位置から順次移動させて、前記ビーム径計測手段にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値からビームが最大に絞り込まれている位置であるビームウエスト位置を検出することにより、環境変動があっても安定して良好なビーム径を得ることが可能となる。
より具体的には、請求項１の構成では、ビーム径およびビームピッチの制御時には、主走査方向のビームウエスト位置を検出した後、その主走査方向のビームウエスト位置が検出された位置へ主シリンドリカルレンズを移動させ、次に副走査方向のビームウエスト位置を検出した後、その副走査方向のビームウエスト位置が検出された位置へ副シリンドリカルレンズを移動させ、次にビームピッチを検出して適正なビームピッチとなるように光源ユニットと副シリンドリカルレンズを同じ距離だけ移動させることにより、環境変動があっても安定して良好なビーム径およびビームピッチを得ることが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の光走査装置は、請求項１の構成に加えて、前記光ビーム検出手段は、検出部の辺縁が副走査方向と平行な辺と、副走査方向に非平行で直角を含まない所定の傾斜角に設定されている辺とを具備する構成としたものである。すなわち、請求項２の構成では、光ビーム検出に、検出部の辺縁が副走査方向と平行な辺と、副走査方向に非平行で直角を含まない所定の傾斜角に設定されている辺とを使うことにより、主走査方向、副走査方向のビーム径を計測することが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の光走査装置は、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記光ビーム検出手段の検出部を一つのセンサーで構成したことを特徴とする。すなわち、請求項３の構成では、光ビームの検出に一つのセンサーを使うことにより、精度良くビーム径を計測することが可能となる。
また、請求項４記載の光走査装置は、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記光ビーム検出手段の検出部を二つ以上のセンサーで構成したことを特徴とする。すなわち、請求項４の構成では、光ビームの検出に二つ以上のセンサーを使うことにより、簡便な回路でビーム径を計測することが可能となる。
【００１１】
請求項５記載の光走査装置は、請求項１〜請求項４の何れか一つの構成に加えて、前記ビーム径計測手段におけるビーム径計測は、前記光ビーム検出手段からのビーム検出信号を時間微分し、微分した信号のピーク値を計測してビーム径と対応させることを特徴とする。すなわち、請求項５の構成では、ビーム径計測は、ビーム検出信号を時間微分し、微分した信号のピーク値を計測してビーム径と対応させることにより簡便な回路で精度良くビーム径を計測することが可能となる。
【００１２】
請求項６記載の光走査装置は、請求項１〜請求項４の何れか一つの構成に加えて、前記ビーム径計測手段におけるビーム径計測は、前記光ビーム検出手段からのビーム検出信号を時間微分し、微分した信号の或る閾値以上の時間を計測してビーム径と対応させることを特徴とする。すなわち、請求項６の構成では、ビーム径計測は、ビーム検出信号を時間微分し、微分した信号の或る閾値以上の時間を計測してビーム径と対応させることにより簡便な回路でノイズの影響を少なくしてビーム径を計測することが可能となる。
【００１６】
請求項７記載の光走査装置は、請求項１〜請求項６の何れか一つの構成に加えて、ビームウエスト位置を検出できない場合は、シリンドリカルレンズを元の位置まで移動させ、異常であることを通報するか、もしくは、ピッチ調整後のピッチが所定のピッチでないとき異常であることを通報することの少なくとも１つを行うことを特徴とする。すなわち、請求項７の構成では、ビームウエスト位置を検出できない場合は、シリンドリカルレンズを元の位置まで移動させ、異常であることを通報するか、もしくは、ピッチ調整後のピッチが所定のピッチでないとき異常であることを通報することの少なくとも１つを行うことにより、制御系に異常が起こった場合、ビーム径やビームピッチが設定値よりずれたまま出力を続けることを防止することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す光走査装置の構成説明図であり、例えばデジタル複写機、レーザープリンタ、レーザーファクシミリ、レーザープロッタ等の画像形成装置の書き込み光学系として用いられる光走査装置の例である。従って、ここでは被走査面１３ａは光導電性感光体１３の感光面である。
図１に示す光走査装置は、複数の光ビームを出射する光源ユニット（ＬＤＵ）１と、光源ユニット１から出射した複数の光ビームを偏向して被走査面１３ａ上に集光し主走査方向に走査する走査光学系（ポリゴンミラー４、ｆθレンズ５、折り返しミラー６、トロイダルレンズ７などから構成される）と、該走査光学系により走査される複数の光ビームを検出する光ビーム検出部８と、光ビーム検出部８からのビーム検出信号に基づいて主走査方向および副走査方向のビーム径を計測するビーム径計測部９と、光ビーム検出部８からのビーム検出信号に基づいて複数の光ビームの副走査方向のピッチを計測する副走査ピッチ計測部１１と、被走査面１３ａ上の主走査方向および副走査方向のビーム径を制御するビーム径制御部１０と、副走査方向のピッチを制御するピッチ制御部１２を具備しており、さらに、光源ユニット１とポリゴンミラー４の間の光路には、副走査方向、主走査方向のビーム径を調整するための副シリンドリカルレンズ２と主シリンドリカルレンズ３が光軸方向に移動可能に配設されている。
ここで、上記の構成において、主走査方向とは光偏向器であるポリゴンミラー４の回転によって光ビームが偏向走査される方向であり、感光体１３の被走査面（感光面）１３ａ上では、図中のＡ方向が主走査方向である。また、副走査方向は、被走査面１３ａ上で主走査方向と光軸に直交する方向であり、光走査装置による書き込み時には、被走査面（感光面）１３ａは副走査方向に移動される。
尚、図１は請求項１に対応した構成であり、ここでは、請求項１の構成を基本構成とした光走査装置の実施例について説明する。
【００１８】
図１において、光源ユニット１内には複数の発光部（例えば４つの半導体レーザ（ＬＤ））を有する半導体レーザーアレイ（ＬＤＡ）が搭載されており、また、必要に応じてコリメートレンズ等のカップリング光学系が搭載されている。このＬＤＡを搭載した光源ユニット１から照射された４つの光（レーザー）ビームは、副シリンダレンズ２および主シリンダレンズ３を通過し、図示しないポリゴンモーターにより高速回転されるポリゴンミラー４にて偏向され、ｆθレンズ５、折り返しミラー６、トロイダルレンズ７により感光体１３の被走査面（感光面）１３ａ上に結像されると共に主走査方向（図中のＡ方向）に走査され、副走査方向に隣接した４ラインの光ビームにより一括記録が行われる。また、走査される光ビームは、折り返しミラー６の近傍の記録領域外に配設された光ビーム検出用ミラー６１で折り返され、被走査面１３ａ上の結像位置と光学的に同値な位置に置かれた光ビーム検出部８上を走査する。
【００１９】
上記のように、副走査方向に所定のピッチで配列した４つの光ビームは、感光体１３の被走査面１３ａ上を主走査方向に一括走査して、一回の走査で副走査方向４ラインの記録を行う。この際、４つの半導体レーザ（ＬＤ）からの光ビームのビーム径および副走査方向のピッチは当初所定の値に設定されているが、温度等の環境の変化により、各ＬＤのビーム径および副走査方向のピッチが変動することがある。
そこで、光ビーム検出部８からの、各ＬＤの光ビーム検出信号パルスに基づいて、ビーム径計測部９にてビーム径計測を行い、ビーム径制御部１０にて主走査方向のビーム径を主に制御する主シリンドリカルレンズ３および、副走査方向のビーム径を制御する副シリンドリカルレンズ２を、図示しないパルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段にて光軸方向に移動させ、ビーム径を制御する。
さらに、光ビーム検出部８からの、各ＬＤの光ビーム検出信号パルスに基づいて、副走査ピッチ検出部１１にて副走査方向の間隔を計測し、所定のピッチ間隔とのずれが生じている場合、そのずれ量をピッチ制御部１２に入力してピッチを補正する。例えば、ずれ量をパルスに換算し、図示しないパルスモータ等の駆動手段により光源ユニット１および、副シリンドリカルレンズ２を移動させることにより、副走査方向のピッチのずれを補正する。
【００２０】
次にビーム径計測とビーム径の制御および、副走査ピッチ計測とピッチ制御の具体例について説明する。
図２は光ビーム検出部を構成するビーム検知器とその検出信号の一例を示す図である。この例では、図２（ａ）に示すように、ビーム検知器８を受光部が直角三角形状の１つのセンサー（例えばフォトダイオード（ＰＤ））８１で構成し、そのセンサー８１の辺縁が副走査方向と平行な辺８１ａと、非平行な辺８１ｂとを具備する構成としたものである（請求項２，３）。尚、図２（ａ）では、ビーム検知器８の受光部は白抜きの直角三角形状となっているが、これは方形状のフォトダイオード（ＰＤ）にハッチング領域のような形状の遮光板を用いてマスクするような形態としてもよいし、また、白抜きの直角三角形状をしたフォトダイオードを用いてもよい。
【００２１】
図２（ａ）に示すような受光部形状の１つのセンサー８１からなるビーム検知器８をＬＤからの光ビームが主走査方向（図中の矢印方向）に通過した場合、ビーム検知器８による検出信号は図２（ｂ）のようになる。
ここで、ビーム径計測部９におけるビーム径計測の一例としては、ビーム検知器８からのビーム検出信号を時間微分し、微分した信号のピーク値Ｐ１，Ｐ２を計測することにより、ビーム径と対応させることができる（請求項５）。また、ビーム径計測部９におけるビーム径計測の別の例としては、ビーム検知器８からのビーム検出信号を時間微分し、微分した信号の或る閾値以上の時間Ｔ１，Ｔ２を計測することにより、ビーム径と対応させることができる（請求項６）。
【００２２】
尚、図２（ｃ）は（ｂ）のビーム検出信号を時間微分した微分波形を示しており、Ｐ１とＴ１は、光ビームがビーム検知器８の副走査方向と平行な辺８ａを通過した部分で得られる信号であり、Ｐ２とＴ２は光ビームがビーム検知器８の副走査方向と非平行な辺８ｂを通過した部分で得られる信号である。従って、Ｐ１，Ｐ２、またはＴ１，Ｔ２の計測値と、光ビームの主・副走査方向のビーム径との関係を予め対応づけておくことにより、Ｐ１，Ｐ２、またはＴ１，Ｔ２の計測値から主・副走査方向のビーム径を容易に計測することができる。
【００２３】
ここで、図２（ｃ）の微分波形のピーク値Ｐ１，Ｐ２を得るための回路の一例を図３に、或る閾値以上の時間Ｔ１，Ｔ２を得るための回路の一例を図４示す。
図３に示すＰ１，Ｐ２を得るための回路は、ビーム検知器８からの信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）９１と、増幅された検出信号を時間微分する微分器９２と、微分器９２からの信号を反転増幅する反転増幅器９３と、微分器９２からの信号と反転増幅器９３からの信号を切り換えるスイッチング回路９４と、微分後の信号（またはその反転信号）のピーク値を検出するピークホールド回路９５と、ピーク値の信号をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄコンバータ（ＡＤＣ）９６などで構成されている。
また、図４に示すＴ１，Ｔ２を得るための回路は、ビーム検知器８からの信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）９１と、増幅された検出信号を時間微分する微分器９２と、微分器９２からの信号を反転増幅する反転増幅器９３と、微分器９２からの信号と反転増幅器９３からの信号を切り換えるスイッチング回路９４と、微分後の信号（またはその反転信号）を或る閾値と比較しその閾値以上の信号を出力するコンパレータ９７と、その閾値以上の信号の時間を計測するカウンター９８などで構成されている。
【００２４】
次に図５は光ビーム検出部を構成するビーム検知器とその検出信号の別の例を示す図である。この例では、図５（ａ）に示すように、ビーム検知器８を長方形状の２つのセンサー（例えば２つのフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２））８２，８３で構成し、その２つのセンサーのうち、一方のセンサー（ＰＤ１）８２の辺縁が副走査方向と平行な辺を具備するように配置し、他方のセンサー（ＰＤ２）の辺縁が副走査方向と非平行な辺を具備するように配置した構成としたものである。
【００２５】
図５（ａ）に示すような配置構成の２つのセンサー８２，８３からなるビーム検知器８をＬＤからの光ビームが主走査方向（図中の矢印方向）に通過した場合、ビーム検知器８による検出信号は図５（ｂ）のようになる。
ここで、ビーム径計測部９におけるビーム径計測の一例としては、ビーム検知器８の２つのセンサー（ＰＤ１，ＰＤ２）８２，８３からのビーム検出信号をそれぞれ時間微分し、微分した信号のピーク値Ｐ１，Ｐ２を計測することにより、ビーム径と対応させることができる（請求項５）。また、ビーム径計測部９におけるビーム径計測の別の例としては、ビーム検知器８の２つのセンサー（ＰＤ１，ＰＤ２）８２，８３からのビーム検出信号をそれぞれ時間微分し、微分した信号の或る閾値以上の時間Ｔ１，Ｔ２を計測することにより、ビーム径と対応させることができる（請求項６）。
【００２６】
