JP2004020959A

JP2004020959A - 画像記録装置

Info

Publication number: JP2004020959A
Application number: JP2002176152A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Niito; 新戸　嘉春
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22
Also published as: US7626722B2; US20040070663A1

Abstract

【課題】主走査方向の後端側にピッチを計測する手段を設け、計測結果に基づいて各発光源の点燈間隔の遅延量を補正し、ポリゴンモータのジター、ＰＬＬの累積ジターによる画像後端での主走査方向のピッチずれを無くす画像記録装置を提供する。
【解決手段】一つのチップ上に複数の発光源が配列されたレーザダイオードアレイ１を主走査方向に対して斜めに配置し、各発光源毎に発光タイミングを可変できる手段、及び画像データを生成する手段を有し、画像データに基づいて変調される発光源からのレーザビームを回転多面鏡４により走査させ感光体面上に画像を記録する画像記録装置において、各発光源の主走査方向のピッチを計測するＣＣＤエリアセンサ１２を有し、ＣＣＤエリアセンサ１２により計測された結果に基づいて、各発光源の点灯タイミングを変更することにより主走査ピッチを補正する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードアレイを用いた走査光学系、及びそれを有する画像記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像記録装置において書き込み速度の高速化、書き込み密度の高密度化が要求される中、マルチビームでの書き込みの必要性が出てきており、レーザダイオードアレイが多く使われつつある。その場合、副走査方向のピッチを合わせる為、レーザダイオードを主走査方向に対して斜めに配列して使用されることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
その際、各レーザダイオードアレイを配置したレーザ駆動ユニット毎にレーザダイオードの傾きが異なるため、また、レーザダイオード自体が持っている各発光源間ピッチのバラツキのため、各ユニット毎に、各発光源の主走査方向のピッチのバラツキが発生していた。
【０００４】
その為、レーザ駆動ユニットを画像記録装置に実装した時点で、レーザ駆動ユニット毎にピッチのバラツキを吸収するために、画像記録装置の製造工程にてレーザダイオードアレイの各発光源のピッチ差に応じて、各発光源の点燈タイミングを補正する調整工程が必要であった。また、市場でのサービスマン等によるレーザ駆動ユニット交換時等に主走査方向のピッチずれによる画質の劣化が発生する等の問題があった。
【０００５】
本発明は、レーザダイオードアレイの発光源間の主走査方法のピッチを計測する手段を設け、前記計測結果に基づいて、各発光源の点燈間隔の遅延量を補正することにより、常に主走査方向のピッチずれの無い画像を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明は、主走査方向のピッチを計測する手段を感光体近傍のレーザビームが照射される位置に設け、前記計測結果に基づいて、各発光源の点燈間隔の遅延量を補正することにより、常に主走査方向のピッチずれの無い画像を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は、主走査方向の後端側にピッチを計測する手段を感光体近傍のレーザビームが照射される位置に設け、前記計測結果に基づいて、各発光源の点燈間隔の遅延量を補正することにより、ポリゴンモータのジター、ＰＬＬの累積ジターによる画像後端での主走査方向にピッチずれの無い画像を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、一つのチップ上に複数の発光源が配列されたレーザダイオードアレイを主走査方向に対して斜めに配置し、レーザダイオードアレイの各発光源毎に発光タイミングを可変できる手段、及び画像データを生成する手段を有し、前記画像データに基づいて変調される発光源からのレーザビームを回転多面鏡により走査させ感光体面上に画像を記録する画像記録装置において、レーザダイオードアレイの各発光源の主走査方向のピッチを計測する手段を有し、前記計測手段により計測された結果に基づいて、各発光源の点灯タイミングを変更することにより、主走査ピッチを補正することを最も主要な特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明では、請求項１の画像記録装置において、前記計測手段が感光体近傍のレーザビーム走査線上に配置されていることを主要な特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明では、請求項２の画像記録装置において、前記計測手段が主走査方向後端に配置されていることを主要な特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の構成を４ビームのレーザダイオードアレイ素子を使用した、走査光学系を有する画像記録装置での実施例について説明する。図１は本発明の画像記録装置の光走査光学系の機構部を示す図である。この光走査光学系において、１はレーザダイオードアレイであり主走査方向にほぼ同一位置で感光体ドラム７の回転方向である副走査方向に所定距離離れ、個別に変調制御可能な複数個の発光源が１個のチップ上に配列されている。この各レーザダイオードアレイ１の発光源からは、それぞれ画像データに応じて変調されたレーザビームが射出される。そしてこれら複数本のレーザビームはコリメートレンズ２、アパ−チャ８、及びシリンドリカルレンズ３にて所定形状のレーザビームに整形され回転多面鏡４（ポリゴンミラー）に照射される。すなわち、上記複数本のレーザビームは、コリメートレンズ２により平行光束とされ、次に書き込み密度の大きさに応じたスリットを持つアパ−チャ８により余分なレーザビームがカットされる。そのアパーチャ８により整形された各平行光束は、シリンドリカルレンズ３にて主走査方向の画像書き込み用の各レーザビームがそれぞれ感光体ドラム７の表面で所定の大きさになるように集光され回転多面鏡４に照射される。
【００１２】
回転多面鏡４は、所定の速度で回転しており、この回転多面鏡４に当たったレーザビームはミラー９に向かい、そこで反射され主走査方向（感光体ドラム７の回転軸方向）Ｘに繰り返して走査される。この時、回転多面鏡４で反射したレーザビームは、一対のＦθレンズ５による等角速度運動から等速運動への変換と面倒れ補正レンズ６による面倒れ補正が行われた後、反射ミラー９により角度を変えられ、感光体ドラム７の表面に所定ビーム径でスポット状に結像される。
【００１３】
レーザダイオードアレイ１は、複数個の発光源を有しているため、感光体ドラム７の表面に副走査方向（感光体ドラム７の回転方向）Ｙにピッチ（位置差）を持った複数本のレーザビーム照射軌跡が描かれる。
【００１４】
図１において、感光体ドラム７上を主走査する直前のレーザビームは、感光体ドラム７の表面に対する主走査書き込み領域外の主走査開始点側レーザ光路に設けられた同期知センサ１０がレーザビームを検知して同期検知信号を生成して出力する。また、同期検知センサ１０より主走査方向後端に、各レーザダイオードアレイ１の発光源の主走査ピッチを検出するＣＣＤエリアセンサ１２（ピッチ計測手段）が配置されている。１１は画像データ制御部である。
【００１５】
図２は、図１のレーザダイオードアレイ１のチップの拡大図である。レーザダイオードアレイ１のチップ接合面１Ａには、複数個の発光源が配列されている。ここでは、図示の都合上、４個の光源が配列されているものとすると、その４個の発光源から射出されるレーザビームは図示のようにそれぞれＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４となる。
【００１６】
図３はレーザダイオードアレイ１の構成を示す図であり、１チップ上に一直線上に配置された４個のレーザダイオード素子１３（ＬＤ１からＬＤ４）に対して、各レーザダイオードの光量を検出する受光素子（以下ＰＤ）１個で構成されている。
【００１７】
図４は、像面上でのレーザビームの位置関係を示す図であり、ｃｈ１が主走査方向・副走査方向に先行したビームであり、ｃｈ１において同期検知を行ない、レーザダイオード素子１３のＬＤ１からＬＤ２、ＬＤ１からＬＤ３、ＬＤ１からＬＤ４のピッチ差がそれぞれＸ１，Ｘ２，Ｘ３となる。
【００１８】
図５は本発明の画像記録装置のレーザ制御部のブロック図を示す。主走査方向の記録位置を決定する前記同期検知信号に基づき、図示しないが画像処理部より４ライン分の画像データが順次、画像データ制御部１１へ入力される。画像データ制御部１１では、４チャンネル分の画像データが内部のラインメモリに記憶され回転多面鏡４のタイミングに合わせてタイミング変換され４ラインの画像データがそれぞれ同時に４個のパルス幅変調部１４（ＰＷＭ１からＰＷＭ４）に入力される。
