JP4081973B2 - Optical scanning device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置に係り、より詳しくは、２次元に配置された複数の発光素子を有する光源を用いて光走査する光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、複数の半導体レーザを２次元状に配置したレーザアレイを光源とした光走査装置が考案されている（例えば、特開平５−２９４００５号公報）。
【０００３】
一般的な光走査装置に用いられる単一の半導体レーザとしては、図１５に示すように、ｎ側電極２００、基板２０２、活性層２０６、クラッド層２０４、ｐ側電極２０８が層状に積み重ねられて構成された端面発光型半導体レーザが広く用いられているが、図１６に示すように、ｎ側電極２１０、基板２１２、半導体多層膜２１４、絶縁膜２１６、ｐ側電極２１８によって構成された面発光型半導体レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting diode Laser：所謂ＶＣＳＥＬ）を用いることによって、多数の半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）を基板上に自由に２次元配置することができるため、複数本のレーザビームを射出可能な光源を低コストで得ることができる。なお、光走査装置では、微少なビームスポットを得るために、シングルモード発振（単一波長での発振）が一般に要求されるが、ＶＣＳＥＬでは発光出力が小さい傾向がある。
【０００４】
ところで、光走査装置では一般に、主走査開始の際のレーザ光が入射されるように配置された光検出器によって走査ビーム（レーザビーム）を検知し、該検知のタイミングに応じて走査開始信号（以下、「ＳＯＳ信号」という）を生成しており、生成したＳＯＳ信号を基準として主走査を行っている。
【０００５】
ここで、上記光検出器としては、図１７に示すように、入射光量に応じた電流を流すフォトダイオードＰＤ、入力された電流を増幅してＩ（電流）／Ｖ（電圧）変換する増幅器ＯＰ、しきい値を示す電圧を発生するしきい値電源ＳＰ、及び増幅器ＯＰとしきい値電源ＳＰの各出力電圧を比較する比較器ＣＰによって構成されたものが広く用いられている。この光検出器では、図１８に示すように、増幅器ＯＰの出力電圧がしきい値電圧以上になったときにＳＯＳ信号がハイレベルとなる。
【０００６】
このような光検出器をＳＯＳ信号の生成手段として適用すると共に、複数のＶＣＳＥＬが２次元配置されて構成された光源を用いた光走査装置では、レーザビームの２次元配置が近接している場合に、全レーザビームを点灯させたままで光検出器を走査すると、図１９に示すように、各ビーム間における増幅器ＯＰの出力電圧が下がりきらず、しきい値電圧近傍の電圧になってしまうと、ＳＯＳ信号は、同図におけるＳＯＳ信号１のように単一の矩形波状となったり、ＳＯＳ信号２のようにレーザビーム毎に立ち下がる矩形波状となったりして、安定したＳＯＳ信号を得ることができない、という問題があった。
【０００７】
この問題は、しきい値電圧を上げるか、又は下げることで理論的には対策が可能であるが、この場合には、しきい値電圧を上げ過ぎても下げ過ぎてもノイズの影響が大きくなり、誤作動が発生し易くなる、という新たな問題が発生する。
【０００８】
これに対し、ＶＣＳＥＬを１つのみ点灯させて光検出器を走査する方法も考えられるが、ＶＣＳＥＬは前述のように光量が比較的小さいため、増幅器ＯＰの出力電圧がしきい値電圧を超えないことがあり、ＳＯＳ信号が出力されない可能性がある。
【０００９】
また、この場合、しきい値電圧を下げればＳＯＳ信号の生成は可能となるものの、この場合は電気ノイズの影響を受け易くなり、誤作動が発生し易くなる、という新たな問題が発生する。
【００１０】
ところで、通常、半導体レーザを光源とした光走査装置を用いて画像を形成する画像形成装置では、画像の濃度を所定レベルとするために、レーザビームの光量が所定量となるように光量制御（Auto Power Control：所謂ＡＰＣ）を行っている。
【００１１】
ここで、画像形成速度の高速化を目的として複数の半導体レーザがアレイ状に配置されて構成された光源によって光走査を行う光走査装置を適用した場合、各半導体レーザ毎にＡＰＣする必要があるため、ＡＰＣに要する時間が著しく長くなる、という問題があった。
【００１２】
この問題を解決するために、本発明の出願人によって提案された特開平８−２６４８７３号公報に記載の技術では、制御対象とする全ての半導体レーザを同時点灯させた状態で全体光量（総光量）を光量検出手段によって検出し、該検出によって得られた全体光量が所定量となるようにフィードバック制御することによって、制御対象とする全ての半導体レーザの射出光量が一定光量となるように一括して制御していた。なお、この技術では、光源を構成する各半導体レーザの発光特性に応じて予め各半導体レーザの発光強度をバランスさせる光強度バランス調整手段が備えられており、該光強度バランス調整手段によって予め各半導体レーザの発光強度のばらつきがなくなるように調整している。
【００１３】
しかしながら、上記特開平８−２６４８７３号公報に記載の技術では、２次元配置の光源により、感光体上に形成される複数のビームスポットの間隔が、光走査線の方向に対して離れている場合に、上記光量検出手段の検出部において各半導体レーザによるビームスポットが重ならない場合があり、この場合には上記光量検出手段によって検出される光量が制御対象とする半導体レーザの全体光量とはならず、この結果として高精度な光量制御を行うことができない、という問題があった。
【００１４】
この問題を回避するためには、検出部の面積が大きな光量検出手段を適用する方法もあるが、この場合には光量検出手段にかかるコストが高くなると共に、装置サイズが大きくなる、という新たな問題が発生する。
【００１５】
一方、特開平９−２３０２５９号公報には、１つの受光センサによる光検出結果に基づいて、ＳＯＳ信号の生成及びＡＰＣの双方を行う技術が記載されている。
【００１６】
この技術では、半導体レーザ光源の複数の発光点から射出したレーザ光を、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズを透過させた後にポリゴンミラーによって反射偏向し、走査レンズを透過させた後に感光体ドラムに照射する。また、この技術では、上記走査レンズと上記感光体ドラムとの間のレーザ光が走査開始する位置に同期検知用ミラーを配置すると共に、該同期検知用ミラーの光反射方向に受光センサを配置しており、受光センサによってレーザ光が受光された際に当該受光センサから出力される電気出力を利用して、複数の発光点から射出したレーザ光の各々について、ＳＯＳ信号の生成とＡＰＣの双方を順次行っていた。
【００１７】
しかしながら、この技術における半導体レーザ光源をＶＣＳＥＬによって構成した場合には、前述のようにＶＣＳＥＬは光量が低いため、受光センサによる１ビームのみの受光結果に基づくＡＰＣでは、高精度なＡＰＣを行うことができない、という問題があった。
【００１８】
本発明は上記各問題を解消するために成されたものであり、安定した走査開始信号等の同期信号を得ることができる光走査装置を提供することを第１の目的とし、高精度に光量制御を行うことができる光走査装置を提供することを第２の目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１記載の光走査装置は、２次元に配置された複数の発光素子を有する光源と、前記光源から射出され被走査面上を走査するように偏向手段によって偏向された光ビームを、前記光ビームの走査範囲内の特定の位置で検知可能とされた光センサと、前記光センサの受光エネルギー量に応じて信号レベルが変化する同期信号を生成する生成手段と、前記複数の発光素子の点灯を制御する制御手段と、を含み、前記光源の発光素子が、射出した光ビームによって前記被走査面上に形成される光スポットの走査方向に沿った位置が互いに略等しい位置に配置された複数の発光素子毎に発光素子群として複数の群にグループ分けされており、前記制御手段が、前記複数の群のうちの一つの発光素子群における複数の発光素子を、該複数の発光素子から射出された光ビームが前記光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させ、前記生成手段が、前記制御手段が点灯制御した前記複数の発光素子から前記光センサが受光した受光エネルギー量に応じて前記一つの発光素子群に対応する同期信号を生成することを特徴としている。
【００２０】
請求項１記載の光走査装置によれば、２次元に配置された複数の発光素子を有する光源から射出され被走査面上を走査するように偏向手段によって偏向された光ビームが、光ビームの走査範囲内の特定の位置で光センサによって検知され、該光センサの受光エネルギー量に応じて信号レベルが変化する同期信号が生成手段によって生成され、複数の発光素子の点灯が制御手段によって制御される。
【００２１】
なお、上記発光素子には、ＶＣＳＥＬ、端面発光型半導体レーザ等の半導体レーザや、発光ダイオード等が含まれる。また、上記偏向手段には、ポリゴンミラーやガルバノメータミラー等の機械式光偏向器や、音響光学偏向器、電気光学偏向器等が含まれる。また、上記光センサには、フォトダイオード、フォトトランジスタ等の全ての光電変換素子が含まれる。更に、上記同期信号には、走査開始信号や走査終了信号等の、走査の同期をとるために用いられる全ての信号が含まれる。
【００２２】
ここで、請求項１に記載の光走査装置では、光源の発光素子が、射出した光ビームによって前記被走査面上に形成される光スポットの走査方向に沿った位置が互いに略等しい位置に配置された複数の発光素子毎に発光素子群として複数の群にグループ分けされており、前記複数の群のうちの一つの発光素子群における複数の発光素子が、該複数の発光素子から射出された光ビームが前記光センサの受光面を横切る期間に制御手段によって各々点灯される。これによって、光センサの受光面には、上記複数の発光素子の各々から射出された光ビームが略同時に重ね合わされた状態で入射されることになり、発光素子が単独で点灯された状態で光ビームが入射される場合に比較して、光センサの受光エネルギー量を大きくすることができる。
そして、前記制御手段が点灯制御した前記複数の発光素子から前記光センサが受光した受光エネルギー量に応じて前記一つの発光素子群に対応する同期信号が生成手段によって生成される。
【００２３】
このように、請求項１に記載の光走査装置によれば、光源の発光素子が、射出した光ビームによって被走査面上に形成される光スポットの走査方向に沿った位置が互いに略等しい位置に配置された複数の発光素子毎に発光素子群として複数の群にグループ分けされており、前記複数の群のうちの一つの発光素子群における複数の発光素子を、該複数の発光素子から射出された光ビームが光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させ、点灯制御した複数の発光素子から光センサが受光した受光エネルギー量に応じて前記一つの発光素子群に対応する同期信号を生成しているので、光センサの受光エネルギー量を大きくすることができ、この結果として安定した同期信号を得ることができる。
【００２４】
また、請求項２記載の光走査装置は、請求項１記載の発明において、前記生成手段は、前記同期信号として、前記光センサの受光エネルギー量が所定レベル以上の期間と該所定レベル未満の期間とで信号レベルが相違する信号を生成し、前記複数の発光素子は、該複数の発光素子を全て点灯させたときの前記光センサの受光面上での複数本の光ビームの合成エネルギー分布が、前記走査方向に沿った個々の光ビームのビーム中心の間に相当する箇所に前記所定レベル未満となる部分を生じない分布となるように選択されていることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項２記載の光走査装置によれば、生成手段により、請求項１記載の同期信号として、光センサの受光エネルギー量が所定レベル以上の期間と該所定レベル未満の期間とで信号レベルが相違する信号が生成される。
【００２６】
ここで、請求項２記載の光走査装置では、請求項１記載の発明における複数の発光素子が、該複数の発光素子を全て点灯させたときの光センサの受光面上での複数本の光ビームの合成エネルギー分布が、走査方向に沿った個々の光ビームのビーム中心の間に相当する箇所に上記所定レベル未満となる部分を生じない分布となるように選択されている。
【００２７】
従って、選択された複数の発光素子から光センサの受光面に入射される光ビームの合成エネルギー分布を、走査方向に沿った個々の光ビームのビーム中心の間に相当する箇所では、確実に上記所定レベル以上とすることができるので、個々の光ビームのビーム中心の間に相当する期間内においては同期信号の信号レベルが変化しないようにすることができる。
【００２８】
このように、請求項２に記載の光走査装置によれば、同期信号として、光センサの受光エネルギー量が所定レベル以上の期間と該所定レベル未満の期間とで信号レベルが相違する信号を生成すると共に、請求項１記載の発明の複数の発光素子を、該複数の発光素子を全て点灯させたときの光センサの受光面上での複数本の光ビームの合成エネルギー分布が、走査方向に沿った個々の光ビームのビーム中心の間に相当する箇所に上記所定レベル未満となる部分を生じない分布となるように選択されているものとしているので、個々の光ビームのビーム中心の間に相当する期間内においては同期信号の信号レベルが変化しないようにすることができ、この結果として安定した同期信号を得ることができる。
【００２９】
また、請求項３記載の光走査装置は、請求項１記載の発明において、前記生成手段は、前記同期信号として、前記光センサの受光エネルギー量が所定レベル以上の期間と該所定レベル未満の期間とで信号レベルが相違する信号を生成し、任意の１つの発光素子群を構成する全ての発光素子を点灯させたときの前記光センサの受光面上での各光ビームの合成エネルギー分布が、前記走査方向に沿った個々の光ビームのビーム中心の間に相当する箇所に前記所定レベル未満となる部分を生じない分布となり、かつ、任意の２つの発光素子群を構成する全ての発光素子を点灯させたときの前記光センサの受光面上での各光ビームの合成エネルギー分布が、一方の発光素子群に属する光ビーム群の前記走査方向に沿った中心と、他方の発光素子群に属する光ビーム群の前記走査方向に沿った中心と、の間に相当する箇所に前記所定レベル未満となる部分が生じる分布となるように、前記光源の発光素子が複数の発光素子群にグループ分けされており、前記制御手段は、前記同期信号の生成に用いる発光素子として個々の発光素子群毎に予め選択された複数の発光素子を、該複数の発光素子から射出された光ビームが前記光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させることを特徴とするものである。
【００３０】
請求項３記載の光走査装置によれば、生成手段により、請求項１記載の同期信号として、光センサの受光エネルギー量が所定レベル以上の期間と該所定レベル未満の期間とで信号レベルが相違する信号が生成される。
【００３１】