尚、図５（ｃ）は（ｂ）の２つのセンサー（ＰＤ１，ＰＤ２）８２，８３からのビーム検出信号を時間微分した微分波形を示しており、Ｐ１とＴ１は、光ビームがビーム検知器８の副走査方向と平行な辺を有するセンサー（ＰＤ１）８２を通過した際に得られる信号であり、Ｐ２とＴ２は光ビームがビーム検知器８の副走査方向と非平行な辺を有するセンサー（ＰＤ２）８３を通過した際に得られる信号である。従って、Ｐ１，Ｐ２、またはＴ１，Ｔ２の計測値と、光ビームの主・副走査方向のビーム径との関係を予め対応づけておくことにより、Ｐ１，Ｐ２、またはＴ１，Ｔ２の計測値からビーム径を容易に計測することができる。
【００２７】
ここで、図５（ｃ）の微分波形のピーク値Ｐ１，Ｐ２を得るための回路の一例を図６に、図５（ｂ）のＰＤ１ビーム検出信号とＰＤ２ビーム検出信号の時間差（ＴＰＤ）を得るための回路の一例を図７に、図５（ｃ）の或る閾値以上の時間Ｔ１，Ｔ２を得るための回路の一例を図８に示す。
図６に示すＰ１，Ｐ２を得るための回路は、ビーム検知器８からの信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）９１と、増幅された検出信号を時間微分する微分器９２と、微分後の信号のピーク値を検出するピークホールド回路９５と、ピーク値の信号をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄコンバータ（ＡＤＣ）９６などで構成されている。
また、図７に示すＴＰＤを得るための回路は、ビーム検知器８からの信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）９１と、増幅後の検出信号を或る閾値と比較しその閾値以上の信号を出力するコンパレータ９７と、その閾値以上の信号の時間を計測するカウンター９８などで構成されている。
また、図８に示すＴ１，Ｔ２を得るための回路は、ビーム検知器８からの信号を増幅する増幅器（ＡＭＰ）９１と、増幅された検出信号を時間微分する微分器９２と、微分後の信号を或る閾値と比較しその閾値以上の信号を出力するコンパレータ９７と、その閾値以上の信号の時間を計測するカウンター９８などで構成されている。
これらの回路図から判るように、図５（ａ）のように光ビーム検知器８を２つのセンサーで構成することにより、簡便な回路でビーム径を計測することができる。
【００２８】
次に図２（ａ）に示す構成のビーム検知器を用いて副走査方向のピッチを計測する場合、図２（ｂ）のビーム検出信号におけるＴＰは、光ビームがビーム検知器８の副走査方向と平行な辺８ａを通過してから、ビーム検知器８の副走査方向と非平行な辺８ｂを通過するまでの時間であり、複数の光ビームが副走査方向に所定のピッチで配列されて主走査方向に走査される場合、ＴＰの値は各光ビームのセンサー通過位置によって異なるので、半導体レーザアレイ（ＬＤＡ）の各半導体レーザを個別に点灯し、副走査ピッチ計測部１１でそれぞれのＴＰを計測して比較することにより、副走査ピッチを計測することができる。
また、複数の光ビーム（例えば４つの光ビーム）の全体のピッチ変動を計測する場合、図９に示すようにＬＤ１とＬＤ４を点灯して光ビームを走査し、ビーム検知器８のセンサー８１により信号を検出すると図９（ｂ）のような検出信号が得られるので、これを図４と同様の回路で時間微分することにより、図９（ｃ）の微分波形が得られる。そしてこの信号をコンパレータを通すことにより、図９（ｄ）のような出力信号が得られる。この図９（ｄ）の出力信号から、ＬＤ１の光ビームがセンサー８１の副走査方向に非平行な辺８１ｂを通過してから、ＬＤ４の光ビームがセンサー８１の副走査方向に非平行な辺８１ｂを通過するまでの時間差Ｔ１が得られる。ここで、センサー８１の副走査方向に非平行な辺８１ｂの傾斜角と、光ビームの走査速度は所定の値に設定されているので、図９（ｄ）のＴ１の計測値から、ＬＤ１の光ビームとＬＤ４の光ビームの副走査方向のピッチ間隔Ｐ１を計測することができる。
【００２９】
次に図５（ａ）に示す構成のビーム検知器を用いて副走査方向のピッチを計測する場合、図５（ｂ）のビーム検出信号におけるＴＰＤは、光ビームがビーム検知器８の副走査方向と平行な辺を有するセンサー（ＰＤ１）８２を通過してから、ビーム検知器８の副走査方向と非平行な辺を有するセンサー（ＰＤ２）８３を通過するまでの時間であり、複数の光ビームが副走査方向に所定のピッチで配列されて主走査方向に走査される場合、ＴＰＤの値は各光ビームのセンサー通過位置によって異なるので、半導体レーザアレイ（ＬＤＡ）の各半導体レーザを個別に点灯し、副走査ピッチ計測部１１でそれぞれのＴＰＤを計測して比較することにより、副走査ピッチを計測することができる。
また、複数の光ビーム（例えば４つの光ビーム）の全体のピッチ変動を計測する場合、副走査方向に非平行な辺を有する側のセンサー８３のみを用いて計測することができる。この場合、図１０（ａ）に示すようにＬＤ１とＬＤ４を点灯して光ビームを走査し、ビーム検知器８のセンサー８３により信号を検出すると、図１０（ｂ）のような検出信号が得られる。また、このビーム検出信号を積分器で積分することにより、図１０（ｃ）に示すような信号が得られる。ここで、Ｔ２とＴ０の差、あるいはＶ２とＶ０の差がＬＤ１の光ビームとＬＤ４の光ビームの副走査方向のピッチ間隔Ｐ２に対応しているので、これらの関係を予め求めておくことにより、ＬＤ１とＬＤ４の光ビームの副走査方向のピッチを計測することができる。
【００３０】
次に本発明の光走査装置においては、上記のビーム径の計測の後、主走査方向および副走査方向のビーム径制御部１０は、主走査方向、副走査方向のビーム径をそれぞれ調整する主シリンドリカルレンズ３と副シリンドリカルレンズ２を配し、それぞれのシリンドリカルレンズを光軸方向に移動させてビーム径を制御する。その際、シリンドリカルレンズ２，３を所定の位置（初期位置）から順次移動させて、ビーム径計測部９にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値からビームが最大に絞り込まれている位置（ビームウエスト位置）を検出する。ここで、図１１は、シリンドリカルレンズをパルスモーター等で初期位置から順次移動させ、ビーム径計測部９にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値からビームウエスト位置を検出し、その検出した位置にシリンドリカルレンズを移動する方法の一例を示している。
【００３１】
次に図１２は、ビーム径およびビームピッチの制御方法を示すフローチャートである。
図１に示す構成の光走査装置において、ビーム径およびビームピッチの具体的な制御方法としては、図１１、図１２に示すように、まず、パルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）により主シリンドリカルレンズ３を所定の位置（初期位置）から順次移動させて、前述したビーム径計測部９にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値からビームが最大に絞り込まれている位置（ビームウエスト位置）を検出する（Ｓ１）。そして、主走査方向のビームウエスト位置を検出した後、その検出した位置への主シリンドリカルレンズ（ＣＹＬ）３の移動量を演算し（Ｓ２）、その演算した移動量だけパルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）を駆動して主走査方向のビームウエスト位置が検出された位置へ主シリンドリカルレンズ３を移動させる（Ｓ３）。次にパルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）により副シリンドリカルレンズ２を所定の位置（初期位置）から順次移動させて、ビーム径計測部９にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値からビームが最大に絞り込まれている位置（ビームウエスト位置）を検出する（Ｓ４）。そして、副走査方向のビームウエスト位置を検出した後、その検出した位置への副シリンドリカルレンズ（ＣＹＬ）２の移動量を演算し（Ｓ５）、その演算した移動量だけパルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）を駆動して副走査方向のビームウエスト位置が検出された位置へ副シリンドリカルレンズ２を移動させる（Ｓ６）。次に前述した副走査ピッチ計測部１１によりビームピッチを検出し（Ｓ７）、適正なビームピッチとなるように光源ユニット（ＬＤＵ）１の移動量を演算し（Ｓ８）、その演算した移動量だけパルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）を駆動して光源ユニット（ＬＤＵ）１と副シリンドリカルレンズ２を同じ距離だけ移動させる。
これらの制御により、簡便に主・副走査方向のビーム径と、副走査方向のビームピッチを調整することができ、環境変動があっても安定して良好なビーム径およびビームピッチを得ることができる。
【００３２】
ところで、図１２に示すような制御方法においては、制御系に何らかの異常が生じた場合、ビーム径やビームピッチが設定値よりずれたまま出力を続けてしまうことがある。そこで、このような異常事態を回避するため、図１２の制御に加えて、主走査方向あるいは副走査方向のビームウエスト位置を検出できない場合は、主走査方向あるいは副走査方向のシリンドリカルレンズを元の位置まで移動させ、異常であることを通報するか、もしくは、ピッチ調整後のピッチが所定のピッチでないとき異常であることを通報することの少なくとも１つを行うようにするとよい（請求項７）。
【００３３】
ここで、図１３はエラー通報の機能を含めたビーム径およびビームピッチの制御方法を示すフローチャートである。
図１３の制御では、まず、パルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）により主シリンドリカルレンズ３を所定の位置（初期位置）から順次移動させて、前述したビーム径計測部９にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値からビームが最大に絞り込まれている位置（ビームウエスト位置）を検出する（Ｔ１）。そして、主走査方向のビームウエスト位置を検出できた場合は（Ｔ２）、その検出した位置への主シリンドリカルレンズ（ＣＹＬ）３の移動量を演算し（Ｔ３）、その演算した移動量だけパルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）を駆動して主走査方向のビームウエスト位置が検出された位置へ主シリンドリカルレンズ３を移動させる（Ｔ４）。次にパルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）により副シリンドリカルレンズ２を所定の位置（初期位置）から順次移動させて、ビーム径計測部９にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値からビームが最大に絞り込まれている位置（ビームウエスト位置）を検出する（Ｔ５）。そして、副走査方向のビームウエスト位置を検出できた場合は（Ｔ６）、その検出した位置への副シリンドリカルレンズ（ＣＹＬ）２の移動量を演算し（Ｔ７）、その演算した移動量だけパルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）を駆動して副走査方向のビームウエスト位置が検出された位置へ副シリンドリカルレンズ２を移動させる（Ｔ８）。次に前述した副走査ピッチ計測部１１によりビームピッチを検出し（Ｔ９）、適正なビームピッチとなるように光源ユニット（ＬＤＵ）１の移動量を演算し（Ｔ１０）、その演算した移動量だけパルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）を駆動して光源ユニット（ＬＤＵ）１と副シリンドリカルレンズ２を同じ距離だけ移動させる（Ｔ１１）。
【００３４】
このＴ１〜Ｔ１１の一連の制御の過程で、主走査方向のビームウエスト位置検出を行った際に（Ｔ１）、主走査方向のビームウエスト位置を検出できない場合は（Ｔ２）、パルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）を駆動して主シリンドリカルレンズ（ＣＹＬ）３を元の位置（初期位置）まで移動させ（Ｔ１４）、異常であることを通報し（Ｔ１６）、制御を終了する。同様に、副走査方向のビームウエスト位置検出を行った際に（Ｔ５）、副走査方向のビームウエスト位置を検出できない場合は（Ｔ６）、パルスモータ（ＰＭ）等の駆動手段（図示せず）を駆動して副シリンドリカルレンズ（ＣＹＬ）２を元の位置（初期位置）まで移動させ（Ｔ１５）、異常であることを通報し（Ｔ１６）、制御を終了する。
また、Ｔ１〜Ｔ１１の一連の制御を行った後、再度、副走査ピッチ計測部１１によりビームピッチが検出されるが（Ｔ１２）、このビームピッチの検出値を設定値と比較し（Ｔ１３）、検出値が設定値からずれていない場合は適正な制御が行われたとして制御を終了するが、ビームピッチの検出値が設定値からずれている場合は、異常であることを通報し（Ｔ１６）、制御を終了する。尚、上記のエラー通報（Ｔ１６）は、例えば画像形成装置の操作部に設けられた表示装置などにより行われる。
【００３５】