【００１９】
パルス幅変調部１４にて画像データに基づきパルス幅変調された変調信号は、レーザダイオード駆動部１５（ＬＤＤ１からＬＤＤ４）に入力される。レーザダイオード駆動部１５は変調信号に基づき、図３のレーザダイオードアレイ１の（ＬＤＡ）内の４チャンネルのレーザダイオード素子１３（ＬＤ１からＬＤ４）のそれぞれを駆動する。画像データ制御部１１は、同期検知センサ１０より得られた同期検知信号を基準にして画像データをパルス幅変調部１４に発生すると同時に画像処理部に画像データを転送する基準タイミング信号を発生する。
【００２０】
レーザダイオード駆動部１５及びレーザダイオードアレイ１のレーザダイオード素子１３（ＬＤ１からＬＤ４）より構成されるレーザ駆動ユニット１６内には、記憶部が配置され、レーザ駆動ユニット１６の調整工程において副走査ピッチ調整後に、主走査方向のピッチＸ１，Ｘ２，Ｘ３が測定され、測定データは、調整治具等により、前記記憶部に記憶される。レーザ駆動ユニット１６が、画像記録装置に実装された後、画像記録装置内のＣＰＵにより、記憶部に格納された主走査方向ピッチ情報が読み取られ、前記情報に基づいて、点燈遅延量が各レーザダイオードアレイ１の発光源毎に設定される。図５中、２２はＣＣＤ信号処理部、２３はＣＰＵ２３である。
【００２１】
次に、レーザダイオードアレイ１の各発光源の主走査方向のピッチ差を補正して、各発光源の点燈タイミングを補正する方法を示す。図６は、画像データ制御部１１内のＰＬＬの発振クロック（ＰＬＬＣＬＫ）と書き込みクロックＷＣＬＫの関係を示すタイミングチャートであり、８分周された場合を示している。ＰＬＬＣＬＫより位相が１クロックずつ遅延した書き込みクロックＷＣＬＫ１から７が生成され、前記画素クロックが遅延量に応じて任意に選択される。
【００２２】
図７は、図５の画像データ制御部１１内のＰＬＬ制御部１７及びＰＷＭ制御部１８を示すブロック図である。ＰＬＬの基準クロックであるＲＥＦＣＬＫが、ＰＬＬ制御部１７に入力され、ＰＬＬ制御部１７では、記載しないが内部のＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ　）により逓倍されたＰＬＬＣＬＫが生成される。ＰＬＬＣＬＫは分周器で１／Ｘに分周され、同期クロック生成部２０にて画素クロックＷＣＬＫが生成される。同期クロック生成部２０では、ＰＬＬＣＬＫより位相のずれたＷＣＬＫ１から７が生成され同期検知信号ＤＥＴＰを基準に、ＷＣＬＫ１から７のクロックの内１個のクロックが、ＣＬＫＡとして選択される。ＬＤ１からＬＤ４の各レーザダイオード発光源の主走査方向の遅延量に応じた、書き込みクロックＷＣＬＫ１から７のいずれかのクロックが選択されＰＷＭ制御部１８のＰＷＭ１から４を駆動する。
【００２３】
図示しないが画像処理部からの画像データ、主走査・副走査を制御する信号は、画像データ制御部１１に入力され、画像データは、各ＬＤの画像データに分離され、それぞれ、次段のＦＩＦＯ部２１のＦＩＦＯ１から４に入力される。ＦＩＦＯ１から４への画像データの書き込みは、前期ＣＬＫＡを書き込みクロック、ＷＥ１から４（Ｗｒｉｔｅ　Ｅｎａｂｌｅ）信号により書き込まれる。また、ＦＩＦＯ１から４からの画像データの読み出しは、同期クロック生成部にて生成されたＷＣＬＫ１から７のクロックが、ＣＬＫＡを基準に選択されたＷＣＬＫａからＷＣＬＫｄと、ＲＥ１から４（Ｒｅａｄ　Ｅｎａｂｌｅ）信号により読み出される。
【００２４】
従って、ＷＥとＲＥの差により、１画素単位での遅延の設定が可能であり、更に、ＷＣＬＫａからＷＣＬＫｄの選択によりさらに、１／８画素単位での遅延が可能になる。
【００２５】
図８は、ＦＩＦＯ部２１のタイミングチャートを示す。図９は、ＰＬＬ制御部１７の内部を示すブロック図であり、基準クロックＲＥＦＣＬＫは、分周器１／Ｎに入力され、Ｎ分周され、ＰＦＤ（Ｐｈａｓｅ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）に入力され、分周器１／Ｍより入力されたＰＬＬＣＬＫと位相比較され、ＣＰ（Ｃｈａｒｇ　Ｐｕｍｐ）によりクロックの位相差がアナログ出力に変換されＶＣＯに入力される。ＶＣＯは、アナログ出力に応じた発振を行ないＰＬＬＣＬＫを生成する。
【００２６】