ここで、請求項３記載の光走査装置では、任意の１つの発光素子群を構成する全ての発光素子を点灯させたときの光センサの受光面上での各光ビームの合成エネルギー分布が、走査方向に沿った個々の光ビームのビーム中心の間に相当する箇所に所定レベル未満となる部分を生じない分布となり、かつ、任意の２つの発光素子群を構成する全ての発光素子を点灯させたときの光センサの受光面上での各光ビームの合成エネルギー分布が、一方の発光素子群に属する光ビーム群の走査方向に沿った中心と、他方の発光素子群に属する光ビーム群の走査方向に沿った中心と、の間に相当する箇所に上記所定レベル未満となる部分が生じる分布となるように、光源の発光素子が複数の発光素子群にグループ分けされている。
【００３２】
更に、請求項３に記載の光走査装置では、制御手段により、同期信号の生成に用いる発光素子として個々の発光素子群毎に予め選択された複数の発光素子が、該複数の発光素子から射出された光ビームが光センサの受光面を横切る期間に各々点灯される。
【００３３】
この制御手段の作用によって生成手段により生成される同期信号は、各発光素子群に属する発光素子から射出された個々の光ビームの走査方向に沿ったビーム中心の間に相当する期間内においては、請求項２記載の発明と同様に信号レベルが変化しないようにすることができると共に、各発光素子群毎に分離された状態とすることができるので、各発光素子群毎に安定した同期信号を得ることができる。
【００３４】
このように、請求項３に記載の光走査装置によれば、同期信号として、光センサの受光エネルギー量が所定レベル以上の期間と該所定レベル未満の期間とで信号レベルが相違する信号を生成すると共に、任意の１つの発光素子群を構成する全ての発光素子を点灯させたときの光センサの受光面上での各光ビームの合成エネルギー分布が、走査方向に沿った個々の光ビームのビーム中心の間に相当する箇所に上記所定レベル未満となる部分を生じない分布となり、かつ、任意の２つの発光素子群を構成する全ての発光素子を点灯させたときの光センサの受光面上での各光ビームの合成エネルギー分布が、一方の発光素子群に属する光ビーム群の走査方向に沿った中心と、他方の発光素子群に属する光ビーム群の走査方向に沿った中心と、の間に相当する箇所に所定レベル未満となる部分が生じる分布となるように、光源の発光素子が複数の発光素子群にグループ分けされており、かつ同期信号の生成に用いる発光素子として個々の発光素子群毎に予め選択された複数の発光素子を、該複数の発光素子から射出された光ビームが光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させているので、各発光素子群毎に安定した同期信号を得ることができる。
【００３５】
一方、上記第１の目的及び上記第２の目的を達成するために、請求項４記載の光走査装置は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記光センサが、更に、前記光源から射出された光ビームの光量を検出し、前記光センサによって検出された光量が所定値となるように、前記光源から射出される光ビームの光量を制御する光量制御手段を更に備えている。
【００３６】
請求項４に記載の光走査装置によれば、２次元に配置された複数の発光素子を有する光源から射出された光ビームの光量が光センサによって検出され、該検出された光量が所定値となるように、光量制御手段によって光源から射出される光ビームの光量が制御される。
【００３９】
したがって、請求項４に記載の光走査装置によれば、光センサからの出力信号レベルを大きくすることができ、この結果として高精度に光量制御を行うことができる。
【００４６】
また、請求項５記載の光走査装置は、請求項４記載の発明において、前記複数の発光素子は、個々の発光素子を単独で点灯させたときに前記光センサの受光量に応じて該光センサから出力される信号のレベルが略最大となる期間の少なくとも一部が、前記複数の発光素子を各々点灯させたときに互いに重なるように選択されていることを特徴とするものである。
【００４７】
請求項６記載の光走査装置によれば、複数の発光素子を、個々の発光素子を単独で点灯させたときに光センサの受光量に応じて該光センサから出力される信号のレベルが略最大となる期間の少なくとも一部が、当該複数の発光素子を各々点灯させたときに互いに重なるように選択している。
【００４８】
これによって、光センサによって検出される光量を上記複数の発光素子の各々から射出された光ビームの光量の総和に略等しくすることができ、高精度に光量制御を行うことができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る光走査装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００５０】
〔第１実施形態〕
まず、図１を参照して、本第１実施形態に係る光走査装置１０の構成について説明する。同図に示すように、本第１実施形態に係る光走査装置１０は、複数のＶＣＳＥＬ１６Ａが２次元状に配置されたＶＣＳＥＬアレイ１６を備えており、ＶＣＳＥＬアレイ１６の光射出側には、コリメータレンズ３６、シリンドリカルレンズ３８、ポリゴンミラー４０が順に配置されており、更に、ポリゴンミラー４０の光偏向側には、ｆθレンズ４４、及び感光体４６が順に配置されている。
【００５１】
ＶＣＳＥＬアレイ１６から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ３６によって略平行光とされ、シリンドリカルレンズ３８によって副走査方向に集束されてポリゴンミラー４０の反射面へ結像される。そして、ポリゴンミラー４０の回転によって偏向されて、ｆθレンズ４４を介して感光体４６上に結像される。なお、ポリゴンミラー４０の矢印Ａ方向への回転によって主走査が行われ、感光体４６の矢印Ｂ方向への回転によって副走査が行われる。
【００５２】
一方、感光体４６の近傍で、かつレーザ光による主走査開始位置には反射ミラー４８が設けられ、更に該反射ミラー４８の反射方向にはフォトダイオードによって構成されたＳＯＳ検知用光センサ５０が設けられており、主走査開始の際のレーザ光がＳＯＳ検知用光センサ５０に入射されるようになっている。そして、レーザ光のＳＯＳ検知用光センサ５０への入射に応じて、後述するＳＯＳ信号検知用光検知器５２（図３も参照）によりＳＯＳ信号が生成される構成である。
【００５３】
なお、本実施の形態におけるＳＯＳ信号検知用光検知器５２は、図１７に示した光検出器と同様の構成とされたものである。ここで、図１７におけるフォトダイオードＰＤが本実施の形態のＳＯＳ検知用光センサ５０に対応している。
【００５４】
本第１実施形態に係る光走査装置１０では、一例として図２に示すように、感光体４６上に形成されるビームスポットの光走査方向（主走査方向）位置が略等しいレーザビームを射出するＶＣＳＥＬ群（以下、「ＳＯＳ検知グループ」という）を点灯させた状態で、ＳＯＳ検知用光センサ５０を走査し、該走査に応じたＳＯＳ検知用光センサ５０からの出力に応じてＳＯＳ信号を生成する。なお、本実施形態における上記「光走査方向位置が略等しいレーザビームを射出するＳＯＳ検知グループ」の定義は次の通りである。
【００５５】
当該ＳＯＳ検知グループを構成するＶＣＳＥＬ１６Ａを全て点灯した場合に、光走査方向に対するＳＯＳ検知用光センサ５０上での合計露光エネルギープロファイルと、ＳＯＳ信号検知用光検知器５２の検知しきい値（図１７におけるしきい値電源ＳＰの電圧が示すしきい値）に相当するエネルギーレベルとが２点のみで交差する。
【００５６】
これによって、ＳＯＳ検知グループに属するＶＣＳＥＬを全て点灯させたときのＳＯＳ検知用光センサ５０の受光面上での各光ビームの合成エネルギー分布を、光走査方向に沿った個々の光ビームのビーム中心の間に相当する箇所に上記検知しきい値に相当するエネルギーレベル未満となる部分が生じない分布とすることができる。
【００５７】
このとき、図２（Ａ）に示すように、各ビームの光走査方向位置が完全には揃っていなくても、図２（Ｂ）に示すように、上記の定義を満たすグループであればＳＯＳ検知グループとして構わない。
【００５８】
ここで、感光体４６上におけるビームスポットの位置ずれの要因として、ＶＣＳＥＬアレイ１６上の発光点間隔誤差と、光走査装置１０の光学部材の特性誤差及び取付位置誤差が考えられる。
【００５９】
しかしながら、ＶＣＳＥＬアレイ１６は半導体プロセスによって作成するため、ＶＣＳＥＬアレイ１６上の発光点間隔誤差はサブμｍ以下となり、問題とはならない。また、光走査装置１０の光学部材の特性誤差及び取付位置誤差についても、各光学部材の適正な設計及び製造を行ったうえで、取付位置を調整するための機構を設けていれば、ある程度の位置ずれはあるものの、ほぼ計算通りのビームスポット位置を得ることができる。
【００６０】
このため、図２（Ａ）に示すような１グループ（Ｇ１グループ）のみをＳＯＳ検知グループとしてＳＯＳ信号の生成を行う場合には、当該ＳＯＳ検知グループとは主走査方向にオフセットしている他のグループ（ここでは、Ｇ２グループ及びＧ３グループ）のレーザビームの点灯タイミングを、生成したＳＯＳ信号を基準として導出したタイミングに対して設計上のビーム位置オフセットを補正するように、次の（１）式で求められるタイミング補正時間ＨＴを加算又は減算したタイミングとすることによって、本光走査装置１０を画像形成装置に適用した場合において、十分な品質の画像を得ることができる。
【００６１】
ＨＴ＝ＯＤ／ＳＳ ・・・（１）
但し、ＯＤは感光体４６上のビームスポットオフセット距離であり、ＳＳは感光体４６上のビームスポット走査速度である。
【００６２】
図３には、本第１実施形態に係る光走査装置１０における露光制御部９０の構成が示されている。なお、ここでは、ＶＣＳＥＬアレイ１６におけるＶＣＳＥＬの構成が、図２（Ａ）に示すビームスポットに対応する構成、すなわち、主走査方向に直交する副走査方向に沿った直線上に略等間隔で３つのＶＣＳＥＬが配置されて構成された３つのＶＣＳＥＬ群が、主走査方向に沿って、各ＶＣＳＥＬの副走査方向位置が互いにずれるように配置された構成とされると共に、各ＶＣＳＥＬ群をＧ１グループ、Ｇ２グループ、Ｇ３グループとし、Ｇ１グループのみのＶＣＳＥＬ群からのレーザビームによってＳＯＳ信号を生成する場合について説明する。
【００６３】
図３に示すように、本第１実施形態に係る露光制御部９０は、ＳＯＳ信号検知用光検知器５２、ビデオ信号出力回路６０及びＶＣＳＥＬ駆動回路７０を含んで構成されている。
【００６４】
ＳＯＳ信号検知用光検知器５２は、前述のように、図１７に示した光検出器と同様の構成とされたものである。
【００６５】
また、ビデオ信号出力回路６０は、発振器６２、クロック位相同期回路６４、カウンタ回路６６、タイミング回路６８、複数のビデオメモリＭＧ１−１〜ＭＧ３−３、及びＳＯＳ検知グループ点灯制御回路６９を含んで構成されている。なお、ビデオメモリＭＧ１−１〜ＭＧ１−３がＧ１グループに属する各ＶＣＳＥＬに対応するものであり、ビデオメモリＭＧ２−１〜ＭＧ２−３がＧ２グループに属する各ＶＣＳＥＬに対応するものであり、ビデオメモリＭＧ３−１〜ＭＧ３−３がＧ３グループに属する各ＶＣＳＥＬに対応するものである。
【００６６】
ＳＯＳ検知グループ点灯制御回路６９は、反射ミラー４８にレーザビームが入射できる時間帯に渡って、ＶＣＳＥＬ駆動回路７０に対してＳＯＳ検知グループ（本実施形態ではＧ１グループ）に属する全てのＶＣＳＥＬを点灯させることができる信号を出力する。これによって、ＳＯＳ検知用光センサ５０にＳＯＳ検知グループに属するＶＣＳＥＬから射出された複数のレーザビームが入射され、該複数のレーザビームの光量レベルに応じたＳＯＳ信号（図４も参照）がＳＯＳ信号検知用光検知器５２によって生成される。
【００６７】
また、ビデオ信号出力回路６０では、ＳＯＳ信号検知用光検知器５２によって生成されたＳＯＳ信号と、発振器６２によって生成されたクロック信号がクロック位相同期回路６４に入力され、ＳＯＳ信号の立ち上りタイミングに同期したビデオクロック信号が出力される。
【００６８】
カウンタ回路６６にはＳＯＳ信号とビデオクロック信号が入力され、カウンタ回路６６ではＳＯＳ信号の立ち上りからの経過時間としてビデオクロックの数がカウントされ、カウント値を示すカウント信号がタイミング回路６８に出力される。
【００６９】
タイミング回路６８では、カウンタ回路６６から入力されているカウント信号に基づいて、図４に示す時間Ｔ０が経過した時点でハイレベルとなり、予め定められたビデオ信号読み出し許可時間の経過後にローレベルとなるＬＳ１信号を生成して出力する。
【００７０】
ビデオメモリＭＧ１−１〜ＭＧ３−３は各々ＦＩＦＯ（First-In First-Out）メモリで構成されており、画像データを基に、図示しないビデオ信号処理装置によって変換されたＶＣＳＥＬ各ビーム点灯用のビデオ信号を記憶しておく。
【００７１】
ＬＳ１信号がハイレベルになると、図２（Ａ）に示されるＧ１グループのＶＣＳＥＬに対応するビデオメモリＭＧ１−１〜ＭＧ１−３に読み出し許可信号として入力され、ビデオメモリＭＧ１−１〜ＭＧ１−３からビデオクロック信号に同期してＧ１グループに属するＶＣＳＥＬに対するビデオ信号ＳＧ１−１〜ＳＧ１−３が出力され、各ビデオ信号がオンのときは、ＶＣＳＥＬ駆動回路７０が対応するＶＣＳＥＬを点灯させる。
【００７２】
ここで、図２（Ａ）におけるＧ２グループ及びＧ３グループに属するＶＣＳＥＬの点灯タイミングは、Ｇ１グループに属するＶＣＳＥＬの点灯タイミングに対し、各々図２（Ａ）に示されるオフセットＯＦ１及びオフセットＯＦ２の分だけ遅延させる必要がある。
【００７３】
ここで、各々の遅延時間は、図４に示すように、次の（２）式及び（３）式で求められる。
【００７４】
Ｇ２グループの遅延時間Ｔ１＝ＯＦ１／走査速度 ・・・（２）
Ｇ３グループの遅延時間Ｔ２＝ＯＦ２／走査速度 ・・・（３）
よって、所定の位置にＧ２グループ及びＧ３グループの各グループに属するＶＣＳＥＬのビームによって露光を行うために、ＬＳ１信号を遅延時間Ｔ１だけ遅延させたＬＳ２信号と、ＬＳ１信号を遅延時間Ｔ２だけ遅延させたＬＳ３信号をタイミング回路６８から出力し、各信号を‘Ｇ２グループのビデオメモリ読み出し許可信号’と、‘Ｇ３グループのビデオメモリ読み出し許可信号’として適用する。
【００７５】
そして、Ｇ１グループに属するＶＣＳＥＬの点灯手順と同様に、各ビデオ信号に対応したＶＣＳＥＬを点灯させる。
【００７６】
ＶＣＳＥＬアレイ１６が本発明の光源に、ＶＣＳＥＬ１６Ａが本発明の発光素子に、ＳＯＳ検知用光センサ５０が本発明の光センサに、ＳＯＳ信号検知用光検知器５２が本発明の生成手段に、ＳＯＳ検知グループ点灯制御回路６９が本発明の制御手段に、各々相当する。
【００７７】
以上詳細に説明したように、本第１実施形態に係る光走査装置では、ＳＯＳ信号の生成に用いるＶＣＳＥＬとして予め選択された、射出した光ビームによって被走査面上に形成されるビームスポットの走査方向に沿った位置が互いに略等しい複数のＶＣＳＥＬを、該複数のＶＣＳＥＬから射出された光ビームがＳＯＳ検知用光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させているので、ＳＯＳ検知用光センサの受光エネルギー量を大きくすることができ、この結果として安定したＳＯＳ信号を得ることができる。
【００７８】