以上のように、図１３に示す制御方法では、主走査方向あるいは副走査方向のビームウエスト位置を検出できない場合は、主シリンドリカルレンズ３あるいは副シリンドリカルレンズ２を元の位置まで移動させ、異常であることを通報し、ピッチ調整後のビームピッチが所定のピッチでないときにも異常であることを通報するので、制御系９〜１２に異常が起こった場合にも、ビーム径やビームピッチが設定値よりずれたまま出力を続けることを防止することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の光走査装置においては、複数の光ビームを一括走査させ、その複数の光ビームを検出し、そのビーム検出信号に基づいて主走査および副走査方向のビーム径を計測して、主走査方向および副走査方向のビーム径を制御するとともに、ビーム検出信号に基づいてビームピッチを計測し、所定のピッチとなるようにピッチを制御することにより、安定で良好なビームスポットとピッチを得ることができる。
より詳しくは、請求項１記載の光走査装置においては、主走査方向および副走査方向のビーム径制御に、主走査方向、副走査方向のビーム径を調整する主シリンドリカルレンズと副シリンドリカルレンズを配し、それぞれのシリンドリカルレンズを光軸方向に移動させてビーム径を制御することにより、簡便に主・副走査方向のビーム径を制御することができる。
そして請求項１記載の光走査装置においては、主シリンドリカルレンズと副シリンドリカルレンズを所定の位置から順次移動させて、前記ビーム径計測手段にてビーム径計測を行い、得られた一連の計測値からビームが最大に絞り込まれている位置であるビームウエスト位置を検出することにより、環境変動があっても安定して良好なビーム径を得ることができる。
より具体的には、請求項１記載の光走査装置においては、ビーム径およびビームピッチの制御時には、主走査方向のビームウエスト位置を検出した後、その主走査方向のビームウエスト位置が検出された位置へ主シリンドリカルレンズを移動させ、次に副走査方向のビームウエスト位置を検出した後、その主走査方向のビームウエスト位置が検出された位置へ副シリンドリカルレンズを移動させ、次にビームピッチを検出して適正なビームピッチとなるように光源ユニットと副シリンドリカルレンズを同じ距離だけ移動させることにより、環境変動があっても安定して良好なビーム径およびビームピッチを得ることができる。
【００３８】
請求項２記載の光走査装置においては、請求項１の構成に加えて、光ビーム検出に、検出部の辺縁が副走査方向と平行な辺と、副走査方向に非平行で直角を含まない所定の傾斜角に設定されている辺とを使うことにより、主走査方向、副走査方向のビーム径を計測することができる。
また、請求項３記載の光走査装置においては、請求項１または請求項２の構成に加えて、光ビームの検出に一つのセンサーを使うことにより、精度良くビーム径を計測することができる。
また、請求項４記載の光走査装置においては、請求項１または請求項２の構成に加えて、光ビームの検出に二つ以上のセンサーを使うことにより、簡便な回路でビーム径を計測することができる。
【００３９】
請求項５記載の光走査装置においては、請求項１〜請求項４の何れか一つの構成に加えて、ビーム径計測は、ビーム検出信号を時間微分し、微分した信号のピーク値を計測してビーム径と対応させることにより、簡便な回路で精度良くビーム径を計測することができる。
また、請求項６記載の光走査装置においては、請求項１〜請求項４の何れか一つの構成に加えて、ビーム径計測は、ビーム検出信号を時間微分し、微分した信号の或る閾値以上の時間を計測してビーム径と対応させることにより、簡便な回路でノイズの影響を少なくしてビーム径を計測することができる。
【００４２】
請求項７記載の光走査装置においては、請求項１〜請求項６の何れか一つの構成に加えて、ビームウエスト位置を検出できない場合は、シリンドリカルレンズを元の位置まで移動させ、異常であることを通報するか、もしくは、ピッチ調整後のピッチが所定のピッチでないとき異常であることを通報することの少なくとも１つを行うことにより、制御系に異常が起こった場合にも、ビーム径やビームピッチが設定値よりずれたまま出力を続けることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す光走査装置の構成説明図である。
【図２】請求項２，３の一実施例を示す図であって、光ビーム検出部を構成するビーム検知器とその検出信号の一例を示す図である。
【図３】ビーム径計測部に設けられる回路の一例を示す図であって、図２に示すＰ１，Ｐ２を得るための回路を示すブロック図である。
【図４】ビーム径計測部に設けられる回路の別の例を示す図であって、図２に示すＴ１，Ｔ２を得るための回路を示すブロック図である。
【図５】請求項２，４の一実施例を示す図であって、光ビーム検出部を構成するビーム検知器とその検出信号の一例を示す図である。
【図６】ビーム径計測部に設けられる回路の一例を示す図であって、図５に示すＰ１，Ｐ２を得るための回路を示すブロック図である。
【図７】ビーム径計測部に設けられる回路の一例を示す図であって、図５に示すＴＰＤを得るための回路を示すブロック図である。
【図８】ビーム径計測部に設けられる回路の一例を示す図であって、図５に示すＴ１，Ｔ２を得るための回路を示すブロック図である。
【図９】図２に示す構成のビーム検知器を用いて副走査方向のビームピッチを検出する際の検出信号の一例を示す図である。
【図１０】図５に示す構成のビーム検知器を用いて副走査方向のビームピッチを検出する際の検出信号の一例を示す図である。
【図１１】請求項１の一実施例を示す図であり、ビームウエスト位置を検出し、その検出した位置にシリンドリカルレンズを移動する方法の説明図である。
【図１２】請求項１の一実施例を示す図であり、ビーム径およびビームピッチの制御方法を示すフローチャートである。
【図１３】請求項７の一実施例を示す図であり、エラー通報の機能を含めたビーム径およびビームピッチの制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１光源ユニット（ＬＤＵ）
２副シリンドリカルレンズ
３主シリンドリカルレンズ
４ポリゴンミラー（光偏向器）
５ｆθレンズ
６折り返しミラー
７トロイダルレンズ
８光ビーム検出部（ビーム検知器）
９ビーム径計測部
１０ビーム径制御部
１１副走査ピッチ計測部
１２ピッチ制御部
１３感光体
１３ａ被走査面（感光面）
６１光ビーム検出用ミラー
８１副走査方向と平行な辺と非平行な辺とを具備するセンサー（ＰＤ）
８２副走査方向と平行な辺を有するセンサー（ＰＤ１）
８３副走査方向と非平行な辺を有するセンサー（ＰＤ２）
９１増幅器（ＡＭＰ）
９２微分器
９３反転増幅器
９４スイッチング回路
９５ピークホールド回路
９６Ａ−Ｄコンバータ
９７コンパレータ
９８カウンター[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a writing optical system of an image forming apparatus such as a digital copying machine, a laser printer, a laser facsimile, and a laser plotter, an optical scanning apparatus applied to a measuring instrument, an inspection apparatus, and the like.
[0002]
[Prior art]
An optical scanning device that deflects a light beam from a light source such as a semiconductor laser by a scanning optical system, condenses it on a surface to be scanned, and scans in a main scanning direction is known, such as a digital copying machine, a laser printer, a laser facsimile, It is applied to writing optical systems of image forming apparatuses such as laser plotters, measuring instruments, inspection apparatuses, and the like.
In recent years, as image recording has become higher in definition and higher in density, optical scanning devices are also required to have higher precision in the diameter and beam pitch of the light beam.
However, even if the light beam is adjusted with high accuracy, the beam diameter and pitch fluctuate due to disturbances such as temperature, so it is necessary to detect the imaging state of the light beam and correct it if it deviates from the set value. is there.
[0003]
Therefore, Japanese Patent No. 276723 discloses “a laser beam is emitted” for the purpose of providing a scanning optical device capable of accurately scanning a laser beam by preventing a shift of an imaging position due to a change in environmental temperature. A light source, a collimator lens for collimating the laser light emitted from the light source, a photoelectric conversion element for receiving the laser light after passing through the collimator lens, and the position of the collimator lens in the optical axis direction according to the output of the photoelectric conversion element In the scanning optical apparatus having the adjusting means for adjusting the light intensity, the adjusting means is configured to adjust the collimator according to a difference between the maximum output value and the minimum output value of the photoelectric conversion element when the laser light blinking according to the image signal is received. A scanning optical device characterized by adjusting the position of a lens has been proposed. In addition, according to the above publication, when laser light that blinks according to an image signal is received, the photoelectric conversion element receives the laser light and outputs a difference between the maximum output value and the minimum output value. It is described that by adjusting the position of the collimator lens so as to obtain an appropriate spot diameter, the spot size on the surface to be scanned can be adjusted to a desired size even when the spot size changes due to environmental fluctuations.
[0004]