図１に示すようにレーザダイオードビーム走査線上には、ＣＣＤエリアセンサ１２が配置され、図１０のタイミングチャートに示す様に、同期検知後に、ＣＣＤエリアセンサ１２上にて、レーザダイオード素子１３のＬＤ１からＬＤ４を同時に点灯（発光）させる。この時の、ＣＣＤエリアセンサ１２には、図１１の様に、レーザビームが照射され、ＣＣＤセンサ出力が図５のＣＣＤ信号処理部２２に出力される。ＣＣＤ信号処理部２２では、ＬＤ１からＬＤ４の各ビームの出力より各ビームの中心座標（Ｘａ、Ｙａ）から（Ｘｄ、Ｙｄ）がそれぞれを算出される。ＣＰＵ２３は、前記各ＬＤの中心座標値より、主走査方向のピッチ（図４のＸ１，Ｘ２，Ｘ３）を算出する。算出された主走査ピッチより、ＬＤ１に対するＬＤ２からＬＤ４の点灯タイミングの遅延量が設定される。
【００２７】
図１２は本発明の他の形態を示したもので、感光体近傍のレーザビーム走査線上に、ＣＣＤエリアセンサ１２を配置したものであり、前述の形態と同様に、図１０に示すタイミングで各ＬＤを同時点灯させて主走査ピッチを算出し、算出結果に基づいてＬＤ１に対するＬＤ２からＬＤ４の点灯タイミングの遅延量が設定される。
【００２８】
図１３は本発明の更に他の形態を示したもので、感光体近傍のレーザビーム走査線上の主走査後端側に、ＣＣＤエリアセンサ１２を配置したものであり、前述の形態と同様に、各ＬＤの主走査ピッチを算出して、算出結果に基づいてＬＤ１に対するＬＤ２からＬＤ４の点灯タイミングの遅延量が設定される。図１４は、この時のピッチ計測時のタイミングチャートである。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、各レーザ発光源間の主走査方法のピッチを計測する手段を設け、前記計測結果に基づいて、各レーザ発光源の点燈間隔の遅延量を補正することにより、常に主走査方向のピッチずれの無い画像を得ることが可能になる。また、製造ラインでの調整工程を削除することが出来るとともに、レーザ駆動ユニットに交換時においても、常にピッチずれの発生しない画像が得られる。
【００３０】
請求項２によれば、主走査方向のピッチを計測する手段を感光体近傍のレーザビームが照射される位置に設けることで、像面上での主走査ピッチの補正が可能になり、よりピッチずれの無い画像を得られる。
【００３１】
請求項３によれば、請求項２において、主走査方向の後端側にピッチを計測する手段を感光体近傍のレーザビームが照射される位置に設けることで、ポリゴンモータのジター、書込みクロックを生成するＰＬＬの累積ジターによる主走査後端での主走査ピッチずれの補正が可能になり、よりピッチずれの無い画像を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像記録装置の光走査光学系の機構部を示す概略斜視図である。
【図２】図１のレーザダイオードアレイのチップの拡大図である。
【図３】レーザダイオードアレイの構成図である。
【図４】像面上でのレーザビームの位置関係を示す説明図である。
【図５】本発明の画像記録装置のレーザ制御部のブロック図を示す。
【図６】画像データ制御部内のＰＬＬの発振クロック（ＰＬＬＣＬＫ）と書き込みクロックＷＣＬＫの関係を示すタイミングチャートである。
【図７】図５の画像データ制御部内のＰＬＬ制御部及びＰＷＭ制御部を示すブロック図である。
【図８】ＦＩＦＯ部のタイミングチャートである。
【図９】ＰＬＬ制御部の内部を示すブロック図である。
【図１０】図１の場合のピッチ計測時のタイミングチャートである。
【図１１】ＣＣＤエリアセンサにおけるレーザビームの照射を示す図である。
【図１２】本発明の他の形態を示した斜視図である。
【図１３】本発明の更に他の形態を示した斜視図である。
【符号の説明】
１　レーザダイオードアレイ
４　回転多面鏡
７　感光体（感光体ドラム）
１２　ＣＣＤエリアセンサ（ピッチ計測手段）
１３　レーザダイオード素子（発光源）

Claims

一つのチップ上に複数の発光源が配列されたレーザダイオードアレイを主走査方向に対して斜めに配置し、レーザダイオードアレイの各発光源毎に発光タイミングを可変できる手段、及び画像データを生成する手段を有し、前記画像データに基づいて変調される発光源からのレーザビームを回転多面鏡により走査させ感光体面上に画像を記録する画像記録装置において、レーザダイオードアレイの各発光源の主走査方向のピッチを計測する手段を有し、前記計測手段により計測された結果に基づいて、各レーザダイオードアレイの発光源の点灯タイミングを変更することにより、主走査ピッチを補正することを特徴とする画像記録装置。
前記計測手段が感光体近傍のレーザビーム走査線上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
前記計測手段が主走査方向後端に配置されていることを特徴とする請求項２記載の画像記録装置。