また、本第１実施形態に係る光走査装置では、ＳＯＳ信号として、ＳＯＳ検知用光センサの受光エネルギー量が検知しきい値に相当するエネルギーレベル以上の期間と該エネルギーレベル未満の期間とで信号レベルが相違する信号を生成すると共に、ＳＯＳ検知グループに属するＶＣＳＥＬ群を、該ＶＣＳＥＬ群を全て点灯させたときのＳＯＳ検知用光センサの受光面上でのレーザビームの合成エネルギー分布が、走査方向に沿った個々のレーザビームのビーム中心の間に相当する箇所に上記検知しきい値に相当するエネルギーレベル未満となる部分を生じない分布となるように選択しているので、個々のレーザビームのビーム中心の間に相当する期間内においてはＳＯＳ信号の信号レベルが変化しないようにすることができ、この結果として安定したＳＯＳ信号を得ることができる。
【００７９】
なお、本第１実施形態では、ＳＯＳ検知グループを最も早いタイミングで光検知器を走査するグループとした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のグループとしても、タイミング回路６８の設定を適正化すれば問題はない。
【００８０】
また、本第１実施形態では、タイミング回路６８によるビデオメモリ読み出し許可信号の遅延をビデオクロック信号単位で行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アナログ素子やロジックゲートによる遅延を利用した微調整機構を備えることによって、より高精度にＧ２グループ及びＧ３グループに属するＶＣＳＥＬのビームスポット位置を制御することができる。
【００８１】
また、本第１実施形態では、Ｇ２グループ及びＧ３グループに対するＧ１グループとのビーム位置オフセットの補正を設計値に応じて行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定値に応じて行う形態とすることができることはいうまでもない。
【００８２】
なお、図２（Ｂ）に示すように、Ｇ１グループ、Ｇ２グループ、Ｇ３グループと各々を構成する複数のＶＣＳＥＬの間でもオフセットがある場合、各ビーム単位でタイミング調整を行う構成とすることによって、同様の対策が可能である。
【００８３】
〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、１つのグループに属するＶＣＳＥＬ群のみのレーザビームに基づいてＳＯＳ信号の生成を行い、各グループ間の位置ずれを、設計又は測定タイミング値に応じて補正する場合の一形態について説明したが、更に高精度にビームスポット位置を制御するためには、各グループで独立してＳＯＳ信号の生成を行い、ビデオ信号の同期を取る必要がある。本第２実施形態では、この場合の一形態について説明する。なお、本第２実施形態に係る光走査装置の全体構成は、上記第１実施形態に係る光走査装置１０（図１も参照)と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８４】
本第２実施形態に係る光走査装置１０では、図５に示すように、感光体４６上に形成されるビームスポットの配置位置に基づき複数のＶＣＳＥＬによって構成されるＳＯＳ検知グループを、次の条件を満足するように決定することによって、各ＳＯＳ検知グループ毎に独立してＳＯＳ信号を生成することができるようにしている。
【００８５】
すなわち、複数のＳＯＳ検知グループのなかの任意の１グループを構成する全てのＶＣＳＥＬを点灯した場合に、図２に示す状態と同様に、光走査方向（主走査方向）に対するＳＯＳ検知用光センサ５０上での合計露光エネルギープロファイルと、ＳＯＳ信号検知用光検知器５２の検知しきい値に相当するエネルギーレベルとが２点のみで交差する。
【００８６】
更に、図５に示すように、複数のＳＯＳ検知グループのなかの任意の２グループ（同図ではＧ１グループ及びＧ２グループ）を構成する全てのＶＣＳＥＬを点灯した場合に、上記合計露光エネルギープロファイルとＳＯＳ信号検知用光検知器５２の検知しきい値に相当するエネルギーレベルとが４点のみで交差し、かつ一方のグループの光走査方向中心と、他方のグループの光走査方向中心との間で、合計露光エネルギープロファイルと上記検知しきい値に相当するエネルギーレベルとが２点のみで交差する。
【００８７】
これによって、任意の１つのＳＯＳ検知グループに属する全てのＶＣＳＥＬを点灯させたときのＳＯＳ検知用光センサ５０の受光面上での各レーザビームの合成エネルギー分布を、走査方向に沿った個々のレーザビームのビーム中心の間に相当する箇所に上記検知しきい値に相当するエネルギーレベル未満となる部分を生じない分布とすることができ、かつ、任意の２つのＳＯＳ検知グループに属する全てのＶＣＳＥＬを点灯させたときのＳＯＳ検知用光センサ５０の受光面上での各レーザビームの合成エネルギー分布を、一方のＳＯＳ検知グループに属するレーザビーム群の走査方向に沿った中心と、他方のＳＯＳ検知グループに属するレーザビーム群の走査方向に沿った中心と、の間に相当する箇所に上記検知しきい値に相当するエネルギーレベル未満となる部分が生じる分布とすることができる。
【００８８】
このとき、各グループの主走査方向距離が接近していると、図６に示すように任意の２グループ（同図では、Ｇ１グループとＧ２グループ）に属するＶＣＳＥＬを点灯させた場合に、合計露光エネルギープロファイルとＳＯＳ信号検知用光検知器５２の検知しきい値が前述の条件を満たさないため、１走査中で各グループ毎に独立したＳＯＳ信号を検知することができない。この場合、ＶＣＳＥＬアレイ１６における主走査方向に対する各ＶＣＳＥＬの間隔を広くする、光学部材によって感光体４６上のビームスポット間隔を広くする等の対策が必要である。
【００８９】
なお、このように１走査中で各グループ毎に独立したＳＯＳ信号を検知できなくても、前述の条件を満足するグループのみでＳＯＳ信号を得て、得られたＳＯＳ信号のタイミングから所定タイミングだけずらすことによってＳＯＳ信号を検知できないグループのＳＯＳ信号を作成することも可能である。しかしながら、この場合には、本第２実施形態の本来の目的である、高精度に各グループのビームスポット位置を制御することはできなくなる。
【００９０】
図７には、本第２実施形態に係る光走査装置１０の露光制御部９０’の構成が示されている。なお、図７の図３と同様の部分については図３と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９１】
同図におけるビデオ信号出力回路６０’のＳＯＳ検知グループ点灯制御回路６９’は、反射ミラー４８にレーザビームが入射できる時間帯に渡って、ＶＣＳＥＬ駆動回路７０に対してＳＯＳ検知グループ（本実施形態ではＧ１〜Ｇ３グループ）に属する全てのＶＣＳＥＬを点灯させることができる信号を出力する。これによって、ＳＯＳ検知用光センサ５０に各ＳＯＳ検知グループに属するＶＣＳＥＬから射出された複数のレーザビームが入射され、該複数のレーザビームの光量レベルに応じた各ＳＯＳ検知グループに対応するＳＯＳ信号がＳＯＳ信号検知用光検知器５２によって生成される。
【００９２】
すなわち、複数グループによりＳＯＳ信号の検知を行う場合には、全ＶＣＳＥＬを同時、又は時系列に点灯させてＳＯＳ信号の検知を行うために、図８に示すようにＳＯＳ信号がグループ数と同数だけ生成される。そして、これらの複数のＳＯＳ信号を、Ｇ１グループ、Ｇ２グループ及びＧ３グループの各グループに対応するＳＯＳ１信号、ＳＯＳ２信号及びＳＯＳ３信号に分離する必要がある。
【００９３】
このため、本第２実施形態に係る光走査装置１０の露光制御部９０’におけるビデオ信号出力回路６０’では、上記第１実施形態におけるビデオ信号出力回路６０の構成に加えて、ＳＯＳカウント回路６１及びＳＯＳ分離回路６３を備えている。
【００９４】
ＳＯＳカウント回路６１は、ＳＯＳ信号検知用光検知器５２からＳＯＳ信号が入力されると所定タイミングの経過後に‘０’→‘１’→‘２’と順にカウントし、３番目のＳＯＳ信号が入力されたとき、又は初期状態では‘０’となる。
【００９５】
ＳＯＳ分離回路６３は、ＳＯＳカウント回路６１によるカウント値が‘０’でかつＳＯＳ信号が入力されたとき、所定時間だけＳＯＳ１信号をハイレベルにし、上記カウント値が‘１’でかつＳＯＳ信号が入力されたとき、所定時間だけＳＯＳ２信号をハイレベルにし、更に、上記カウント値が‘２’でかつＳＯＳ信号が入力されたとき、所定時間だけＳＯＳ３信号をハイレベルにする。
【００９６】
また、本第２実施形態のクロック位相同期回路６４’では、ＳＯＳ１信号、ＳＯＳ２信号、及びＳＯＳ３信号に各々同期したビデオクロック１信号、ビデオクロック２信号、及びビデオクロック３信号を生成する。
【００９７】
そして、ビデオクロック１信号、ビデオクロック２信号、及びビデオクロック３信号が各々入力されたカウンタ回路６６Ａ、６６Ｂ、及び６６Ｃと、各々対応するカウンタ回路６６Ａ、６６Ｂ、及び６６Ｃに接続されたタイミング回路６８Ａ、６８Ｂ、及び６８Ｃでは、各々図３に示されるカウンタ回路６６とタイミング回路６８と同様にしてＬＳ１信号、ＬＳ２信号、及びＬＳ３信号を生成する。
【００９８】
ＬＳ１信号、ＬＳ２信号、及びＬＳ３信号は、各々ＳＯＳ１信号、ＳＯＳ２信号、及びＳＯＳ３信号から各々図８に示される時間Ｔ０１、Ｔ０２、及びＴ０３が経過した時点でハイレベルになり、予め定められたビデオ信号読み出し許可時間経過後にローレベルとなって、これ以降は上記第１実施形態に係る図３に示した構成と同様にＶＣＳＥＬアレイ１６を点灯させる。
【００９９】
ＳＯＳ検知グループ点灯制御回路６９’が請求項３記載の発明の制御手段に相当する。
【０１００】
なお、電源投入時等のように、所定時間以上、光走査装置を停止した後に起動した場合、最初にＳＯＳ信号を得るために、光偏向手段を起動し、光センサを露光してＳＯＳ信号を得る所定の複数レーザを所定光量で発光させる。このとき、走査開始ビーム位置は一定ではないので、得られたＳＯＳ信号の最初の立上がりが図８のＳＯＳ１信号であるとは限らない。
【０１０１】
本実施形態では、ＳＯＳ信号が立上がったときに、前回のＳＯＳ信号立上がりからの経過時間を計測し、該経過時間が所定時間以上であった場合のＳＯＳ信号をＳＯＳ１信号であるものと判断する、図示しないＳＯＳ信号特定手段を有している。
【０１０２】
以上詳細に説明したように、本第２実施形態に係る光走査装置では、ＳＯＳ信号として、ＳＯＳ検知用光センサの受光エネルギー量が検知しきい値に相当するエネルギーレベル以上の期間と該エネルギーレベル未満の期間とで信号レベルが相違する信号を生成すると共に、任意の１つのＳＯＳ検知グループに属する全てのＶＣＳＥＬを点灯させたときのＳＯＳ検知用光センサの受光面上での各レーザビームの合成エネルギー分布が、走査方向に沿った個々のレーザビームのビーム中心の間に相当する箇所に上記検知しきい値に相当するエネルギーレベル未満となる部分を生じない分布となり、かつ、任意の２つのＳＯＳ検知グループに属する全てのＶＣＳＥＬを点灯させたときのＳＯＳ検知用光センサの受光面上での各レーザビームの合成エネルギー分布が、一方のＳＯＳ検知グループに属するレーザビーム群の走査方向に沿った中心と、他方のＳＯＳ検知グループに属するレーザビーム群の走査方向に沿った中心と、の間に相当する箇所に上記検知しきい値に相当するエネルギーレベル未満となる部分が生じる分布となるように、ＶＣＳＥＬアレイ１６のＶＣＳＥＬが複数のＳＯＳ検知グループにグループ分けされており、かつＳＯＳ信号の生成に用いるＶＣＳＥＬとして個々のＳＯＳ検知グループ毎に予め選択された複数のＶＣＳＥＬを、該複数のＶＣＳＥＬから射出された光ビームがＳＯＳ検知用光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させているので、各ＳＯＳ検知グループ毎に安定したＳＯＳ信号を得ることができる。
【０１０３】
なお、上記第１、第２実施形態では、ＳＯＳ検知用光センサ５０を１つのみのフォトダイオードで構成した光走査装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば特開平５−３２３２２０号公報記載の技術のように、ＳＯＳ検知用光センサ５０を複数のフォトダイオードで構成した光走査装置に本発明を適用する形態とすることもできる。
【０１０４】
図９及び図１０には、特開平５−３２３２２０号公報に記載の技術における、２つのフォトダイオードを有する光検知器の構成と該光検知器の要部信号のタイミングチャートが示されている。
【０１０５】
この技術では、図９（Ａ）に示すように、フォトダイオードＰＤ1とフォトダイオードＰＤ2の長方形の受光面が光ビームの走査方向に沿って配置される。そして、図９（Ｂ）に示すように、２つのフォトダイオードＰＤ1及びＰＤ2の両方に光ビームが入射されないとき、ＳＯＳ信号ＶOの出力の状態が定まらないことがあるためにバイアス電圧Ｅを付加している。
【０１０６】
実際には、フォトダイオードＰＤ1及びＰＤ2の出力光電流を各々アンプＡ1及びＡ2で増幅してＩ（電流）／Ｖ（電圧）変換する。そして、一方の出力電圧Ｖ2に一定のバイアス電圧Ｅを与え、出力電圧Ｖ1と電圧Ｖ2−Ｅとを比較器で比較した結果を、ＳＯＳ信号ＶOとして出力する。
【０１０７】
なお、この光検知器は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、バイアス電圧Ｅが大きいほどノイズによる誤動作を回避することができる反面、ＳＯＳ信号のタイミングが検知光量の大小に応じて大きく変動してしまう、という特性を有するものである。
【０１０８】
この構成では、フォトダイオードＰＤ2の出力電圧がバイアス電圧Ｅよりも小さい場合は、ＳＯＳ信号ＶOが出力されない。
【０１０９】
すなわち、この構成においては、バイアス電圧Ｅが比較器のしきい値電圧となる。また、フォトダイオードＰＤ2に対応する出力電圧Ｖ2の光の検知時と非検知時との出力差が、バイアス電圧Ｅと等しくなるときのフォトダイオードＰＤ2を露光する光ビームの出力が、図２及び図５に示される検知しきい値エネルギーレベルとなる。
【０１１０】
〔第３実施形態〕
本第３実施形態では、請求項４及び請求項５に係る発明の形態例について説明する。まず、図１１を参照して、本第３実施形態に係る光走査装置１０’の構成について説明する。なお、図１１における図１と同様の部分については図１と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１１１】
同図に示すように、本第３実施形態に係る光走査装置１０’は、上記第１、第２実施形態に係る光走査装置１０のＳＯＳ検知用光センサ５０に代えて、ＳＯＳ信号生成のためのレーザ光検知と、ＡＰＣのためのレーザ光の光量検知の双方を行う役割を有するＳＯＳ光量検知用光センサ５０’を適用している点と、ＳＯＳ光量検知用光センサ５０’によって検知された光量に応じてＶＣＳＥＬアレイ１６による発光光量が所定光量で一定となるようにＡＰＣを行う光量制御部５４が備えられている点と、後述する光量検知グループに属するＶＣＳＥＬを所定期間に渡って強制的に点灯させるようにＶＣＳＥＬ駆動回路７０を制御する光量検知グループ点灯制御回路５６が備えられている点のみが、上記第１、第２実施形態に係る光走査装置１０と異なっている。
【０１１２】