In Japanese Patent Laid-Open No. 10-20225, it is possible to cope with high-speed scanning despite the use of a beam condensing state detecting means having a simple configuration, to adjust the beam condensing position with high accuracy, and to obtain a high quality image. For the purpose of providing a laser beam scanning optical device capable of performing the above-mentioned, “the optical element for adjusting the condensing position of the laser beam emitted from the laser light source and detecting that the scanned laser beam has passed are detected. Detection means for generating a detection signal, pulse light emission means for causing the laser light source to emit light after a predetermined time from the generation of the detection signal, and a laser beam that is optically disposed at a substantially equivalent position to the surface to be scanned and is pulsed And a control unit for driving the optical element based on a detection result of the detection unit and adjusting a focusing position of the laser beam. The laser beam scanning optical apparatus "is proposed, wherein the door. In the above publication, the laser light source emits pulses at a fixed point, and the focused state of the pulse beam is detected. Therefore, even with high-speed scanning, the focused state of the laser beam is detected by a simple configuration detection means. It is described that a high-quality image can be obtained at all times by driving the optical element based on the detection result of the condensing state and adjusting the condensing position of the laser beam.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described optical scanning device (scanning optical device) described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-20225, pulse light emission is premised in the detection of the image formation state of a light beam. However, the timing of pulse light emission is actually shifted. Therefore, the detection accuracy is lowered. In this conventional example, the knife edge method is used, but with this method, the imaging state of the light beam in the main scanning direction can be detected, but the imaging state of the light beam in the sub-scanning direction cannot be detected (conventional technology). There are no examples of main / sub independent detection).
Also, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-20225 and Japanese Patent No. 2761723, the adjustment mechanism for adjusting the focal position adjusts the collimating lens in the optical axis direction, but the positional relationship between the light source and the collimating lens requires accuracy. Actually, adjustment is difficult because the optical axis is shifted. Further, even if the collimating lens is adjusted in the optical axis direction, the focal position cannot always be corrected simultaneously with the main and sub.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and detects the imaging state in a main and sub-independent manner with a simple configuration and corrects the focal position in the main and sub-independent manner to control the beam diameter and beam pitch. It is an object of the present invention to realize an optical scanning device having a novel configuration.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an optical scanning device according to claim 1 comprises:pluralA light source unit that emits a light beam and a light source unit that emits the light beampluralA scanning optical system that deflects the light beam, condenses it on the surface to be scanned, and scans in the main scanning direction, and is scanned by the scanning optical systempluralA light beam detecting means for detecting a light beam; a beam diameter measuring means for measuring a beam diameter in the main scanning direction and the sub-scanning direction based on a beam detection signal from the light beam detecting means;Sub-scanning pitch measuring means for measuring pitches in the sub-scanning direction of a plurality of light beams based on a beam detection signal from the light beam detecting means;Beam diameter control means for controlling the beam diameter in the main scanning direction and sub-scanning direction on the surface to be scannedAnd pitch control means for controlling the pitch in the sub-scanning directionEquipped withIn the optical scanning device having the above-described configuration, the beam diameter control means in the main scanning direction and the sub-scanning direction includes a main cylindrical lens and a sub-cylindrical lens for adjusting the beam diameters in the main scanning direction and the sub-scanning direction, respectively. The beam diameter is controlled by moving the cylindrical lens in the optical axis direction. The main cylindrical lens and the sub-cylindrical lens are sequentially moved from a predetermined position, and the beam diameter measuring means measures the beam diameter. A beam waist position, which is a position where the beam is squeezed to the maximum, is detected from a series of measured values obtained, and when controlling the beam diameter and the beam pitch, the main cylindrical lens is moved from a predetermined position. The beam diameter is measured by the beam diameter measuring means after being sequentially moved. After detecting the beam waist position in the main scanning direction, which is the position where the beam in the main scanning direction is squeezed to the maximum from the value, the main cylindrical lens is moved to the position where the beam waist position in the main scanning direction is detected. Next, the sub cylindrical lens is sequentially moved from a predetermined position, the beam diameter is measured by the beam diameter measuring means, and the beam in the sub scanning direction is squeezed to the maximum from the series of measured values obtained. After detecting the beam waist position in the sub-scanning direction, the sub-cylindrical lens is moved to the position where the beam waist position in the sub-scanning direction is detected, and then the beam pitch is detected to obtain an appropriate beam pitch. As described above, the light source unit and the auxiliary cylindrical lens are moved by the same distance..
