JP2004102138A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各ビームの走査間隔および傾きを高精度で補正することが可能となる画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数のビーム光を回転多面鏡により感光体上を走査する画像形成装置において、ビーム光の副走査方向のビーム間隔を検知する検知手段、ビーム光の光路を補正する補正手段、検知手段の検知情報に応じて、補正手段の補正量を設定する制御手段を設けた。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のビームを回転多面鏡により感光体上に走査することで画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザビーム光による走査露光と電子写真プロセスとにより画像形成を行うデジタル複写機（画像形成装置）が種々開発されている。そして、最近では、さらに画像形成速度の高速化を図るために、マルチビーム方式、つまり、複数のレーザビーム光を発生させ、これら複数のレーザビーム光により複数ラインずつの同時走査が行なわれるようにしたデジタル複写機が開発されている。このようなマルチビーム方式のデジタル複写機において光走査装置としての光学系ユニットは、各レーザビーム光を感光体上に走査するためのポリゴンミラー、コリメータレンズやｆ−θレンズなどを主体に構成される。マルチビームのビーム間隔は感光体上で副走査方向に所定の値になるようにあらかじめ調整されているため、副走査方向の解像度は固定である。このような画像形成装置は高速化を目的としているため、ビーム間隔を所望の値に変更して、記録解像度の変更を可能にするための配慮はされていない。従って、副走査方向の解像度を向上させるためにはビーム間隔を調整する必要がある。このため従来は、マルチビームユニットに回転手段を設けて、解像度の選択に応じてマルチビームユニットの回転角を変更しているものがある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３９２４１号公報　（第３−５頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この構成だと、ビーム間隔を変更可能だが、マルチビームユニットを回転させるため所望の値に変更するには回転手段の精度が要求され、回転手段の装置構成も複雑かつ高価なものとなってしまう。本発明の目的は、感光体上にＣＣＤラインセンサを主走査開始位置および終了位置に配置し、各々のＣＣＤラインセンサでレーザ走査光を検知し、検知結果に基づいてレーザ走査間隔を補正することで、各ビームの走査間隔および傾きを高精度で補正することが可能となる画像形成装置を提供することである。また、マルチビーム系走査光学系を有する画像形成装置において、副走査方向の解像度を補正もしくは変更する際に光路を変えることで、簡単で安価な装置構成で高精度な補正が可能となる画像形成装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係わる発明は、複数のビーム光を回転多面鏡により感光体上を走査する画像形成装置において、前記ビーム光の副走査方向のビーム間隔を検知する検知手段、前記ビーム光の光路を補正する補正手段、前記検知手段の検知情報に応じて、前記補正手段の補正量を設定する制御手段を設けたことである。
【０００６】
請求項２に係わる発明は、前記補正手段は、前記ビーム光を発生するビーム発生手段と回転多面鏡との間に位置し、前記検知手段は、前記感光体上に配置されていることである。
【０００７】
請求項３に係わる発明は、前記検知手段は、ラインセンサで構成されていることである。
【０００８】
請求項４に係わる発明は、前記検知手段は、ＣＣＤラインセンサで構成され、前記ビーム光を検知した前記ＣＣＤラインセンサの複数のセルからの検知情報に応じて、前記制御手段が前記補正手段の補正量を設定することである。
【０００９】
請求項５に係わる発明は、前記検知手段は、前記感光体の長手方向の端部上に少なくとも１つ配置されていることである。
【００１０】
請求項６に係わる発明は、前記検知手段は、副走査方向に所定の角度で傾けて配置されたラインセンサで構成されていることである。
【００１１】
請求項７に係わる発明は、光走査密度の選択に応じて、前記制御手段は、前記補正手段の補正量を設定することである。
【００１２】
請求項８に係わる発明は、前記補正手段は、ガルバノミラーで構成されているである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施の一形態であるカラー画像形成装置の概略図を示す。この実施形態は、電子写真プロセスを行う画像形成装置であり、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等である。以下、構成及び動作の概略を簡単に説明する。イメージスキャナ部２０１において、原稿台ガラス２０２上の原稿２０３は、ハロゲンランプ２０４の光で照射される。原稿からの反射光はミラー２０５、２０６に導かれ、レンズ２０７により３ラインセンサ２０９（以下ＣＣＤ２０９）上に像を結ぶ。レンズ２０７には遠赤外カットフィルタ２０８が設けられている。