本第３実施形態に係る光走査装置１０’では、感光体４６上に形成されるビームスポットの光走査方向位置が略等しいレーザビームを射出するＶＣＳＥＬ群（以下、「光量検知グループ」という）を光量検知グループ点灯制御回路５６によって点灯させた状態で、ＳＯＳ光量検知用光センサ５０’を走査し、該走査に応じたＳＯＳ光量検知用光センサ５０’からの出力に応じて光量制御部５４によりＡＰＣを行う。なお、本実施形態における上記「光走査方向位置が略等しいレーザビームを射出する光量検知グループ」の定義は次の通りである。
【０１１３】
当該光量検知グループを構成するＶＣＳＥＬ１６Ａのなかの任意の１つを点灯した場合に、ＳＯＳ光量検知用光センサ５０’からの出力信号のタイミングチャートにおける少なくとも１点でピーク値があり、当該光量検知グループを構成するＶＣＳＥＬ１６Ａのなかの任意の２つを点灯した場合に、当該２つのＶＣＳＥＬに対応する上記タイミングチャートにおける各々のピーク値が少なくとも１点で交わる。
【０１１４】
これによって、光量検知グループに属するＶＣＳＥＬ群を、個々のＶＣＳＥＬを単独で点灯させたときにＳＯＳ光量検知用光センサ５０’の受光量に応じて該ＳＯＳ光量検知用光センサ５０’から出力される信号のレベルが略最大となる期間の少なくとも一部が、上記ＶＣＳＥＬ群を各々点灯させたときに互いに重なるように選択することができる。
【０１１５】
すなわち、ＶＣＳＥＬアレイ１６における複数のＶＣＳＥＬを点灯させて合計光量を検知する場合、一例として図１２（Ａ）に示すように、上記複数のＶＣＳＥＬから射出されるレーザビームを走査方向に対して比較的近接したビームＡ及びビームＢとした場合には、何れか１ビームのみ点灯させてＳＯＳ光量検知用光センサ５０’を走査させたときのセンサ出力のタイミングチャートにおいてピーク値を有すると共に、ビームＡ及びビームＢの双方のピーク値が発生する時間の一部（図１２（Ａ）における‘ピークの重複部’に相当）が重複している。
【０１１６】
このため、ビームＡ及びビームＢの２ビームを同時に点灯させてＳＯＳ光量検知用光センサ５０’を走査させたときのセンサ出力のタイミングチャートにおけるピーク値が発生する時間は、前述の１ビームのみ点灯させたときのピークの重複部に対応する時間であり、このとき、出力が光量に比例する光センサをＳＯＳ光量検知用光センサ５０’として使用していれば、複数ビームの同時点灯時のピーク値は、複数ビームのなかの各ビーム毎のピーク値の合計を示すものとなる。
【０１１７】
従って、この場合の複数ビーム同時点灯時のピーク値によって、複数ビームの合計光量を正確に検知することが可能となり、この合計光量に基づいて、一例として前述の特開平８−２６４８７３号公報に記載の技術と同様にＡＰＣを行うことによって、高精度にＡＰＣを行うことができる。
【０１１８】
これに対して、一例として図１２（Ｂ）に示すように、走査方向に対して比較的離れているビームＢとビームＣを同時点灯させて光量検知を行おうとしても、どちらか１ビームのみ点灯させてＳＯＳ光量検知用光センサ５０’を走査させたときのセンサ出力のタイミングチャートにおけるピーク値が発生する時間が重複しないため、２ビーム同時点灯したときの合計光量を検知することはできない。従って、前述の条件を満たす複数のＶＣＳＥＬを選択する必要がある。
【０１１９】
本第３実施形態に係る光走査装置１０’では、光量検知グループ点灯制御回路５６により、反射ミラー４８にレーザビームが入射できる時間帯に渡って、ＶＣＳＥＬ駆動回路７０に対して上記光量検知グループに属する全てのＶＣＳＥＬを点灯させることができる信号を出力する。これによって、ＳＯＳ光量検知用光センサ５０’には、光量検知グループに属する全てのＶＣＳＥＬから射出された複数のレーザビームが入射され、該複数のレーザビームの合計光量レベルに応じた出力信号が当該ＳＯＳ光量検知用光センサ５０’から出力される。そして、光量制御部５４では、ＳＯＳ光量検知用光センサ５０’からの出力信号に応じて、ＶＣＳＥＬアレイ１６の射出光量が所定光量となるようにＡＰＣを行う。
【０１２０】
ここで、光量制御部５４では、ピークホールド回路によってセンサ出力のピーク値を保持することにより、走査単位で光量制御を行うことが可能になる。
【０１２１】
また、複数ビーム同時点灯時の上記タイミングチャートのピーク値の持続時間がある程度長ければ、複数ビームの合計光量を、前述の特開平９−２３０２５９号公報に記載の技術のように高速フィードバック制御することも可能である。
【０１２２】
ところで、本第３実施形態に係る光走査装置１０’では、光量検知グループが複数あり、かつ上記第１、第２実施形態と同様にＳＯＳ検知グループによってＳＯＳ信号の生成を行う際に、当該ＳＯＳ検知グループを上記複数の光量検知グループのうちの少なくとも１グループであるものとしている。これによって、ＳＯＳ検知グループの合計光量が安定するため、ＳＯＳ信号も安定したタイミングで出力することができる。
【０１２３】
なお、前述の特開平８−２６４８７３号公報記載の技術のように、ＶＣＳＥＬアレイ１６の各ＶＣＳＥＬの発光特性に応じて予め各ＶＣＳＥＬの発光強度をバランスさせる光強度バランス調整手段を備えることによって、各ビームの光量の補正精度を向上させることが可能である。
【０１２４】
ところで、本第３実施形態のように、ＳＯＳ検知グループが光量検知グループと兼用され、かつＳＯＳ信号の生成とＡＰＣとを単一の光センサからの出力に基づいて行うと共に、複数のＶＣＳＥＬ群によるグループの合計光量をフィードバック制御する場合においては、全ビームを点灯させて光センサを走査すると、あるグループの同期検知又は光量検知を行っている際に、他のグループに属するＶＣＳＥＬのレーザビームが光センサに照射されてしまい、ＳＯＳ信号又はＡＰＣの精度が低下することがある。
【０１２５】
このような場合には、一例として図１３に示すように、複数のＶＣＳＥＬで構成される複数のＳＯＳ検知グループから、光センサに同時に２グループ以上のビームが照射されないような「複数グループによるグループ（同時検知グループ）」を設定しておき、同時検知グループを順次切り替えつつ、各同時検知グループ毎にＳＯＳ信号の生成とＡＰＣを行うことを全ての同時検知グループに対して行うようにすればよい。
【０１２６】
この際、検知を行わないグループにおいては、前回設定した光量で点灯させ、ＳＯＳ信号は、他のグループのＳＯＳ信号を基に、設計上のオフセット量を補正するようなタイミングで変化するダミーＳＯＳ信号で代用することによって、精度よくビーム光量及びビームスポット位置を制御することが可能となる。
【０１２７】
ＳＯＳ光量検知用光センサ５０’が請求項４及び請求項５記載の発明の光センサに、光量制御部５４が請求項４及び請求項５記載の発明の光量制御手段に、各々相当する。
【０１２８】
以上詳細に説明したように、本第３実施形態に係る光走査装置では、２次元に配置された複数のＶＣＳＥＬを有するＶＣＳＥＬアレイから射出されたレーザビームの光量をＳＯＳ光量検知用光センサによって検出し、検出された光量が所定値となるように、ＶＣＳＥＬアレイから射出されるレーザビームの光量を制御する際に、光量検出に用いるＶＣＳＥＬとして予め選択された、射出し被走査面上を走査するように偏向されたレーザビームによって被走査面上に形成されるビームスポットの走査方向に沿った位置が互いに略等しい複数のＶＣＳＥＬを各々点灯させているので、ＳＯＳ光量検知用光センサからの出力信号レベルを大きくすることができ、この結果として高精度に光量制御を行うことができる。
【０１２９】
また、本第３実施形態に係る光走査装置では、ＳＯＳ光量検知用光センサをポリゴンミラーの下流側に配置しているので、ＳＯＳ光量検知用光センサをポリゴンミラーの上流側に配置する場合等のように、ＶＣＳＥＬアレイから射出されたレーザビームを分岐するためのハーフミラー等の部材をレーザビームの経路上に配置する必要がなく、低コスト化及び小型化が可能である。
【０１３０】
また、本第３実施形態に係る光走査装置では、個々のＶＣＳＥＬを単独で点灯させたときにＳＯＳ光量検知用光センサの受光量に応じて該ＳＯＳ光量検知用光センサから出力される信号のレベルが略最大となる期間の少なくとも一部が、当該複数のＶＣＳＥＬを各々点灯させたときに互いに重なるように選択しているので、ＳＯＳ光量検知用光センサによって検出される光量を上記複数のＶＣＳＥＬの各々から射出されたレーザビームの光量の総和に略等しくすることができ、高精度に光量制御を行うことができる。
【０１３１】
更に、本第３実施形態に係る光走査装置では、光量検知用の光センサとＳＯＳ検知用の光センサとをＳＯＳ光量検知用光センサで兼用しているので、装置の構成を簡略化でき、低コスト化及び小型化ができる。
【０１３２】
なお、上記各実施形態では、感光体上の走査方向位置が略等しいレーザビームを射出するＶＣＳＥＬの全てによってＳＯＳ検知グループないし光量検知グループを構成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各々に対応する「感光体上の光走査方向位置が略等しい」という条件を満たしていれば、例として図１４に示すように、感光体上の光走査方向位置が略等しいレーザビームを射出するＶＣＳＥＬの一部のみでＳＯＳ検知グループないし光量検知グループを構成しても構わない。この場合も、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１３３】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項３に記載の光走査装置によれば、光源の発光素子が、射出した光ビームによって被走査面上に形成される光スポットの走査方向に沿った位置が互いに略等しい位置に配置された複数の発光素子毎に発光素子群として複数の群にグループ分けされており、前記複数の群のうちの一つの発光素子群における複数の発光素子を、該複数の発光素子から射出された光ビームが光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させ、点灯制御した複数の発光素子から光センサが受光した受光エネルギー量に応じて前記一つの発光素子群に対応する同期信号を生成しているので、光センサの受光エネルギー量を大きくすることができ、この結果として安定した同期信号を得ることができる、という効果が得られる。
【０１３４】
また、請求項４及び請求項５に記載の光走査装置によれば、光センサからの出力信号レベルを大きくすることができ、この結果として高精度に光量制御を行うことができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１、第２実施形態に係る光走査装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】 第１実施形態に係る光走査装置の動作の説明に供する概略図であり、（Ａ）はＳＯＳ検知グループに属する各ビームの走査方向位置が完全に揃っている場合のビームスポットの状態例及び合計露光エネルギープロファイルと検知しきい値エネルギーレベルの状態例を示す図であり、（Ｂ）はＳＯＳ検知グループに属する各ビームの走査方向位置が完全には揃っていない場合のビームスポットの状態例及び合計露光エネルギープロファイルと検知しきい値エネルギーレベルの状態例を示す図である。
【図３】 第１実施形態に係る露光制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】 図３に示す露光制御部の要部信号の状態を示すタイミングチャートである。
【図５】 第２実施形態に係る光走査装置の動作の説明に供する概略図であり、ＳＯＳ検知グループの状態例及び合計露光エネルギープロファイルと検知しきい値エネルギーレベルの状態例を示す図である。
【図６】 第２実施形態に係る光走査装置において、１走査中で各グループ毎に独立したＳＯＳ信号を検知することができない場合のＳＯＳ検知グループの状態例及び合計露光エネルギープロファイルと検知しきい値エネルギーレベルの状態例を示す図である。
【図７】 第２実施形態に係る露光制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】 図７に示す露光制御部の要部信号の状態を示すタイミングチャートである。
【図９】 ２つのフォトダイオードを有する場合の光検知器の構成例を示す図であり、（Ａ）はフォトダイオードの配置を示す配置図で、（Ｂ）は光検知器の回路構成を示す回路図である。
【図１０】 図９に示される光検知器の要部信号のタイミングチャートであり、（Ａ）はバイアス電圧が大きい場合のタイミングチャートで、（Ｂ）はバイアス電圧が小さい場合のタイミングチャートである。
【図１１】 第３実施形態に係る光走査装置の全体構成を示す概略斜視図（一部ブロック図）である。
【図１２】 第３実施形態に係る光走査装置の動作の説明に供する概略図であり、（Ａ）は光量検知グループを走査方向に対して比較的近接したビームＡ及びビームＢを射出するＶＣＳＥＬとした場合の光センサ出力のタイミングチャートで、（Ｂ）は光量検知グループを走査方向に対して比較的離れたビームＢ及びビームＣを射出するＶＣＳＥＬとした場合の光センサ出力のタイミングチャートである。
【図１３】 第３実施形態に係る光走査装置において、あるグループのＳＯＳ検知又は光量検知を行っている際に、他のグループに属するＶＣＳＥＬのレーザビームが光センサに照射される場合の対策の説明に供する概略図である。
【図１４】 ＳＯＳ検知グループ又は光量検知グループの他の形態例を示す概略図である。
【図１５】 端面発光型半導体レーザの構成を示す概略斜視図である。
【図１６】 ＶＣＳＥＬの構成を示す概略側面図である。
【図１７】 光検出器の回路構成例を示す回路図である。
【図１８】 図１７に示す光検出器の要部信号の状態を示すタイミングチャートである。
【図１９】 従来技術の問題点の説明に供する概略図である。
【符号の説明】
１０、１０’ 光走査装置
１６ ＶＣＳＥＬアレイ（光源）
１６Ａ ＶＣＳＥＬ（発光素子）
５０ ＳＯＳ検知用光センサ（光センサ）
５０’ ＳＯＳ光量検知用光センサ（光センサ）
５２ ＳＯＳ信号検知用光検知器（生成手段）
５４ 光量制御部（光量制御手段）
５６ 光量検知グループ点灯制御回路（制御手段）
６０、６０’ ビデオ信号出力回路
６９、６９’ ＳＯＳ検知グループ点灯制御回路（制御手段）
７０ ＶＣＳＥＬ駆動回路
９０、９０’ 露光制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device, and more particularly to an optical scanning device that performs optical scanning using a light source having a plurality of light emitting elements arranged two-dimensionally.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Conventionally, an optical scanning device using a laser array in which a plurality of semiconductor lasers are arranged two-dimensionally as a light source has been devised (for example, JP-A-5-294005).