[0008]
  That is,Claim1In this configuration, a plurality of light beams are collectively scanned, the plurality of light beams are detected, and the beam diameters in the main scanning direction and the sub scanning direction are measured based on the beam detection signals, and the main scanning direction and the sub scanning direction are measured. It is possible to obtain a stable and good beam spot and pitch by controlling the beam diameter, measuring the beam pitch based on the beam detection signal, and controlling the pitch so as to be a predetermined pitch.
  More specifically, in the configuration of claim 1, a main cylindrical lens and a sub cylindrical lens for adjusting the beam diameter in the main scanning direction and the sub scanning direction are arranged for controlling the beam diameter in the main scanning direction and the sub scanning direction, respectively. By controlling the beam diameter by moving the cylindrical lens in the optical axis direction, it is possible to easily control the beam diameters in the main and sub-scanning directions.
  In the configuration of claim 1, the main cylindrical lens and the sub cylindrical lens are sequentially moved from a predetermined position, the beam diameter is measured by the beam diameter measuring means, and the beam is maximized from the obtained series of measured values. By detecting the beam waist position, which is a narrowed position, it is possible to stably obtain a good beam diameter even when there is an environmental change.
  More specifically, in the configuration of claim 1, when controlling the beam diameter and the beam pitch, after detecting the beam waist position in the main scanning direction, the main cylindrical is moved to the position where the beam waist position in the main scanning direction is detected. After moving the lens and then detecting the beam waist position in the sub-scanning direction, the sub-cylindrical lens is moved to the position where the beam waist position in the sub-scanning direction is detected, and then the beam pitch is detected and an appropriate value is detected. By moving the light source unit and the sub-cylindrical lens by the same distance so as to obtain a beam pitch, it is possible to stably obtain a good beam diameter and beam pitch even when there is an environmental change.
[0009]
  Claim2The optical scanning device according to claim1'sIn addition to the configuration, the light beam detecting means includes a side where the edge of the detection unit is parallel to the sub-scanning direction,In the sub-scanning directionNon-parallelIs set to a predetermined tilt angle that does not include a right angle.It is set as the structure which comprises a side. That is, the claim2In the configuration, for detecting the light beam, the edge of the detection unit is parallel to the sub-scanning direction,In the sub-scanning directionNon-parallelIs set to a predetermined tilt angle that does not include a right angle.By using the sides, the beam diameters in the main scanning direction and the sub-scanning direction can be measured.
[0010]
  Claim3The optical scanning device according to claim 1 or claim 2.2In addition to the configuration, the detection unit of the light beam detection means is configured by a single sensor. That is, the claim3With this configuration, it is possible to accurately measure the beam diameter by using one sensor for detecting the light beam.
  Claims4The optical scanning device according to claim 1 or claim 2.2In addition to the configuration, the detection unit of the light beam detection unit is configured by two or more sensors. That is, the claim4With this configuration, it is possible to measure the beam diameter with a simple circuit by using two or more sensors for detecting the light beam.
[0011]
  Claim5The optical scanning device according to claim 1.4In addition to any one of the configurations, the beam diameter measurement in the beam diameter measuring means corresponds to the beam diameter by time-differentiating the beam detection signal from the light beam detecting means and measuring the peak value of the differentiated signal. It is characterized by making it. That is, the claim5With this configuration, the beam diameter can be accurately measured with a simple circuit by differentiating the beam detection signal with respect to time, measuring the peak value of the differentiated signal, and making it correspond to the beam diameter. .
[0012]
  Claim6The optical scanning device according to claim 1.4In addition to any one of the configurations, the beam diameter measurement in the beam diameter measuring means is performed by differentiating the beam detection signal from the light beam detecting means with respect to time, and measuring a time exceeding a certain threshold of the differentiated signal. It corresponds to the beam diameter. That is, the claim6With this configuration, the beam diameter measurement is performed by differentiating the beam detection signal with respect to time, measuring the time exceeding a certain threshold of the differentiated signal, and making it correspond to the beam diameter, thereby reducing the influence of noise with a simple circuit. The diameter can be measured.
[0016]
  Claim7The optical scanning device according to claimAny one of claims 1 to 6In addition to the above configuration, if the beam waist position cannot be detected, the cylindrical lens is moved to the original position to report that it is abnormal, or abnormal when the pitch after pitch adjustment is not a predetermined pitch. It is characterized by performing at least one of reporting. That is, the claim7In the configuration, if the beam waist position cannot be detected, move the cylindrical lens to the original position and report that it is abnormal, or indicate that it is abnormal when the pitch after pitch adjustment is not a predetermined pitch. By performing at least one of reporting, it is possible to prevent the output from continuing with the beam diameter and beam pitch deviating from the set values when an abnormality occurs in the control system.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
  FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an optical scanning apparatus according to an embodiment of the present invention. For example, an optical scanning apparatus used as a writing optical system of an image forming apparatus such as a digital copying machine, a laser printer, a laser facsimile, or a laser plotter. It is an example. Accordingly, here, the scanned surface 13 a is the photosensitive surface of the photoconductive photosensitive member 13.
  The optical scanning device shown in FIG.MultipleThe light source unit (LDU) 1 that emits the light beam and the light source unit 1MultipleA scanning optical system (comprising a polygon mirror 4, an fθ lens 5, a folding mirror 6, a toroidal lens 7 and the like) that deflects the light beam to be condensed on the scanned surface 13a and scans in the main scanning direction; Scanned by scanning optical systemMultipleA light beam detector 8 for detecting the light beam of the light beam, a beam diameter measuring unit 9 for measuring the beam diameter in the main scanning direction and the sub-scanning direction based on a beam detection signal from the light beam detector 8, and a light beam detector 8, a sub-scanning pitch measuring unit 11 that measures the pitch of a plurality of light beams in the sub-scanning direction based on the beam detection signal, and a beam that controls the beam diameters in the main scanning direction and the sub-scanning direction on the scanned surface 13a. A diameter control unit 10 and a pitch control unit 12 for controlling the pitch in the sub-scanning direction are provided. Further, in the optical path between the light source unit 1 and the polygon mirror 4, a beam diameter in the sub-scanning direction and the main scanning direction is provided. A sub-cylindrical lens 2 and a main cylindrical lens 3 are arranged to be movable in the optical axis direction.
  Here, in the above configuration, the main scanning direction is a direction in which the light beam is deflected and scanned by the rotation of the polygon mirror 4 which is an optical deflector, and on the scanned surface (photosensitive surface) 13a of the photosensitive member 13, The A direction in the figure is the main scanning direction. The sub-scanning direction is a direction perpendicular to the main scanning direction and the optical axis on the surface to be scanned 13a, and the surface to be scanned (photosensitive surface) 13a is moved in the sub-scanning direction during writing by the optical scanning device.
  FIG. 1 is a claim.1It is a configuration corresponding toTheHere, the claims1An embodiment of an optical scanning device having the above configuration as a basic configuration will be described.
[0018]
In FIG. 1, a semiconductor laser array (LDA) having a plurality of light emitting units (for example, four semiconductor lasers (LD)) is mounted in the light source unit 1 and, if necessary, a coupling such as a collimating lens. An optical system is installed. Four light (laser) beams emitted from the light source unit 1 on which the LDA is mounted pass through the sub cylinder lens 2 and the main cylinder lens 3 and are deflected by a polygon mirror 4 that is rotated at high speed by a polygon motor (not shown). , Fθ lens 5, folding mirror 6, and toroidal lens 7 form an image on the surface to be scanned (photosensitive surface) 13 a of photoconductor 13, scan in the main scanning direction (A direction in the figure), and in the sub scanning direction. Batch recording is performed by the light beams of four adjacent lines. The scanned light beam is folded back by a light beam detection mirror 61 disposed outside the recording area near the folding mirror 6 and is optically equivalent to the imaging position on the scanned surface 13a. The light beam detector 8 placed is scanned.
[0019]
As described above, the four light beams arranged at a predetermined pitch in the sub-scanning direction are collectively scanned in the main scanning direction on the scanned surface 13a of the photosensitive member 13, and four lines in the sub-scanning direction are obtained in one scan. Record. At this time, the beam diameters of the light beams from the four semiconductor lasers (LDs) and the pitch in the sub-scanning direction are initially set to predetermined values. The pitch in the scanning direction may vary.
Therefore, the beam diameter measurement unit 9 measures the beam diameter based on the light beam detection signal pulse of each LD from the light beam detection unit 8, and the beam diameter control unit 10 sets the beam diameter in the main scanning direction. The main cylindrical lens 3 to be controlled and the sub cylindrical lens 2 to control the beam diameter in the sub-scanning direction are moved in the optical axis direction by driving means such as a pulse motor (PM) not shown to control the beam diameter.
Further, based on the light beam detection signal pulse of each LD from the light beam detector 8, the sub-scanning pitch detector 11 measures the interval in the sub-scanning direction, and a deviation from a predetermined pitch interval occurs. In this case, the shift amount is input to the pitch control unit 12 to correct the pitch. For example, the shift amount is converted into a pulse, and the light source unit 1 and the sub-cylindrical lens 2 are moved by driving means such as a pulse motor (not shown), thereby correcting the pitch shift in the sub-scanning direction.
[0020]
  Next, specific examples of beam diameter measurement and beam diameter control and sub-scanning pitch measurement and pitch control will be described.
  FIG. 2 is a diagram showing an example of a beam detector constituting the light beam detection unit and its detection signal. In this example, as shown in FIG. 2A, the beam detector 8 is constituted by a single sensor (for example, a photodiode (PD)) 81 having a light receiving portion having a right triangle shape, and the edge of the sensor 81 is a sub-edge. It is configured to have a side 81a parallel to the scanning direction and a side 81b non-parallel.2,3). In FIG. 2 (a), the light receiving portion of the beam detector 8 has a white triangular shape, which is a rectangular photodiode (PD) with a light shielding plate shaped like a hatching area. It may be configured to be used and masked, or a photodiode having a white right triangle shape may be used.
[0021]
  When the light beam from the LD passes in the main scanning direction (in the direction of the arrow in the figure) through the beam detector 8 composed of one sensor 81 having a light receiving portion shape as shown in FIG. The detection signal is as shown in FIG.
  Here, as an example of the beam diameter measurement in the beam diameter measuring unit 9, the beam detection signal from the beam detector 8 is time-differentiated, and the peak values P1 and P2 of the differentiated signal are measured to correspond to the beam diameter. (Claims)5). As another example of the beam diameter measurement in the beam diameter measuring unit 9, the beam detection signal from the beam detector 8 is time-differentiated, and the times T1 and T2 that are equal to or greater than a certain threshold of the differentiated signal are measured. Can correspond to the beam diameter.6).
[0022]
2C shows a differentiated waveform obtained by time-differentiating the beam detection signal of FIG. 2B, and P1 and T1 pass the side 8a parallel to the sub-scanning direction of the beam detector 8 at P1 and T1. P2 and T2 are signals obtained at the portion where the light beam has passed through the side 8b non-parallel to the sub-scanning direction of the beam detector 8. Therefore, by associating the relationship between the measured value of P1, P2 or T1, T2 and the beam diameter of the light beam in the main / sub-scanning direction in advance, the measured value of P1, P2, or T1, T2 The beam diameter in the main / sub-scanning direction can be easily measured.
[0023]
Here, FIG. 3 shows an example of a circuit for obtaining the peak values P1 and P2 of the differential waveform in FIG. 2C, and FIG. 4 shows an example of a circuit for obtaining times T1 and T2 that are equal to or greater than a certain threshold value.
The circuit for obtaining P1 and P2 shown in FIG. 3 includes an amplifier (AMP) 91 for amplifying the signal from the beam detector 8, a differentiator 92 for differentiating the amplified detection signal with respect to time, and from the differentiator 92. An inverting amplifier 93 that inverts and amplifies the signal, a switching circuit 94 that switches the signal from the differentiator 92 and the signal from the inverting amplifier 93, and a peak hold circuit 95 that detects the peak value of the differentiated signal (or its inverted signal). And an A / D converter (ADC) 96 for A / D converting the peak value signal.
4 includes an amplifier (AMP) 91 for amplifying a signal from the beam detector 8, a differentiator 92 for differentiating the amplified detection signal with respect to time, and a differentiator 92. An inverting amplifier 93 for inverting and amplifying the signal from the signal, a switching circuit 94 for switching the signal from the differentiator 92 and the signal from the inverting amplifier 93, and comparing the differentiated signal (or its inverted signal) with a certain threshold value. A comparator 97 that outputs a signal that is equal to or greater than a threshold value, a counter 98 that measures the time of the signal that is equal to or greater than the threshold value, and the like.
[0024]
Next, FIG. 5 is a diagram showing another example of a beam detector constituting the light beam detector and its detection signal. In this example, as shown in FIG. 5A, the beam detector 8 is composed of two rectangular sensors (for example, two photodiodes (PD1, PD2)) 82, 83, and the two sensors The sensor (PD1) 82 is arranged so that the edge of the sensor (PD1) 82 has a side parallel to the sub-scanning direction, and the edge of the other sensor (PD2) has a side not parallel to the sub-scanning direction. The arrangement is arranged.
[0025]
  When the light beam from the LD passes in the main scanning direction (arrow direction in the figure) through the beam detector 8 composed of the two sensors 82 and 83 arranged as shown in FIG. The detection signal by is as shown in FIG.
  Here, as an example of the beam diameter measurement in the beam diameter measuring unit 9, the beam detection signals from the two sensors (PD1, PD2) 82, 83 of the beam detector 8 are time-differentiated, and the peak value of the differentiated signal is obtained. By measuring P1 and P2, it is possible to correspond to the beam diameter.5). As another example of the beam diameter measurement in the beam diameter measuring unit 9, the beam detection signals from the two sensors (PD1, PD2) 82, 83 of the beam detector 8 are time-differentiated, respectively, By measuring the times T1 and T2 that are equal to or greater than the threshold value, it is possible to correspond to the beam diameter.6).
[0026]
FIG. 5C shows a differential waveform obtained by time-differentiating the beam detection signals from the two sensors (PD1, PD2) 82 and 83 of FIG. 5B, and P1 and T1 indicate that the light beam is a beam detector. 8 is a signal obtained when passing through a sensor (PD1) 82 having sides parallel to the sub-scanning direction of 8, and P2 and T2 are sensors whose light beams have sides non-parallel to the sub-scanning direction of the beam detector 8. (PD2) is a signal obtained when passing through 83. Therefore, by associating the relationship between the measured value of P1, P2 or T1, T2 and the beam diameter of the light beam in the main / sub-scanning direction in advance, the measured value of P1, P2, or T1, T2 The beam diameter can be easily measured.
[0027]
Here, an example of a circuit for obtaining the peak values P1 and P2 of the differential waveform in FIG. 5C is shown in FIG. 6, and the time difference (TPD) between the PD1 beam detection signal and the PD2 beam detection signal in FIG. An example of a circuit for obtaining is shown in FIG. 7, and an example of a circuit for obtaining times T1 and T2 that are equal to or greater than a certain threshold value in FIG. 5C is shown in FIG.
The circuit for obtaining P1 and P2 shown in FIG. 6 includes an amplifier (AMP) 91 that amplifies the signal from the beam detector 8, a differentiator 92 that differentiates the amplified detection signal with respect to time, and a signal after differentiation. A peak hold circuit 95 for detecting a peak value, an A / D converter (ADC) 96 for A / D converting a peak value signal, and the like are included.
In addition, the circuit for obtaining the TPD shown in FIG. 7 compares an amplifier (AMP) 91 that amplifies the signal from the beam detector 8 with a certain threshold value and outputs a signal that exceeds the threshold value. And a counter 98 that measures the time of a signal that is equal to or greater than the threshold value.
Further, a circuit for obtaining T1 and T2 shown in FIG. 8 includes an amplifier (AMP) 91 that amplifies the signal from the beam detector 8, a differentiator 92 that differentiates the amplified detection signal with respect to time, and a post-differentiation. It comprises a comparator 97 that compares a signal with a certain threshold and outputs a signal that is equal to or greater than the threshold, and a counter 98 that measures the time of the signal that is equal to or greater than the threshold.
As can be seen from these circuit diagrams, by configuring the light beam detector 8 with two sensors as shown in FIG. 5A, the beam diameter can be measured with a simple circuit.
[0028]
Next, when measuring the pitch in the sub-scanning direction using the beam detector having the configuration shown in FIG. 2A, the TP in the beam detection signal in FIG. This is the time from passing through the side 8a parallel to the direction to passing through the side 8b non-parallel to the sub-scanning direction of the beam detector 8, and a plurality of light beams are arranged at a predetermined pitch in the sub-scanning direction. When scanning in the main scanning direction, the value of TP varies depending on the sensor passing position of each light beam. Therefore, each semiconductor laser of the semiconductor laser array (LDA) is individually turned on, and the sub-scanning pitch measuring unit 11 By measuring and comparing TP, the sub-scanning pitch can be measured.
Further, when measuring the entire pitch variation of a plurality of light beams (for example, four light beams), as shown in FIG. 9, the LD 1 and LD 4 are turned on to scan the light beam, and the sensor 81 of the beam detector 8 is used. When a signal is detected, a detection signal such as that shown in FIG. 9B is obtained. Therefore, the differential waveform shown in FIG. Then, by passing this signal through the comparator, an output signal as shown in FIG. 9D is obtained. From the output signal of FIG. 9D, after the light beam of LD1 passes the side 81b non-parallel to the sub-scanning direction of the sensor 81, the side of the light beam of LD4 is non-parallel to the sub-scanning direction of the sensor 81. A time difference T1 until passing through 81b is obtained. Here, since the inclination angle of the side 81b non-parallel to the sub-scanning direction of the sensor 81 and the scanning speed of the light beam are set to predetermined values, from the measured value of T1 in FIG. The pitch interval P1 between the light beam and the light beam of the LD 4 in the sub-scanning direction can be measured.