[0003]
As shown in FIG. 15, an n-side electrode 200, a substrate 202, an active layer 206, a cladding layer 204, and a p-side electrode 208 are stacked in a single layer as a single semiconductor laser used in a general optical scanning device. The configured edge-emitting semiconductor laser is widely used. However, as shown in FIG. 16, the surface emission is formed by an n-side electrode 210, a substrate 212, a semiconductor multilayer film 214, an insulating film 216, and a p-side electrode 218. By using a type of semiconductor laser (Vertical Cavity Surface Emitting Diode Laser: so-called VCSEL), a large number of semiconductor lasers (VCSEL) can be freely arranged two-dimensionally on the substrate, so that a plurality of laser beams can be emitted. A light source can be obtained at low cost. In an optical scanning device, single mode oscillation (oscillation at a single wavelength) is generally required in order to obtain a minute beam spot, but VCSEL tends to have a small light emission output.
[0004]
By the way, in an optical scanning device, in general, a scanning beam (laser beam) is detected by a photodetector arranged so that laser light at the start of main scanning is incident, and a scanning start signal (in accordance with the detection timing) Hereinafter, “SOS signal” is generated, and main scanning is performed with the generated SOS signal as a reference.
[0005]
Here, as the photodetector, as shown in FIG. 17, a photodiode PD for passing a current according to the amount of incident light, an amplifier OP for amplifying the input current and converting it to I (current) / V (voltage). A device constituted by a threshold power supply SP that generates a voltage indicating a threshold and a comparator CP that compares output voltages of the amplifier OP and the threshold power supply SP is widely used. In this photodetector, as shown in FIG. 18, when the output voltage of the amplifier OP becomes equal to or higher than the threshold voltage, the SOS signal becomes high level.
[0006]
When such a photodetector is applied as a means for generating an SOS signal, and an optical scanning device using a light source configured by two-dimensionally arranging a plurality of VCSELs, the two-dimensional arrangement of laser beams is close In addition, when the photodetector is scanned with all the laser beams turned on, as shown in FIG. 19, the output voltage of the amplifier OP between the beams does not decrease and becomes a voltage near the threshold voltage. The SOS signal has a single rectangular wave shape like the SOS signal 1 in the figure, or a rectangular wave shape that falls for each laser beam like the SOS signal 2, so that a stable SOS signal can be obtained. There was a problem that it was not possible.
[0007]
This problem can be theoretically countered by raising or lowering the threshold voltage, but in this case, the influence of noise is large whether the threshold voltage is raised or lowered too much. Therefore, there arises a new problem that malfunction is likely to occur.
[0008]
On the other hand, a method of turning on only one VCSEL and scanning the photodetector is also conceivable. However, since the light amount of the VCSEL is relatively small as described above, the output voltage of the amplifier OP does not exceed the threshold voltage. In some cases, the SOS signal may not be output.
[0009]
In this case, if the threshold voltage is lowered, the SOS signal can be generated. However, in this case, there is a new problem that it is easily affected by electric noise and malfunction is likely to occur.
[0010]
By the way, in an image forming apparatus that forms an image using an optical scanning device using a semiconductor laser as a light source, in order to set the image density to a predetermined level, the light amount control is performed so that the light amount of the laser beam becomes a predetermined amount ( Auto Power Control: so-called APC).
[0011]
Here, when an optical scanning device that performs optical scanning with a light source configured by arranging a plurality of semiconductor lasers in an array for the purpose of increasing the image forming speed, it is necessary to perform APC for each semiconductor laser. For this reason, there is a problem that the time required for APC becomes remarkably long.
[0012]
In order to solve this problem, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-264873 proposed by the applicant of the present invention, the total light amount (total light amount) in a state where all the semiconductor lasers to be controlled are turned on simultaneously. ) Is detected by the light amount detection means, and feedback control is performed so that the total light amount obtained by the detection becomes a predetermined amount, so that the emission light amounts of all the semiconductor lasers to be controlled become a constant light amount. And controlled. In this technique, light intensity balance adjusting means for balancing the emission intensities of the respective semiconductor lasers in advance according to the emission characteristics of the respective semiconductor lasers constituting the light source is provided. Adjustments are made so that there is no variation in the laser emission intensity.
[0013]
However, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-264873, the interval between the plurality of beam spots formed on the photosensitive member is separated from the direction of the optical scanning line by the two-dimensionally arranged light source. In addition, there are cases where the beam spots of the respective semiconductor lasers do not overlap in the detection unit of the light quantity detection means. In this case, the light quantity detected by the light quantity detection means does not become the total light quantity of the semiconductor laser to be controlled. As a result, there is a problem that it is impossible to perform light amount control with high accuracy.
[0014]
In order to avoid this problem, there is a method of applying a light quantity detection means having a large area of the detection unit, but in this case, the cost of the light quantity detection means is increased and the new apparatus size is increased. A problem occurs.
[0015]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-230259 describes a technique for performing both SOS signal generation and APC based on a light detection result by one light receiving sensor.
[0016]
In this technique, laser light emitted from a plurality of light emitting points of a semiconductor laser light source is transmitted through a collimator lens and a cylindrical lens, then reflected and deflected by a polygon mirror, and transmitted through a scanning lens and then irradiated onto a photosensitive drum. In this technique, a synchronization detection mirror is disposed at a position where scanning of the laser light between the scanning lens and the photosensitive drum starts, and a light receiving sensor is disposed in the light reflection direction of the synchronization detection mirror. When the laser light is received by the light receiving sensor, both the generation of the SOS signal and the APC are performed for each of the laser light emitted from the plurality of light emitting points using the electrical output output from the light receiving sensor. We went sequentially.
[0017]
However, when the semiconductor laser light source in this technology is configured by a VCSEL, the VCSEL has a low light amount as described above. Therefore, in APC based on the result of receiving only one beam by the light receiving sensor, high-precision APC can be performed. There was a problem that it was not possible.
[0018]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has as its first object to provide an optical scanning device capable of obtaining a stable synchronization start signal such as a scanning start signal. A second object is to provide an optical scanning device capable of performing control.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the first object, an optical scanning device according to claim 1 is configured to scan a surface to be scanned which is emitted from the light source and having a plurality of light emitting elements arranged two-dimensionally. An optical sensor capable of detecting the light beam deflected by the deflecting means at a specific position within the scanning range of the light beam, and a synchronization signal whose signal level changes according to the amount of received light energy of the optical sensor. Generating means forControl lighting of the plurality of light emitting elementsControl meansA light emitting element group is provided for each of a plurality of light emitting elements in which light emitting elements of the light source are arranged at positions where the positions along the scanning direction of light spots formed on the scanned surface by the emitted light beam are substantially equal to each other. Are divided into a plurality of groups, and the control means applies a plurality of light emitting elements in one light emitting element group of the plurality of groups, and a light beam emitted from the plurality of light emitting elements is the optical sensor. The generation means corresponds to the one light emitting element group according to the amount of received light received by the optical sensor from the plurality of light emitting elements controlled to be turned on by the control means. It is characterized by generating a synchronization signal.
[0020]
  According to the optical scanning device of the first aspect, the light beam emitted from the light source having a plurality of light emitting elements arranged in two dimensions and deflected by the deflecting means so as to scan the surface to be scanned is the light beam. A synchronization signal that is detected by the optical sensor at a specific position within the scanning range and whose signal level changes according to the amount of received light energy of the optical sensor is generated by the generation unit.The lighting of the plurality of light emitting elements is controlled by the control means.
[0021]
Note that the light emitting element includes a semiconductor laser such as a VCSEL or an edge emitting semiconductor laser, a light emitting diode, or the like. The deflection means includes a mechanical optical deflector such as a polygon mirror and a galvanometer mirror, an acousto-optic deflector, an electro-optic deflector, and the like. The photosensor includes all photoelectric conversion elements such as photodiodes and phototransistors. Further, the synchronization signal includes all signals used for scanning synchronization, such as a scanning start signal and a scanning end signal.
[0022]
  Here, in the optical scanning device according to claim 1,The light emitting elements of the light source include a plurality of light emitting element groups for each of the plurality of light emitting elements arranged at positions where the positions along the scanning direction of the light spots formed on the scanned surface by the emitted light beam are substantially equal to each other. Grouped into groups, in one light emitting element group of the plurality of groupsThe plurality of light emitting elements are respectively turned on by the control means during a period in which the light beams emitted from the plurality of light emitting elements cross the light receiving surface of the optical sensor. As a result, the light beam emitted from each of the plurality of light emitting elements is incident on the light receiving surface of the optical sensor in a substantially superimposed state, and light is emitted while the light emitting element is lit alone. Compared with the case where a beam is incident, the amount of light received by the optical sensor can be increased.
Then, a synchronization signal corresponding to the one light emitting element group is generated by the generating means in accordance with the amount of received light energy received by the optical sensor from the plurality of light emitting elements controlled to be turned on by the control means.
[0023]
  Thus, according to the optical scanning device of claim 1,The light emitting elements of the light source include a plurality of groups as a light emitting element group for each of the plurality of light emitting elements in which the positions along the scanning direction of the light spots formed on the scanned surface by the emitted light beam are substantially equal to each other. The plurality of light emitting elements in one light emitting element group of the plurality of groups are turned on during a period in which the light beams emitted from the plurality of light emitting elements cross the light receiving surface of the light sensor. Generating a synchronization signal corresponding to the one light emitting element group according to the amount of received light energy received by the optical sensor from the plurality of light emitting elements controlled to be turned on.Therefore, the amount of energy received by the optical sensor can be increased, and as a result, a stable synchronization signal can be obtained.
[0024]
According to a second aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, the generating means uses the period of time when the amount of light received by the optical sensor is greater than or equal to a predetermined level and a period less than the predetermined level as the synchronization signal. And the plurality of light emitting elements have a combined energy distribution of a plurality of light beams on the light receiving surface of the photosensor when all the plurality of light emitting elements are turned on. The distribution is selected so as not to generate a portion that is less than the predetermined level at a position corresponding to the center of each light beam along the scanning direction.
[0025]
According to the optical scanning device of the second aspect, the signal level is different between the period when the received energy amount of the optical sensor is equal to or higher than the predetermined level and the period lower than the predetermined level as the synchronization signal according to the first aspect. A signal is generated.
[0026]
Here, in the optical scanning device according to the second aspect, the plurality of light emitting elements according to the first aspect of the invention are a plurality of light beams on the light receiving surface of the optical sensor when all of the plurality of light emitting elements are turned on. The combined energy distribution of the beams is selected so as not to generate a portion that is less than the predetermined level at a position corresponding to the center of each light beam along the scanning direction.
[0027]
Therefore, the combined energy distribution of the light beams incident on the light receiving surface of the photosensor from the selected plurality of light emitting elements is surely described at a position corresponding to the center of each light beam along the scanning direction. Since it can be set to a predetermined level or higher, the signal level of the synchronization signal can be prevented from changing within a period corresponding to the center of each light beam.
[0028]
As described above, according to the optical scanning device of the second aspect, as the synchronization signal, a signal whose signal level is different between a period in which the amount of light received by the optical sensor is greater than or equal to a predetermined level and a period less than the predetermined level is generated. And the combined energy distribution of the plurality of light beams on the light receiving surface of the photosensor when all of the plurality of light emitting elements are turned on in the scanning direction. The distribution is selected so that a portion that is less than the predetermined level is not generated at a position corresponding to between the beam centers of the individual light beams along the beam center. Within the corresponding period, the signal level of the synchronization signal can be prevented from changing, and as a result, a stable synchronization signal can be obtained.
[0029]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the optical scanning device according to the first aspect of the invention, wherein the generating means uses the period of time when the amount of received light energy of the optical sensor is equal to or higher than a predetermined level and a period lower than the predetermined level as the synchronization signal. And the combined energy distribution of the respective light beams on the light receiving surface of the photosensor when all the light emitting elements constituting one arbitrary light emitting element group are turned on are generated. All light-emitting elements that have a distribution that does not produce a portion that is less than the predetermined level in a portion corresponding to the center of each light beam along the scanning direction, and that constitute any two light-emitting element groups The combined energy distribution of each light beam on the light receiving surface of the photosensor when it is lit is the center along the scanning direction of the light beam group belonging to one light emitting element group and the other light emitting element group. The light-emitting elements of the light source are grouped into a plurality of light-emitting element groups so that a portion having a level lower than the predetermined level is generated in a portion corresponding to the center of the light beam group along the scanning direction. The control means is configured to select a plurality of light-emitting elements selected in advance for each light-emitting element group as light-emitting elements used for generating the synchronization signal, and a light beam emitted from the plurality of light-emitting elements is the light. Each of the sensors is turned on during a period across the light receiving surface of the sensor.
[0030]
According to the optical scanning device of the third aspect, the signal level is different between the period when the received light amount of the optical sensor is equal to or higher than the predetermined level and the period lower than the predetermined level as the synchronization signal according to the first aspect. A signal is generated.
[0031]
Here, in the optical scanning device according to claim 3, the combined energy distribution of each light beam on the light receiving surface of the optical sensor when all the light emitting elements constituting any one light emitting element group are turned on, A distribution that does not produce a portion that is less than a predetermined level in a portion corresponding to the center of each light beam along the scanning direction is generated, and all the light-emitting elements constituting any two light-emitting element groups are turned on. The combined energy distribution of each light beam on the light receiving surface of the light sensor at the time is the center along the scanning direction of the light beam group belonging to one light emitting element group and the light beam group belonging to the other light emitting element group. The light-emitting elements of the light source are grouped into a plurality of light-emitting element groups so as to have a distribution in which a portion that is less than the predetermined level is generated at a position corresponding to the center along the scanning direction.
[0032]
Furthermore, in the optical scanning device according to claim 3, a plurality of light emitting elements preselected for each light emitting element group as the light emitting elements used for generation of the synchronization signal by the control means are emitted from the plurality of light emitting elements. Each of the light beams thus lit is turned on in a period across the light receiving surface of the optical sensor.
[0033]
The synchronization signal generated by the generation means by the action of the control means is within a period corresponding to the center of the beam along the scanning direction of each light beam emitted from the light emitting elements belonging to each light emitting element group. Similarly to the second aspect of the invention, the signal level can be prevented from changing, and the light emitting element groups can be separated from each other. Therefore, a stable synchronization signal can be obtained for each light emitting element group. Obtainable.