[0029]
Next, when the pitch in the sub-scanning direction is measured using the beam detector having the configuration shown in FIG. 5A, the TPD in the beam detection signal in FIG. This is the time from passing through the sensor (PD1) 82 having a side parallel to the direction to passing through the sensor (PD2) 83 having a side non-parallel to the sub-scanning direction of the beam detector 8. When the beams are arranged at a predetermined pitch in the sub-scanning direction and scanned in the main scanning direction, the value of TPD varies depending on the sensor passing position of each light beam, so that each semiconductor laser of the semiconductor laser array (LDA) is individually The sub-scanning pitch can be measured by turning on and measuring and comparing the respective TPDs by the sub-scanning pitch measuring unit 11.
Further, when measuring the entire pitch variation of a plurality of light beams (for example, four light beams), it is possible to measure using only the sensor 83 on the side having a non-parallel side in the sub-scanning direction. In this case, as shown in FIG. 10A, when LD1 and LD4 are turned on to scan the light beam and the signal is detected by the sensor 83 of the beam detector 8, a detection signal as shown in FIG. 10B is obtained. It is done. Further, a signal as shown in FIG. 10C is obtained by integrating the beam detection signal with an integrator. Here, the difference between T2 and T0 or the difference between V2 and V0 corresponds to the pitch interval P2 in the sub-scanning direction of the light beam of LD1 and the light beam of LD4. The pitch in the sub-scanning direction of the light beams of LD1 and LD4 can be measured.
[0030]
  Next, in the optical scanning device of the present invention, after the beam diameter is measured, the beam diameter control unit 10 in the main scanning direction and the sub scanning direction adjusts the beam diameters in the main scanning direction and the sub scanning direction, respectively. A cylindrical lens 3 and a sub-cylindrical lens 2 are arranged, and the beam diameter is controlled by moving each cylindrical lens in the optical axis direction.TheAt that time, the cylindrical lenses 2 and 3 are sequentially moved from a predetermined position (initial position), and the beam diameter is measured by the beam diameter measuring unit 9, and the beam is narrowed down to the maximum from the series of obtained measurement values. Is detected (beam waist position)TheHere, in FIG. 11, the cylindrical lens is sequentially moved from the initial position by a pulse motor or the like, the beam diameter is measured by the beam diameter measuring unit 9, and the beam waist position is detected from a series of obtained measurement values. An example of a method for moving a cylindrical lens to a detected position is shown.
[0031]
  Next, FIG. 12 is a flowchart showing a method for controlling the beam diameter and the beam pitch.
  In the optical scanning apparatus having the configuration shown in FIG. 1, as a concrete method for controlling the beam diameter and beam pitch, first, as shown in FIGS. 11 and 12, driving means (not shown) such as a pulse motor (PM) is used. ), The main cylindrical lens 3 is sequentially moved from a predetermined position (initial position), the beam diameter measurement is performed by the beam diameter measuring unit 9 described above, and the beam is narrowed down to the maximum from the series of measured values obtained. The position (beam waist position) is detected (S1). Then, after detecting the beam waist position in the main scanning direction, the movement amount of the main cylindrical lens (CYL) 3 to the detected position is calculated (S2), and the pulse motor (PM) or the like is calculated by the calculated movement amount. Beam waist position in the main scanning direction by driving driving means (not shown)The position where is detectedThe main cylindrical lens 3 is moved (S3). Next, the sub-cylindrical lens 2 is sequentially moved from a predetermined position (initial position) by a driving means (not shown) such as a pulse motor (PM), and the beam diameter measurement unit 9 measures the beam diameter. The position (beam waist position) where the beam is focused to the maximum is detected from the series of measured values (S4). Then, after detecting the beam waist position in the sub-scanning direction, the movement amount of the sub-cylindrical lens (CYL) 2 to the detected position is calculated (S5), and the pulse motor (PM) or the like is calculated by the calculated movement amount. Beam waist position in the sub-scanning direction by driving driving means (not shown)The position where is detectedThe sub-cylindrical lens 2 is moved (S6). Next, the beam pitch is detected by the sub-scanning pitch measuring unit 11 described above (S7), the movement amount of the light source unit (LDU) 1 is calculated so as to obtain an appropriate beam pitch (S8), and only the calculated movement amount is obtained. A driving means (not shown) such as a pulse motor (PM) is driven to move the light source unit (LDU) 1 and the sub-cylindrical lens 2 by the same distance.The
  With these controls, the beam diameter in the main and sub-scanning directions and the beam pitch in the sub-scanning direction can be easily adjusted, and a good beam diameter and beam pitch can be stably obtained even when there are environmental fluctuations. it can.
[0032]
  By the way, in the control method as shown in FIG. 12, when some abnormality occurs in the control system, the output may be continued with the beam diameter and beam pitch deviating from the set values. Therefore, in order to avoid such an abnormal situation, in addition to the control of FIG. 12, when the beam waist position in the main scanning direction or the sub-scanning direction cannot be detected, the cylindrical lens in the main scanning direction or the sub-scanning direction is replaced with the original one. It is preferable to move to a position and report that it is abnormal, or at least one of reporting that it is abnormal when the pitch after pitch adjustment is not a predetermined pitch.7).
[0033]
  Here, FIG. 13 is a flowchart showing a beam diameter and beam pitch control method including an error notification function.
  In the control of FIG. 13, first, the main cylindrical lens 3 is sequentially moved from a predetermined position (initial position) by a driving means (not shown) such as a pulse motor (PM), and the beam diameter measuring unit 9 described above. The beam diameter is measured, and the position (beam waist position) where the beam is focused to the maximum is detected from the series of measurement values obtained (T1). If the beam waist position in the main scanning direction can be detected (T2), the amount of movement of the main cylindrical lens (CYL) 3 to the detected position is calculated (T3), and the pulse motor is calculated by the calculated amount of movement. (PM) driving means (not shown) to drive the beam waist position in the main scanning directionThe position where is detectedThe main cylindrical lens 3 is moved (T4). Next, the sub-cylindrical lens 2 is sequentially moved from a predetermined position (initial position) by a driving means (not shown) such as a pulse motor (PM), and the beam diameter measurement unit 9 measures the beam diameter. The position (beam waist position) where the beam is focused to the maximum is detected from the series of measured values (T5). If the beam waist position in the sub-scanning direction can be detected (T6), the movement amount of the sub-cylindrical lens (CYL) 2 to the detected position is calculated (T7), and the pulse motor is calculated by the calculated movement amount. (PM) driving means (not shown) to drive the beam waist position in the sub-scanning directionThe position where is detectedThe secondary cylindrical lens 2 is moved to the right (T8). Next, the beam pitch is detected by the sub-scanning pitch measuring unit 11 (T9), the movement amount of the light source unit (LDU) 1 is calculated so as to obtain an appropriate beam pitch (T10), and only the calculated movement amount is obtained. Driving means (not shown) such as a pulse motor (PM) is driven to move the light source unit (LDU) 1 and the sub-cylindrical lens 2 by the same distance (T11).
[0034]
When a beam waist position in the main scanning direction is detected in the process of a series of control from T1 to T11 (T1), if a beam waist position in the main scanning direction cannot be detected (T2), a pulse motor (PM) To drive the main cylindrical lens (CYL) 3 to the original position (initial position) (T14), report that it is abnormal (T16), and terminate the control. . Similarly, when the beam waist position in the sub-scanning direction is detected (T5), if the beam waist position in the sub-scanning direction cannot be detected (T6), driving means (not shown) such as a pulse motor (PM) Is driven to move the sub-cylindrical lens (CYL) 2 to the original position (initial position) (T15), the abnormality is notified (T16), and the control is terminated.
Further, after performing a series of control of T1 to T11, the beam pitch is detected again by the sub-scanning pitch measuring unit 11 (T12), and this detected value of the beam pitch is compared with a set value (T13). If the detected value is not deviated from the set value, the control is terminated assuming that appropriate control has been performed, but if the detected value of the beam pitch deviates from the set value, it is reported that there is an abnormality (T16). End control. Note that the error notification (T16) is performed by, for example, a display device provided in an operation unit of the image forming apparatus.
[0035]
As described above, in the control method shown in FIG. 13, if the beam waist position in the main scanning direction or the sub-scanning direction cannot be detected, the main cylindrical lens 3 or the sub-cylindrical lens 2 is moved to the original position, which is abnormal. When the beam pitch after pitch adjustment is not a predetermined pitch, it is reported that there is an abnormality. Therefore, even if an abnormality occurs in the control systems 9 to 12, the beam diameter and the beam pitch are set values. It is possible to prevent the output from continuing with a further shift.
[0036]
【The invention's effect】
  As described above, in the optical scanning device according to claim 1,Scan multiple light beams at once,The light beam is detected, the beam diameters in the main scanning direction and the sub scanning direction are measured based on the beam detection signal, and the beam diameters in the main scanning direction and the sub scanning direction are controlled.At the same time, the beam pitch is measured based on the beam detection signal, and the pitch is controlled to be a predetermined pitch.A stable and good beam spotAnd pitchCan be obtained.