[0034]
As described above, according to the optical scanning device of the third aspect, as the synchronization signal, a signal whose signal level is different between a period in which the amount of light received by the optical sensor is greater than or equal to a predetermined level and a period less than the predetermined level is generated. In addition, the combined energy distribution of each light beam on the light receiving surface of the optical sensor when all the light emitting elements constituting one arbitrary light emitting element group are turned on is the individual light beam along the scanning direction. On the light receiving surface of the optical sensor when all light emitting elements constituting any two light emitting element groups are turned on with a distribution that does not produce a portion that is less than the predetermined level at a position corresponding to between the beam centers. The combined energy distribution of each light beam at is a center along the scanning direction of the light beam group belonging to one light emitting element group and a center along the scanning direction of the light beam group belonging to the other light emitting element group. Between The light-emitting elements of the light source are grouped into a plurality of light-emitting element groups so that a portion that is less than a predetermined level is generated at the corresponding location, and each light-emitting element group is used as a light-emitting element used for generating a synchronization signal. A plurality of pre-selected light emitting elements for each of the light emitting elements are turned on during a period in which the light beams emitted from the plurality of light emitting elements cross the light receiving surface of the light sensor, so that a stable synchronization signal is provided for each light emitting element group Can be obtained.
[0035]
  on the other hand,The first purpose andIn order to achieve the second object, an optical scanning device according to claim 4 comprises:The invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical sensor further comprises:Detects the amount of light beam emitted from the light sourceAndLight amount control means for controlling the light amount of the light beam emitted from the light source so that the light amount detected by the optical sensor becomes a predetermined value.Is further provided.
[0036]
According to the optical scanning device of the fourth aspect, the light amount of the light beam emitted from the light source having a plurality of light emitting elements arranged in two dimensions is detected by the optical sensor, and the detected light amount is a predetermined value. Thus, the light amount of the light beam emitted from the light source is controlled by the light amount control means.
[0039]
  ThereforeAccording to the optical scanning device of claim 4,,lightThe output signal level from the sensor can be increased, and as a result, the light amount can be controlled with high accuracy.
[0046]
  Claims5The optical scanning device according to claim4In the described invention, the plurality of light emitting elements have a period in which a level of a signal output from the light sensor is substantially maximum according to a light reception amount of the light sensor when each light emitting element is lit alone. At least some of the light emitting elements are selected to overlap each other when the plurality of light emitting elements are turned on.
[0047]
  According to the optical scanning device of claim 6,, DoubleAt least a part of the period in which the level of the signal output from the light sensor is approximately maximum according to the amount of light received by the light sensor when the individual light emitting elements are lit individually is the plurality of light emitting elements. The light emitting elements are selected so as to overlap each other when turned on.
[0048]
As a result, the amount of light detected by the optical sensor can be made substantially equal to the total amount of light beams emitted from each of the plurality of light emitting elements, and the amount of light can be controlled with high accuracy.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an optical scanning device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0050]
[First Embodiment]
First, the configuration of the optical scanning device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the optical scanning device 10 according to the first embodiment includes a VCSEL array 16 in which a plurality of VCSELs 16A are two-dimensionally arranged, and on the light emission side of the VCSEL array 16, a collimator is provided. A lens 36, a cylindrical lens 38, and a polygon mirror 40 are arranged in this order. Further, on the light deflection side of the polygon mirror 40, an fθ lens 44 and a photoconductor 46 are arranged in order.
[0051]
Laser light emitted from the VCSEL array 16 is converted into substantially parallel light by the collimator lens 36, focused in the sub-scanning direction by the cylindrical lens 38, and imaged on the reflection surface of the polygon mirror 40. Then, the light is deflected by the rotation of the polygon mirror 40 and imaged on the photoreceptor 46 via the fθ lens 44. Note that main scanning is performed by rotation of the polygon mirror 40 in the direction of arrow A, and sub-scanning is performed by rotation of the photoconductor 46 in the direction of arrow B.
[0052]
On the other hand, a reflection mirror 48 is provided in the vicinity of the photoconductor 46 and at the main scanning start position by the laser beam, and in the reflection direction of the reflection mirror 48, an SOS detection optical sensor 50 constituted by a photodiode is provided. Thus, the laser beam at the start of main scanning is made incident on the optical sensor 50 for SOS detection. The SOS signal is generated by the SOS signal detection light detector 52 (see also FIG. 3), which will be described later, in accordance with the incidence of the laser light on the SOS detection light sensor 50.
[0053]
Note that the SOS signal detection photodetector 52 in the present embodiment has the same configuration as the photodetector shown in FIG. Here, the photodiode PD in FIG. 17 corresponds to the SOS detection optical sensor 50 of the present embodiment.
[0054]
In the optical scanning apparatus 10 according to the first embodiment, as shown in FIG. 2 as an example, a laser beam having a substantially equal position in the optical scanning direction (main scanning direction) of a beam spot formed on the photoreceptor 46 is emitted. With the VCSEL group (hereinafter referred to as “SOS detection group”) lit, the SOS detection optical sensor 50 is scanned, and an SOS signal is generated according to the output from the SOS detection optical sensor 50 corresponding to the scan To do. The definition of the “SOS detection group that emits laser beams having substantially the same position in the optical scanning direction” in the present embodiment is as follows.
[0055]
When all the VCSELs 16A constituting the SOS detection group are turned on, the total exposure energy profile on the SOS detection optical sensor 50 in the optical scanning direction and the detection threshold of the SOS signal detection optical detector 52 (FIG. 17). And the energy level corresponding to the threshold value indicated by the voltage of the threshold power supply SP at only two points.
[0056]
As a result, the combined energy distribution of each light beam on the light receiving surface of the SOS detection photosensor 50 when all the VCSELs belonging to the SOS detection group are turned on, is expressed as the beam center of each light beam along the optical scanning direction. It is possible to obtain a distribution in which a portion that is less than the energy level corresponding to the detection threshold value does not occur in a portion corresponding to between.
[0057]
At this time, as shown in FIG. 2A, even if the positions in the optical scanning direction of the respective beams are not completely aligned, as shown in FIG. It does not matter as a detection group.
[0058]
Here, as a cause of the positional deviation of the beam spot on the photosensitive member 46, a light emission point interval error on the VCSEL array 16, a characteristic error of the optical member of the optical scanning device 10, and an attachment position error can be considered.
[0059]
However, since the VCSEL array 16 is formed by a semiconductor process, the light emitting point interval error on the VCSEL array 16 is sub μm or less, which is not a problem. Further, with respect to the characteristic error and the mounting position error of the optical member of the optical scanning device 10, if a mechanism for adjusting the mounting position is provided after appropriate design and manufacture of each optical member, a certain degree of error is caused. Although there is a positional shift, a beam spot position almost as calculated can be obtained.
[0060]
For this reason, when the SOS signal is generated using only one group (G1 group) as shown in FIG. 2A as the SOS detection group, the other SOS detection group is offset in the main scanning direction. The following equation (1) is used so that the design beam position offset is corrected with respect to the timing derived with reference to the generated SOS signal as the laser beam lighting timing of the group (here, G2 group and G3 group). When the optical scanning device 10 is applied to an image forming apparatus, an image with sufficient quality can be obtained by setting the timing correction time HT obtained in step 1 to the timing obtained by adding or subtracting.
[0061]
HT = OD / SS (1)
Here, OD is a beam spot offset distance on the photoconductor 46, and SS is a beam spot scanning speed on the photoconductor 46.
[0062]
FIG. 3 shows the configuration of the exposure control unit 90 in the optical scanning device 10 according to the first embodiment. Here, the configuration of the VCSEL in the VCSEL array 16 corresponds to the configuration corresponding to the beam spot shown in FIG. 2A, that is, 3 at substantially equal intervals on a straight line along the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. Three VCSEL groups configured by arranging two VCSELs are arranged so that the positions of the VCSELs in the sub-scanning direction are shifted from each other along the main scanning direction. A case will be described in which the SOS signal is generated by the laser beam from the VCSEL group of only the G1 group, assuming the G2 group and the G3 group.
[0063]
As shown in FIG. 3, the exposure control unit 90 according to the first embodiment includes an SOS signal detection photodetector 52, a video signal output circuit 60, and a VCSEL drive circuit 70.
[0064]
As described above, the SOS signal detection photodetector 52 has the same configuration as the photodetector shown in FIG.
[0065]
The video signal output circuit 60 includes an oscillator 62, a clock phase synchronization circuit 64, a counter circuit 66, a timing circuit 68, a plurality of video memories MG1-1 to MG3-3, and an SOS detection group lighting control circuit 69. Has been. The video memories MG1-1 to MG1-3 correspond to the VCSELs belonging to the G1 group, and the video memories MG2-1 to MG2-3 correspond to the VCSELs belonging to the G2 group. MG3-1 to MG3-3 correspond to each VCSEL belonging to the G3 group.
[0066]
The SOS detection group lighting control circuit 69 causes the VCSEL drive circuit 70 to light all the VCSELs belonging to the SOS detection group (G1 group in the present embodiment) over a time period in which the laser beam can enter the reflection mirror 48. Output a signal that can. As a result, a plurality of laser beams emitted from the VCSELs belonging to the SOS detection group are incident on the SOS detection optical sensor 50, and an SOS signal (see also FIG. 4) corresponding to the light level of the plurality of laser beams is an SOS signal. It is generated by the detection light detector 52.
[0067]
In the video signal output circuit 60, the SOS signal generated by the SOS signal detection photodetector 52 and the clock signal generated by the oscillator 62 are input to the clock phase synchronization circuit 64 and synchronized with the rising timing of the SOS signal. The video clock signal is output.
[0068]
The counter circuit 66 receives the SOS signal and the video clock signal. The counter circuit 66 counts the number of video clocks as the elapsed time from the rise of the SOS signal, and outputs a count signal indicating the count value to the timing circuit 68. .
[0069]
The timing circuit 68 becomes high level when the time T0 shown in FIG. 4 elapses based on the count signal input from the counter circuit 66, and becomes low level after elapse of a predetermined video signal read permission time. Generate and output the LS1 signal.
[0070]
Each of the video memories MG1-1 to MG3-3 is composed of a first-in first-out (FIFO) memory, and a video for lighting each beam of the VCSEL converted by a video signal processing device (not shown) based on image data. Store the signal.
[0071]
When the LS1 signal becomes high level, it is input as a read permission signal to the video memories MG1-1 to MG1-3 corresponding to the VCSEL of the G1 group shown in FIG. 2A, and from the video memories MG1-1 to MG1-3. Video signals SG1-1 to SG1-3 for VCSELs belonging to the G1 group are output in synchronization with the video clock signal. When each video signal is on, the VCSEL drive circuit 70 lights the corresponding VCSEL.
[0072]
Here, the lighting timings of the VCSELs belonging to the G2 group and the G3 group in FIG. 2A are respectively the offset OF1 and the offset OF2 shown in FIG. 2A with respect to the lighting timing of the VCSEL belonging to the G1 group. Need to be delayed.
[0073]
Here, as shown in FIG. 4, each delay time is obtained by the following equations (2) and (3).
[0074]
G2 group delay time T1 = OF1 / scanning speed (2)
G3 group delay time T2 = OF2 / scanning speed (3)
Therefore, in order to perform exposure with the VCSEL beams belonging to the G2 group and G3 group at predetermined positions, the LS1 signal is delayed by the delay time T1 and the LS1 signal is delayed by the delay time T2. The LS3 signal is output from the timing circuit 68, and each signal is applied as a "G2 group video memory read permission signal" and a "G3 group video memory read permission signal".
[0075]
Then, the VCSEL corresponding to each video signal is turned on in the same manner as the lighting procedure of the VCSEL belonging to the G1 group.
[0076]
The VCSEL array 16 is the light source of the present invention, the VCSEL 16A is the light emitting element of the present invention, the SOS detection light sensor 50 is the light sensor of the present invention, the SOS signal detection light detector 52 is the generation means of the present invention, and the SOS. The detection group lighting control circuit 69 corresponds to the control means of the present invention.
[0077]
As described above in detail, in the optical scanning device according to the first embodiment, the scanning of the beam spot formed on the surface to be scanned by the emitted light beam, which is selected in advance as the VCSEL used for generating the SOS signal. A plurality of VCSELs whose positions along the direction are substantially equal to each other are lit during a period in which the light beams emitted from the plurality of VCSELs cross the light receiving surface of the SOS detection photosensor. The amount of received light energy can be increased, and as a result, a stable SOS signal can be obtained.
[0078]
Further, in the optical scanning device according to the first embodiment, the SOS signal is a signal in a period in which the light reception energy amount of the SOS detection optical sensor is equal to or higher than the energy level corresponding to the detection threshold and in a period lower than the energy level. The composite energy distribution of the laser beam on the light receiving surface of the SOS detection photosensor when the VCSEL group belonging to the SOS detection group is generated and all the VCSEL groups are turned on is generated in the scanning direction. The distribution is selected so as not to generate a portion that is less than the energy level corresponding to the detection threshold at a position corresponding to between the beam centers of the individual laser beams along the laser beam. It is possible to prevent the signal level of the SOS signal from changing within a period corresponding to the center of the beam. It is possible to obtain a stable SOS signal.
[0079]
In the first embodiment, the case where the SOS detection group is a group that scans the light detector at the earliest timing has been described. However, the present invention is not limited to this, and other groups may be used. There is no problem if the setting of the timing circuit 68 is optimized.
[0080]
In the first embodiment, the case where the delay of the video memory read permission signal by the timing circuit 68 is performed in units of video clock signals has been described. However, the present invention is not limited to this, and an analog element or logic gate is used. By providing the fine adjustment mechanism using the delay caused by the above, it is possible to control the beam spot positions of the VCSELs belonging to the G2 group and the G3 group with higher accuracy.
[0081]
In the first embodiment, the case where the correction of the beam position offset with the G1 group with respect to the G2 group and the G3 group is performed according to the design value has been described. However, the present invention is not limited to this, and measurement is performed. It goes without saying that it can be performed in accordance with the value.
[0082]
Note that, as shown in FIG. 2B, when there is an offset between the G1 group, the G2 group, and the G3 group and a plurality of VCSELs that constitute each, the timing adjustment is performed in units of each beam. Similar measures are possible.
[0083]
[Second Embodiment]
In the first embodiment described above, one form of generating an SOS signal based on the laser beam of only the VCSEL group belonging to one group and correcting the positional deviation between the groups according to the design or measurement timing value. However, in order to control the beam spot position with higher accuracy, it is necessary to generate SOS signals independently in each group and to synchronize the video signals. In the second embodiment, an example of this case will be described. The overall configuration of the optical scanning device according to the second embodiment is the same as that of the optical scanning device 10 according to the first embodiment (see also FIG. 1), and thus the description thereof is omitted here.
[0084]
In the optical scanning device 10 according to the second embodiment, as shown in FIG. 5, an SOS detection group constituted by a plurality of VCSELs based on the arrangement positions of the beam spots formed on the photoconductor 46 is set as follows. Therefore, the SOS signal can be generated independently for each SOS detection group.
[0085]
That is, when all the VCSELs constituting one arbitrary group among the plurality of SOS detection groups are turned on, the SOS detection optical sensor 50 in the optical scanning direction (main scanning direction) is the same as the state shown in FIG. The total exposure energy profile above and the energy level corresponding to the detection threshold value of the SOS signal detection photodetector 52 intersect at only two points.
[0086]
Further, as shown in FIG. 5, when all the VCSELs constituting any two groups (G1 group and G2 group in the figure) among the plurality of SOS detection groups are turned on, the total exposure energy profile and the SOS The energy level corresponding to the detection threshold value of the signal detection light detector 52 intersects at only four points, and between the center of the light scanning direction of one group and the center of the light scanning direction of the other group, The total exposure energy profile and the energy level corresponding to the detection threshold intersect at only two points.
[0087]
As a result, the combined energy distribution of each laser beam on the light receiving surface of the SOS detection optical sensor 50 when all the VCSELs belonging to one arbitrary SOS detection group are turned on is expressed as individual lasers along the scanning direction. It is possible to obtain a distribution that does not generate a portion that is less than the energy level corresponding to the detection threshold at a position corresponding to between the beam centers of the beams, and all the VCSELs belonging to any two SOS detection groups The combined energy distribution of the respective laser beams on the light receiving surface of the SOS detection optical sensor 50 when the light is turned on, the center along the scanning direction of the laser beam group belonging to one SOS detection group, and the other SOS detection group The energy corresponding to the detection threshold value is located at a position between the center along the scanning direction of the laser beam group belonging to May be part arises distribution less than Reberu.
[0088]
At this time, if the distances in the main scanning direction of each group are close, as shown in FIG. 6, the total exposure is obtained when the VCSELs belonging to two arbitrary groups (G1 group and G2 group in the figure) are turned on. Since the energy profile and the detection threshold value of the SOS signal detection photodetector 52 do not satisfy the above-described conditions, it is not possible to detect an independent SOS signal for each group during one scan. In this case, it is necessary to take measures such as increasing the interval between the VCSELs in the main scanning direction in the VCSEL array 16 and increasing the beam spot interval on the photosensitive member 46 by an optical member.
[0089]
Even if it is not possible to detect an independent SOS signal for each group during one scan in this way, an SOS signal is obtained only in a group that satisfies the above-described conditions, and a predetermined timing is obtained from the timing of the obtained SOS signal. It is also possible to create SOS signals for groups in which SOS signals cannot be detected by shifting. However, in this case, the beam spot position of each group cannot be controlled with high accuracy, which is the original purpose of the second embodiment.
[0090]
FIG. 7 shows the configuration of the exposure control unit 90 ′ of the optical scanning apparatus 10 according to the second embodiment. 7 that are the same as those in FIG. 3 are given the same reference numerals as those in FIG. 3, and descriptions thereof are omitted.
[0091]
The SOS detection group lighting control circuit 69 ′ of the video signal output circuit 60 ′ in the same figure is connected to the VCSEL drive circuit 70 over the time period in which the laser beam can enter the reflection mirror 48 (in this embodiment, in the present embodiment). A signal capable of lighting all the VCSELs belonging to (G1-G3 group) is output. As a result, a plurality of laser beams emitted from the VCSELs belonging to each SOS detection group are incident on the SOS detection optical sensor 50, and SOS signals corresponding to the respective SOS detection groups corresponding to the light quantity levels of the plurality of laser beams are generated. It is generated by the photodetector 52 for detecting the SOS signal.
[0092]
That is, when detecting SOS signals by a plurality of groups, in order to detect SOS signals by lighting all VCSELs simultaneously or in time series, the number of SOS signals is the same as the number of groups as shown in FIG. Generated. Then, it is necessary to separate the plurality of SOS signals into SOS1, SOS2, and SOS3 signals corresponding to the G1, G2, and G3 groups.
[0093]
Therefore, in the video signal output circuit 60 ′ in the exposure control unit 90 ′ of the optical scanning apparatus 10 according to the second embodiment, in addition to the configuration of the video signal output circuit 60 in the first embodiment, the SOS count circuit 61 is provided. And an SOS separation circuit 63.
[0094]
When the SOS signal is input from the SOS signal detection photodetector 52, the SOS count circuit 61 sequentially counts from “0” → “1” → “2” after a predetermined timing, and the third SOS signal is input. When set to "0" in the initial state.
[0095]
When the count value by the SOS count circuit 61 is “0” and the SOS signal is input, the SOS separation circuit 63 sets the SOS1 signal to the high level for a predetermined time, and the count value is “1” and the SOS signal is input. When this is done, the SOS2 signal is set to the high level for a predetermined time. Further, when the count value is “2” and the SOS signal is input, the SOS3 signal is set to the high level for the predetermined time.
[0096]
Further, the clock phase synchronization circuit 64 ′ of the second embodiment generates a video clock 1 signal, a video clock 2 signal, and a video clock 3 signal that are synchronized with the SOS 1 signal, the SOS 2 signal, and the SOS 3 signal, respectively.
[0097]
The counter circuits 66A, 66B, and 66C to which the video clock 1 signal, the video clock 2 signal, and the video clock 3 signal are input, respectively, and the timing circuit 68A that is connected to the corresponding counter circuits 66A, 66B, and 66C, respectively. 68B and 68C generate the LS1, LS2 and LS3 signals in the same manner as the counter circuit 66 and timing circuit 68 shown in FIG.
[0098]
The LS1 signal, the LS2 signal, and the LS3 signal are at a high level when the times T01, T02, and T03 shown in FIG. 8 have elapsed from the SOS1, SOS2, and SOS3 signals, respectively. After the signal read permission time elapses, the signal becomes low level, and thereafter, the VCSEL array 16 is turned on similarly to the configuration shown in FIG. 3 according to the first embodiment.
[0099]
The SOS detection group lighting control circuit 69 ′ corresponds to the control means according to the third aspect of the present invention.
[0100]
Note that when the optical scanning device is started after being stopped for a predetermined time or longer, such as when the power is turned on, in order to obtain the SOS signal first, the optical deflecting means is started, the optical sensor is exposed, and the SOS signal is output. A predetermined plurality of lasers to be obtained are emitted with a predetermined light amount. At this time, since the scanning start beam position is not constant, the first rise of the obtained SOS signal is not necessarily the SOS1 signal in FIG.
[0101]
In this embodiment, when the SOS signal rises, the elapsed time from the previous rise of the SOS signal is measured, and it is determined that the SOS signal when the elapsed time is equal to or longer than the predetermined time is the SOS1 signal. , SOS signal specifying means (not shown) is included.
[0102]
As described in detail above, in the optical scanning device according to the second embodiment, as the SOS signal, the period of time during which the amount of light received by the SOS detection photosensor is equal to or higher than the energy level corresponding to the detection threshold and the energy level A signal having a signal level different from that of the period less than the period is generated, and each laser beam is combined on the light receiving surface of the SOS detection photosensor when all VCSELs belonging to any one SOS detection group are turned on. The energy distribution is a distribution that does not produce a portion that is less than the energy level corresponding to the detection threshold at a position corresponding to the center between the individual laser beams along the scanning direction, and any two SOSs. The combined error of each laser beam on the light receiving surface of the optical sensor for SOS detection when all the VCSELs belonging to the detection group are turned on. The ruby distribution is located at a location corresponding to the center of the laser beam group belonging to one SOS detection group along the scanning direction and the center along the scanning direction of the laser beam group belonging to the other SOS detection group. The VCSELs of the VCSEL array 16 are grouped into a plurality of SOS detection groups so that a portion that is less than the energy level corresponding to the detection threshold is generated, and each VCSEL used for generating the SOS signal is individually Since a plurality of VCSELs selected in advance for each SOS detection group are turned on during a period in which the light beams emitted from the plurality of VCSELs cross the light receiving surface of the SOS detection photosensor, A stable SOS signal can be obtained.
[0103]
In the first and second embodiments, the case where the present invention is applied to the optical scanning device in which the SOS detection optical sensor 50 is configured by only one photodiode has been described. However, the present invention is not limited to this. However, the present invention may be applied to an optical scanning device in which the SOS detection optical sensor 50 is composed of a plurality of photodiodes, as in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-323220, for example.
[0104]
9 and 10 show a configuration of a photodetector having two photodiodes and a timing chart of main signals of the photodetector in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-323220.
[0105]
In this technique, as shown in FIG.1And photodiode PD2The rectangular light receiving surface is arranged along the scanning direction of the light beam. Then, as shown in FIG. 9B, two photodiodes PD1And PD2When the light beam is not incident on both, the SOS signal VOThe bias voltage E is added because the output state of may not be determined.
[0106]
In practice, photodiode PD1And PD2The output photocurrent of each amplifier A1And A2The signal is amplified and converted to I (current) / V (voltage). And one output voltage V2A constant bias voltage E is applied to the output voltage V1And voltage V2-E and the result of the comparison with the comparator, the SOS signal VOOutput as.
[0107]
As shown in FIG. 10A and FIG. 10B, this photodetector can avoid malfunction due to noise as the bias voltage E is larger, but the SOS signal timing is large and small. It has the characteristic that it fluctuates greatly according to the above.
[0108]
In this configuration, the photodiode PD2Output voltage is smaller than the bias voltage E, the SOS signal VOIs not output.
[0109]
That is, in this configuration, the bias voltage E becomes the threshold voltage of the comparator. Photodiode PD2Output voltage V corresponding to2Photodiode PD when the output difference between when light is detected and when it is not detected is equal to the bias voltage E2The output of the light beam for exposing is the detection threshold energy level shown in FIGS.
[0110]
  [Third Embodiment]
  In the third embodiment, claim 4 is provided.as well asClaim5Embodiments of the invention will be described. First, the configuration of the optical scanning device 10 'according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 11 that are the same as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
[0111]
As shown in the figure, the optical scanning device 10 ′ according to the third embodiment is configured to generate an SOS signal in place of the SOS detection optical sensor 50 of the optical scanning device 10 according to the first and second embodiments. The SOS light quantity detection optical sensor 50 ′ having the role of performing both the laser light detection for detecting the light quantity and the laser light quantity detection for the APC, and the SOS light quantity detection optical sensor 50 ′. The light quantity control unit 54 that performs APC so that the light quantity emitted by the VCSEL array 16 is constant at a predetermined light quantity according to the light quantity obtained, and the VCSEL belonging to the light quantity detection group described later is forced over a predetermined period. The light scanning device 10 according to the first and second embodiments is only provided with a light amount detection group lighting control circuit 56 that controls the VCSEL driving circuit 70 so as to light up the light. It is different.
[0112]
In the optical scanning device 10 ′ according to the third embodiment, a VCSEL group (hereinafter referred to as “light quantity detection group”) that emits laser beams in which the positions of the beam spots formed on the photosensitive member 46 in the optical scanning direction are substantially equal. In a state where the light amount detection group lighting control circuit 56 is lit, the SOS light amount detection optical sensor 50 ′ is scanned, and the light amount control unit 54 according to the output from the SOS light amount detection optical sensor 50 ′ corresponding to the scanning. Perform APC. The definition of the “light quantity detection group for emitting laser beams having substantially the same position in the optical scanning direction” in the present embodiment is as follows.
[0113]
When any one of the VCSELs 16A constituting the light quantity detection group is turned on, there is a peak value at at least one point in the timing chart of the output signal from the SOS light quantity detection optical sensor 50 ′, and the light quantity detection group When any two of the VCSELs 16A constituting the above are lit, each peak value in the timing chart corresponding to the two VCSELs intersects at least one point.
[0114]
Thus, the VCSEL group belonging to the light quantity detection group is output from the SOS light quantity detection optical sensor 50 ′ according to the amount of light received by the SOS light quantity detection optical sensor 50 ′ when each VCSEL is lit alone. It is possible to select at least a part of a period in which the signal level is substantially maximum so as to overlap each other when each of the VCSEL groups is turned on.
[0115]
That is, when a plurality of VCSELs in the VCSEL array 16 are turned on to detect the total light amount, as shown in FIG. 12A as an example, laser beams emitted from the plurality of VCSELs are relatively In the case of the adjacent beams A and B, only one of the beams is turned on and has a peak value in the sensor output timing chart when the SOS light quantity detection optical sensor 50 ′ is scanned, A part of the time when both peak values of the beam B are generated (corresponding to “peak overlapping portion” in FIG. 12A) is overlapped.
[0116]
For this reason, when the two beams of the beam A and the beam B are simultaneously turned on and the SOS light quantity detection optical sensor 50 ′ is scanned, the peak time in the sensor output timing chart is lit only for the aforementioned one beam. If the light sensor whose output is proportional to the light quantity is used as the SOS light quantity detection light sensor 50 'at this time, the peak at the time of simultaneous lighting of a plurality of beams The value indicates the total peak value for each beam among the plurality of beams.
[0117]
Accordingly, it is possible to accurately detect the total light amount of the plurality of beams based on the peak value at the time of simultaneous lighting of the plurality of beams in this case. Based on this total light amount, for example, it is described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-264873. By performing APC in the same manner as in the above technique, APC can be performed with high accuracy.
[0118]
On the other hand, as shown in FIG. 12B as an example, even if the beam B and the beam C that are relatively separated from each other in the scanning direction are turned on simultaneously to detect the light amount, only one of the beams is detected. Since the time for generating the peak value in the timing chart of the sensor output when the SOS light quantity detection optical sensor 50 'is turned on and scanned is not overlapped, the total light quantity when the two beams are simultaneously turned on cannot be detected. Therefore, it is necessary to select a plurality of VCSELs that satisfy the above-described conditions.
[0119]
In the optical scanning device 10 ′ according to the third embodiment, the light quantity detection group lighting control circuit 56 makes the light quantity detection group to the VCSEL drive circuit 70 over the time period in which the laser beam can enter the reflection mirror 48. A signal capable of lighting all the VCSELs to which it belongs is output. As a result, a plurality of laser beams emitted from all the VCSELs belonging to the light amount detection group are incident on the SOS light amount detection optical sensor 50 ′, and an output signal corresponding to the total light amount level of the plurality of laser beams is It is output from the optical sensor 50 ′ for detecting the SOS light quantity. Then, the light quantity control unit 54 performs APC so that the emission light quantity of the VCSEL array 16 becomes a predetermined light quantity according to the output signal from the optical sensor 50 'for detecting the SOS light quantity.
[0120]
Here, the light amount control unit 54 can perform light amount control in units of scanning by holding the peak value of the sensor output by the peak hold circuit.
[0121]
In addition, if the duration of the peak value in the timing chart when a plurality of beams are simultaneously turned on is long to some extent, the total light amount of the plurality of beams is subjected to high-speed feedback control as in the technique described in the above-mentioned JP-A-9-230259. Is also possible.