  More specifically, in the optical scanning device according to the first aspect, the main cylindrical lens and the sub cylindrical lens for adjusting the beam diameter in the main scanning direction and the sub scanning direction are arranged for the beam diameter control in the main scanning direction and the sub scanning direction. Then, by moving each cylindrical lens in the optical axis direction and controlling the beam diameter, the beam diameters in the main and sub-scanning directions can be easily controlled.
  In the optical scanning device according to claim 1, the main cylindrical lens and the sub-cylindrical lens are sequentially moved from a predetermined position, and the beam diameter is measured by the beam diameter measuring means. From the obtained series of measured values, By detecting the beam waist position, which is the position where the beam is squeezed to the maximum, a good beam diameter can be stably obtained even if there is an environmental change.
  More specifically, in the optical scanning device according to claim 1, when the beam diameter and the beam pitch are controlled, the beam waist position in the main scanning direction is detected after detecting the beam waist position in the main scanning direction. Move the main cylindrical lens to the position, then detect the beam waist position in the sub-scanning direction, then move the sub-cylindrical lens to the position where the beam waist position in the main scanning direction was detected, and then detect the beam pitch By moving the light source unit and the sub-cylindrical lens by the same distance so as to obtain an appropriate beam pitch, it is possible to stably obtain a good beam diameter and beam pitch even when there is an environmental change.
[0038]
  Claim2In the described optical scanning device, the claim1'sIn addition to the configuration, for detecting the light beam, the edge of the detection unit is parallel to the sub-scanning direction,In the sub-scanning directionNon-parallelIs set to a predetermined tilt angle that does not include a right angle.By using the sides, the beam diameters in the main scanning direction and the sub-scanning direction can be measured.
  Claims3In the above-described optical scanning device, the first or second aspect is described.2In addition to the configuration, the beam diameter can be accurately measured by using one sensor for detecting the light beam.
  Claims4In the above-described optical scanning device, the first or second aspect is described.2In addition to the configuration, the beam diameter can be measured with a simple circuit by using two or more sensors for detecting the light beam.
[0039]
  Claim5In the described optical scanning device, claims 1 to4In addition to any one of the configurations, the beam diameter measurement is performed by differentiating the beam detection signal with respect to time, measuring the peak value of the differentiated signal, and making it correspond to the beam diameter. It can be measured.
  Claims6In the described optical scanning device, claims 1 to4In addition to any one of the configurations, the beam diameter measurement is performed by noise differentiation with a simple circuit by differentiating the beam detection signal with respect to time and measuring the time exceeding a certain threshold of the differentiated signal to correspond to the beam diameter. The beam diameter can be measured with less influence.
[0042]
  Claim7In the described optical scanning device, the claimAny one of claims 1 to 6In addition to the above configuration, if the beam waist position cannot be detected, the cylindrical lens is moved to the original position to report that it is abnormal, or abnormal when the pitch after pitch adjustment is not a predetermined pitch. By performing at least one of reporting this, even when an abnormality occurs in the control system, it is possible to prevent the output from continuing with the beam diameter and beam pitch deviating from the set values.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 Claim2,3It is a figure which shows one Example, Comprising: It is a figure which shows an example of the beam detector which comprises a light beam detection part, and its detection signal.
3 is a diagram showing an example of a circuit provided in a beam diameter measuring unit, and is a block diagram showing a circuit for obtaining P1 and P2 shown in FIG.
4 is a diagram showing another example of a circuit provided in the beam diameter measuring unit, and is a block diagram showing a circuit for obtaining T1 and T2 shown in FIG.
FIG. 52,4It is a figure which shows one Example, Comprising: It is a figure which shows an example of the beam detector which comprises a light beam detection part, and its detection signal.
6 is a diagram showing an example of a circuit provided in a beam diameter measuring unit, and is a block diagram showing a circuit for obtaining P1 and P2 shown in FIG.
7 is a diagram showing an example of a circuit provided in the beam diameter measuring unit, and is a block diagram showing a circuit for obtaining the TPD shown in FIG. 5. FIG.
8 is a diagram showing an example of a circuit provided in a beam diameter measuring unit, and is a block diagram showing a circuit for obtaining T1 and T2 shown in FIG.
9 is a diagram illustrating an example of a detection signal when a beam pitch in the sub-scanning direction is detected using the beam detector having the configuration illustrated in FIG.
10 is a diagram illustrating an example of a detection signal when a beam pitch in the sub-scanning direction is detected using the beam detector having the configuration illustrated in FIG.
FIG. 11 Claim1It is a figure which shows one Example, It is explanatory drawing of the method of detecting a beam waist position and moving a cylindrical lens to the detected position.
FIG. 12 Claim1It is a figure which shows one Example, and is a flowchart which shows the control method of a beam diameter and a beam pitch.
FIG. 13 claims7It is a figure which shows one Example, and is a flowchart which shows the control method of the beam diameter and beam pitch including the function of an error notification.
[Explanation of symbols]
1 Light source unit (LDU)
2 Deputy Cylindrical Lens
3 Main cylindrical lens
4 Polygon mirror (optical deflector)
5 fθ lens
6 Folding mirror
7 Toroidal lens
8 Light beam detector (beam detector)
9 Beam diameter measuring section
10 Beam diameter controller
11 Sub-scanning pitch measurement unit
12 Pitch controller
13 Photoconductor
13a Scanned surface (photosensitive surface)
61 Light beam detection mirror
81 Sensor (PD) having sides parallel to and non-parallel to the sub-scanning direction
82 Sensor (PD1) having sides parallel to the sub-scanning direction
83 Sensor (PD2) having sides non-parallel to sub-scanning direction
91 Amplifier (AMP)
92 Differentiator
93 Inverting amplifier
94 Switching circuit
95 Peak hold circuit
96 AD converter
97 Comparator
98 counter

Claims

A light source unit that emits a plurality of light beams, a scanning optical system that deflects the plurality of light beams emitted from the light source unit, condenses them on the surface to be scanned, and scans in the main scanning direction, and scans by the scanning optical system A light beam detecting means for detecting a plurality of light beams, a beam diameter measuring means for measuring a beam diameter in the main scanning direction and the sub-scanning direction based on a beam detection signal from the light beam detecting means, and the light beam A sub-scanning pitch measuring unit that measures the pitch of a plurality of light beams in the sub-scanning direction based on a beam detection signal from the detecting unit, and a beam that controls a beam diameter in the main scanning direction and the sub-scanning direction on the surface to be scanned In an optical scanning device having a configuration including a diameter control means and a pitch control means for controlling the pitch in the sub-scanning direction ,
The beam diameter control means in the main scanning direction and the sub-scanning direction includes a main cylindrical lens and a sub-cylindrical lens that adjust beam diameters in the main scanning direction and the sub-scanning direction, respectively, and each cylindrical lens moves in the optical axis direction. The beam diameter is controlled by moving the main cylindrical lens and the sub-cylindrical lens sequentially from a predetermined position, and measuring the beam diameter with the beam diameter measuring means. Is to detect the beam waist position, which is the position where is narrowed to the maximum,
When controlling the beam diameter and the beam pitch, the main cylindrical lens is sequentially moved from a predetermined position, the beam diameter is measured by the beam diameter measuring means, and the beam in the main scanning direction is obtained from the obtained series of measured values. After detecting the beam waist position in the main scanning direction, which is the position where the beam is squeezed to the maximum, the main cylindrical lens is moved to the position where the beam waist position in the main scanning direction is detected, and then the sub cylindrical lens Are sequentially moved from a predetermined position, the beam diameter is measured by the beam diameter measuring means, and the beam in the sub-scanning direction is the position where the beam in the sub-scanning direction is squeezed to the maximum from the series of measured values obtained. After detecting the waist position, the sub-cylindrical lens is moved to the position where the beam waist position in the sub-scanning direction is detected. So, then the optical scanning apparatus characterized by moving the light source unit and the auxiliary cylindrical lens as to detect the beam pitch becomes proper beam pitch by the same distance.

The optical scanning device according to claim 1,
The light beam detecting means includes a side where the edge of the detection unit is parallel to the sub-scanning direction and a side that is not parallel to the sub-scanning direction and does not include a right angle and is set to a predetermined inclination angle. An optical scanning device.

The optical scanning device according to claim 1 or 2,
An optical scanning device characterized in that the detection section of the light beam detection means is constituted by a single sensor .

The optical scanning apparatus according to claim 1 or claim 2 Symbol placement,
An optical scanning device characterized in that the detection section of the light beam detection means is composed of two or more sensors.

In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4 ,
The beam diameter measurement in the beam diameter measuring means is performed by differentiating the beam detection signal from the light beam detecting means with respect to time and measuring the peak value of the differentiated signal to correspond to the beam diameter .

In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4 ,
The beam diameter measurement in the beam diameter measuring means is characterized in that a beam detection signal from the light beam detecting means is time-differentiated, and a time equal to or greater than a certain threshold value of the differentiated signal is measured to correspond to the beam diameter. Optical scanning device.

In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 6 ,
If the beam waist position cannot be detected, move the cylindrical lens to the original position and report that it is abnormal or notify that it is abnormal when the pitch after pitch adjustment is not a predetermined pitch An optical scanning device that performs at least one of the above .