[0122]
By the way, in the optical scanning device 10 ′ according to the third embodiment, there are a plurality of light quantity detection groups, and when the SOS signal is generated by the SOS detection group as in the first and second embodiments, the SOS is generated. The detection group is assumed to be at least one of the plurality of light quantity detection groups. As a result, the total light amount of the SOS detection group is stabilized, so that the SOS signal can also be output at a stable timing.
[0123]
In addition, like the technique of the above-mentioned Unexamined-Japanese-Patent No. 8-264873, by providing the light intensity balance adjustment means which balances the light emission intensity of each VCSEL beforehand according to the light emission characteristic of each VCSEL of the VCSEL array 16, It is possible to improve the correction accuracy of the light amount of the beam.
[0124]
By the way, as in the third embodiment, the SOS detection group is also used as the light amount detection group, and SOS signal generation and APC are performed based on the output from a single optical sensor, and a plurality of VCSEL groups are used. When feedback control is performed on the total light quantity of a group, when all the beams are turned on and the optical sensor is scanned, the laser beam of a VCSEL belonging to another group is emitted while performing synchronization detection or light quantity detection of a certain group. The sensor may be irradiated and the accuracy of the SOS signal or APC may decrease.
[0125]
In such a case, as shown in FIG. 13 as an example, from a plurality of SOS detection groups composed of a plurality of VCSELs, a “group by a plurality of groups (such that two or more beams are not simultaneously irradiated to an optical sensor ( Simultaneous detection group) ”is set, and the simultaneous detection groups may be sequentially switched, and the generation of the SOS signal and the APC for each simultaneous detection group may be performed for all the simultaneous detection groups.
[0126]
At this time, in the group where detection is not performed, the SOS signal is turned on with the previously set light amount, and the SOS signal is a dummy SOS signal that changes at a timing that corrects the design offset amount based on the SOS signals of other groups. By substituting with, it becomes possible to control the beam light amount and the beam spot position with high accuracy.
[0127]
  The optical sensor 50 'for detecting the SOS light quantity is claimed.4 andClaim5The optical sensor according to the present invention includes a light amount control unit 54.4 andClaim5Light intensity control means of the invention describedIn addition,Each corresponds.
[0128]
As described above in detail, in the optical scanning device according to the third embodiment, the light amount of the laser beam emitted from the VCSEL array having a plurality of VCSELs arranged two-dimensionally is detected by the optical sensor for detecting the SOS light amount. Then, when controlling the light amount of the laser beam emitted from the VCSEL array so that the detected light amount becomes a predetermined value, the emitted light is scanned on the scanned surface, which is selected in advance as a VCSEL used for light amount detection. Since the plurality of VCSELs whose positions along the scanning direction of the beam spot formed on the surface to be scanned by the deflected laser beam are substantially equal to each other are turned on, the output signal from the optical sensor for detecting the SOS light quantity The level can be increased, and as a result, the light amount can be controlled with high accuracy.
[0129]
In the optical scanning device according to the third embodiment, since the SOS light quantity detection optical sensor is arranged on the downstream side of the polygon mirror, the SOS light quantity detection optical sensor is arranged on the upstream side of the polygon mirror. As described above, it is not necessary to arrange a member such as a half mirror for branching the laser beam emitted from the VCSEL array on the path of the laser beam, and the cost and size can be reduced.
[0130]
In the optical scanning device according to the third embodiment, the signal output from the SOS light quantity detection optical sensor according to the amount of light received by the SOS light quantity detection optical sensor when each VCSEL is lit alone. Since at least a part of the period in which the level is substantially maximum is selected so as to overlap each other when the plurality of VCSELs are turned on, the amount of light detected by the SOS light amount detection photosensors is selected. Thus, the total amount of laser beams emitted from each of the laser beam can be made approximately equal to the total amount, and the light amount can be controlled with high accuracy.
[0131]
Furthermore, in the optical scanning device according to the third embodiment, since the light sensor for detecting the light amount and the optical sensor for detecting SOS are used as the optical sensor for detecting the SOS light amount, the configuration of the device can be simplified. Cost reduction and downsizing can be achieved.
[0132]
In each of the above-described embodiments, the case where the SOS detection group or the light amount detection group is configured by all VCSELs that emit laser beams having substantially the same scanning direction position on the photosensitive member has been described, but the present invention is not limited to this. If the condition “the positions in the optical scanning direction on the photosensitive member are substantially equal” corresponding to each of the conditions is satisfied, the optical scanning direction positions on the photosensitive member are substantially equal as shown in FIG. 14 as an example. The SOS detection group or the light amount detection group may be configured by only a part of the VCSEL that emits the laser beam. Also in this case, the same effects as those of the above embodiments can be obtained.
[0133]
【The invention's effect】
  According to the optical scanning device of claim 1 to claim 3,The light emitting elements of the light source include a plurality of groups as a light emitting element group for each of the plurality of light emitting elements in which the positions along the scanning direction of the light spots formed on the scanned surface by the emitted light beam are substantially equal to each other. The plurality of light emitting elements in one light emitting element group of the plurality of groups are turned on during a period in which the light beams emitted from the plurality of light emitting elements cross the light receiving surface of the light sensor. Since the light signal received by the light sensor from the plurality of light-emitting elements that have been controlled to generate a synchronization signal corresponding to the one light-emitting element group,The amount of light received by the optical sensor can be increased, and as a result, a stable synchronization signal can be obtained.
[0134]
  Claim 4as well asClaim5According to the optical scanning device described in,lightAn output signal level from the sensor can be increased, and as a result, an effect that the light amount control can be performed with high accuracy is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an overall configuration of an optical scanning device according to first and second embodiments.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the optical scanning device according to the first embodiment. FIG. 2A is a diagram of beam spots when the scanning direction positions of the beams belonging to the SOS detection group are completely aligned. It is a figure which shows the example of a state, and the example of a state of a total exposure energy profile and a detection threshold energy level, (B) of the beam spot when the scanning direction position of each beam which belongs to a SOS detection group is not completely aligned. It is a figure which shows the example of a state, and the example of a state of a total exposure energy profile and a detection threshold energy level.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an exposure control unit according to the first embodiment.
4 is a timing chart showing a state of a main signal of the exposure control unit shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation of the optical scanning device according to the second embodiment, and is a diagram showing an example state of an SOS detection group and an example state of a total exposure energy profile and a detection threshold energy level. .
FIG. 6 shows an example of the state of the SOS detection group and the total exposure energy profile and detection threshold when an independent SOS signal cannot be detected for each group in one scan in the optical scanning device according to the second embodiment. It is a figure which shows the example of a state of a value energy level.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an exposure control unit according to a second embodiment.
8 is a timing chart showing a state of a main signal of the exposure control unit shown in FIG.
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a configuration example of a photodetector in the case of having two photodiodes. FIG. 9A is a layout diagram showing the layout of photodiodes, and FIG. 9B shows a circuit configuration of the photodetector. It is a circuit diagram.
10 is a timing chart of a main signal of the photodetector shown in FIG. 9. FIG. 10 (A) is a timing chart when the bias voltage is large, and FIG. 10 (B) is a timing chart when the bias voltage is small. .
FIG. 11 is a schematic perspective view (partial block diagram) showing an overall configuration of an optical scanning device according to a third embodiment.
12A and 12B are schematic views for explaining the operation of the optical scanning device according to the third embodiment. FIG. 12A is a diagram illustrating a VCSEL that emits a beam A and a beam B that are relatively close to the light amount detection group in the scanning direction. (B) is a timing chart of the optical sensor output when the light quantity detection group is a VCSEL that emits a beam B and a beam C that are relatively separated from each other in the scanning direction. .
FIG. 13 shows a countermeasure when an optical sensor is irradiated with a laser beam of a VCSEL belonging to another group when performing SOS detection or light amount detection of a group in the optical scanning device according to the third embodiment. It is the schematic where it uses for description.
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating another example of the SOS detection group or the light amount detection group.
FIG. 15 is a schematic perspective view showing a configuration of an edge emitting semiconductor laser.
FIG. 16 is a schematic side view showing the configuration of a VCSEL.
FIG. 17 is a circuit diagram showing a circuit configuration example of a photodetector.
18 is a timing chart showing a state of a main signal of the photodetector shown in FIG.
FIG. 19 is a schematic diagram for explaining a problem in the conventional technology.
[Explanation of symbols]
10, 10 'optical scanning device
16 VCSEL array (light source)
16A VCSEL (light emitting device)
50 Optical sensor for SOS detection (optical sensor)
50 'SOS light quantity detection light sensor (light sensor)
52 Photodetector for SOS signal detection (generation means)
54 Light quantity control unit (light quantity control means)
56 Light quantity detection group lighting control circuit (control means)
60, 60 'video signal output circuit
69, 69 'SOS detection group lighting control circuit (control means)
70 VCSEL drive circuit
90, 90 'exposure controller

Claims (5)

２次元に配置された複数の発光素子を有する光源と、
前記光源から射出され被走査面上を走査するように偏向手段によって偏向された光ビームを、前記光ビームの走査範囲内の特定の位置で検知可能とされた光センサと、
前記光センサの受光エネルギー量に応じて信号レベルが変化する同期信号を生成する生成手段と、
前記複数の発光素子の点灯を制御する制御手段と、を含み、
前記光源の発光素子は、射出した光ビームによって前記被走査面上に形成される光スポットの走査方向に沿った位置が互いに略等しい位置に配置された複数の発光素子毎に発光素子群として複数の群にグループ分けされており、
前記制御手段は、前記複数の群のうちの一つの発光素子群における複数の発光素子を、該複数の発光素子から射出された光ビームが前記光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させ、
前記生成手段は、前記制御手段が点灯制御した前記複数の発光素子から前記光センサが受光した受光エネルギー量に応じて前記一つの発光素子群に対応する同期信号を生成する
ことを特徴とする光走査装置。 A light source having a plurality of light emitting elements arranged two-dimensionally;
An optical sensor capable of detecting a light beam emitted from the light source and deflected by a deflecting unit so as to scan a surface to be scanned at a specific position within a scanning range of the light beam;
Generating means for generating a synchronization signal whose signal level changes according to the amount of received light energy of the optical sensor;
And control means for controlling the lighting of said plurality of light emitting elements, only including,
A plurality of light emitting elements of the light source are provided as a light emitting element group for each of a plurality of light emitting elements arranged at positions where the positions along the scanning direction of light spots formed on the scanned surface by the emitted light beam are substantially equal to each other. Grouped into groups of
The control means turns on a plurality of light emitting elements in one light emitting element group of the plurality of groups in a period in which a light beam emitted from the plurality of light emitting elements crosses the light receiving surface of the photosensor,
The generating unit generates a synchronization signal corresponding to the one light emitting element group according to the amount of received light energy received by the optical sensor from the plurality of light emitting elements controlled to be turned on by the control unit.
An optical scanning device. 前記生成手段は、前記同期信号として、前記光センサの受光エネルギー量が所定レベル以上の期間と該所定レベル未満の期間とで信号レベルが相違する信号を生成し、
前記複数の発光素子は、該複数の発光素子を全て点灯させたときの前記光センサの受光面上での複数本の光ビームの合成エネルギー分布が、前記走査方向に沿った個々の光ビームのビーム中心の間に相当する箇所に前記所定レベル未満となる部分を生じない分布となるように選択されている
ことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。The generating means generates, as the synchronization signal, a signal whose signal level is different between a period in which the amount of light received by the optical sensor is equal to or higher than a predetermined level and a period lower than the predetermined level,
In the plurality of light emitting elements, the combined energy distribution of the plurality of light beams on the light receiving surface of the photosensor when all of the plurality of light emitting elements are turned on has an individual light beam along the scanning direction. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is selected so as to have a distribution that does not generate a portion that is less than the predetermined level at a position corresponding to between the beam centers. 前記生成手段は、前記同期信号として、前記光センサの受光エネルギー量が所定レベル以上の期間と該所定レベル未満の期間とで信号レベルが相違する信号を生成し、
任意の１つの発光素子群を構成する全ての発光素子を点灯させたときの前記光センサの受光面上での各光ビームの合成エネルギー分布が、前記走査方向に沿った個々の光ビームのビーム中心の間に相当する箇所に前記所定レベル未満となる部分を生じない分布となり、かつ、任意の２つの発光素子群を構成する全ての発光素子を点灯させたときの前記光センサの受光面上での各光ビームの合成エネルギー分布が、一方の発光素子群に属する光ビーム群の前記走査方向に沿った中心と、他方の発光素子群に属する光ビーム群の前記走査方向に沿った中心と、の間に相当する箇所に前記所定レベル未満となる部分が生じる分布となるように、前記光源の発光素子が複数の発光素子群にグループ分けされており、
前記制御手段は、前記同期信号の生成に用いる発光素子として個々の発光素子群毎に予め選択された複数の発光素子を、該複数の発光素子から射出された光ビームが前記光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させる
ことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。The generating means generates, as the synchronization signal, a signal whose signal level is different between a period in which the amount of light received by the optical sensor is equal to or higher than a predetermined level and a period lower than the predetermined level,
The combined energy distribution of each light beam on the light receiving surface of the photosensor when all the light emitting elements constituting one arbitrary light emitting element group are turned on is the beam of each light beam along the scanning direction. On the light receiving surface of the optical sensor when all light emitting elements constituting any two light emitting element groups are turned on with a distribution that does not produce a portion that is less than the predetermined level at a location corresponding to the center. The combined energy distribution of each light beam at the center along the scanning direction of the light beam group belonging to one light emitting element group, and the center along the scanning direction of the light beam group belonging to the other light emitting element group. , The light emitting elements of the light source are grouped into a plurality of light emitting element groups so as to have a distribution in which a portion that is less than the predetermined level is generated at a location corresponding to
The control means includes a plurality of light emitting elements preselected for each light emitting element group as light emitting elements used for generating the synchronization signal, and a light beam emitted from the plurality of light emitting elements is a light receiving surface of the light sensor. The light scanning device according to claim 1, wherein each of the light scanning devices is turned on in a period of crossing the light source. 前記光センサは、更に、前記光源から射出された光ビームの光量を検出し、
前記光センサによって検出された光量が所定値となるように、前記光源から射出される光ビームの光量を制御する光量制御手段を更に備えた
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光走査装置。 The optical sensor further detects the amount of light beam emitted from the light source ,
Further provided is a light amount control means for controlling the light amount of the light beam emitted from the light source so that the light amount detected by the optical sensor becomes a predetermined value .
The optical scanning device according to claim 1 . 前記複数の発光素子は、個々の発光素子を単独で点灯させたときに前記光センサの受光量に応じて該光センサから出力される信号のレベルが略最大となる期間の少なくとも一部が、前記複数の発光素子を各々点灯させたときに互いに重なるように選択されていることを特徴とする請求項４記載の光走査装置。The plurality of light emitting elements have at least a part of a period during which the level of a signal output from the photosensor is substantially maximum according to the amount of light received by the photosensor when each of the light emitting elements is lit alone. 5. The optical scanning device according to claim 4, wherein the plurality of light emitting elements are selected so as to overlap each other when turned on.
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