ＣＣＤ２０９は原稿からの光情報を色分解して、フルカラー情報レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）成分を読み取り、信号処理部２１０に送る。なお、２０４、２０５は速度ｖで、２０６は１／２ｖでラインセンサの電気的走査方向（以下、主走査方向）に対して垂直方向（以下、副走査方向）に機械的に動くことにより、原稿全面を走査する。２１１は標準白色板であり、Ｒ、Ｇ、Ｂセンサ２０９−１〜２０９−３で読み取りデータの補正データを発生する。この標準白色板は可視光から赤外光に対してはほぼ均一の反射特性を示し、可視では白色の色を有している。この標準白色板を用いてＲ、Ｇ、Ｂセンサ２０９−１〜２０９−３の可視センサの出力データの補正を行う。また、２１１は光センサで、フラグ板２１２と共に画像先端信号ＶＴＯＰを作り出す。信号処理部２１０では読み取られたＲ、Ｇ、Ｂ信号を電気的に処理し、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（ＢＫ）の各成分に分解し、プリンタ部２００に送る。また、イメージスキャナ部２０１における一回の原稿走査（スキャン）につき、Ｍ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの内、一つの成分がプリンタ２００に送られ、計４回の原稿走査により一回のプリントアウトが完成する。
【００１４】
プリンタ部２００では、イメージスキャナ部２０１より送られてくるＭ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの画像信号は、レーザドライバ２１４に送られる。レーザドライバ２１４はＭ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの画像信号に応じ、半導体レーザ（レーザダイオード）２１５を変調駆動してレーザ光を発生する。レーザ光はミラー２２９、ポリゴンミラー２１６、ｆ−θレンズ２１７、ミラー２１８を介し、感光体としての感光ドラム２１９上を走査する。２２０は回転現像器、２２１は固定現像器であり、回転現像器２２０内にはマゼンタ現像器２２０−１、シアン現像器２２０−２、イエロー現像器２２０−３より構成される。回転現像器２２０は例えばマゼンタを現像する際にはマゼンタ現像器２２０−１が感光体の現像位置に移動する。また、固定現像器２２１はブラック現像器であり常に感光ドラム２１９に接している。それぞれの現像器で感光ドラム２１９上に形成されたＭ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの静電潜像を対応するトナーで現像する。２２２は転写ドラムで、用紙カセット２２３または２２４より給紙された用紙をこの転写ドラム２２２に巻き付け、感光ドラム２１９上に現像されたトナー像を用紙に転写する。転写ドラム２２２には、Ａ４の用紙で２枚分（Ａ３で１枚分）の用紙を巻き付けることができる。転写ドラム２２２内には２２５、２２６の２つのセンサをもち、フラグ２２７がこのセンサを通過することでＡ４、２枚を現像するときの各用紙の先端の位置と感光ドラム上に潜像される画像の先端の同期をあわせる。このようにしてＭ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの４色が順次転写された後に、用紙は定着ユニット２２８を通過して排紙される。
【００１５】
図２、は本実施の形態における画像形成装置の光走査装置の概略構成を示すブロック図である。図２において、イメージスキャナ部２０１より送られてくる画像信号が、画像書き出しタイミング制御部２３３に送られる。画像書き出しタイミング制御部２３３は主走査開始タイミングであるＢＤ信号を基準にレーザドライバ２１４に画像信号を出力し、レーザドライバ２１４はマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（ＢＫ）の画像信号に応じて、レーザダイオード２１５−１、２１５−２を変調駆動する。レーザダイオード２１５−１によるレーザ光はガルバノミラーといった可動型の小型反射器２２９−１に反射され、レーザダイオード２１５−２によるレーザ光は固定型の小型反射器２２９−２に反射される。さらに、ポリゴンモータ１０６が駆動することで矢印方向に回転するポリゴンミラー２１６に反射され、ｆ−θレンズ２１７によってｆθ補正され、折り返しミラー２１８を反射して、感光ドラム２１９上を走査する。こうして、感光ドラム２１９上に静電潜像が形成される。ＢＤセンサ２３２はレーザ光の１ラインの走査開始位置近傍に設けられ、レーザ光のライン走査を検出し、画像書出しタイミング制御部２３３にＢＤ信号として入力される。
【００１６】
ＣＣＤラインセンサ２３０はＢＤセンサ２３２と同様にレーザ光の１ラインの走査開始位置近傍に設けられ、レーザダイオード２１５−１、２１５−２のレーザ光がＣＣＤラインセンサ２３０上を走査することで、レーザ光の間隔を検知することができる。ＣＣＤラインセンサ２３０による検知結果は、光路補正回路２３１に入力される。
【００１７】
図３は、光路補正回路の詳細を示す図である。光路補正回路２３１はＣＣＤラインセンサ２３０より入力されるアナログ信号をＡ／Ｄコンバータ８０１でデジタル信号に変換し、このデジタル信号を基に光路補正量算出部８０２でレーザ走査光の間隔を算出するとともにガルバノミラー２２９−１の駆動量を算出する。算出された駆動量に応じてガルバノミラー駆動部８０３がレーザ光の副走査方向の位置変更手段であるガルバノミラー２２９−１を駆動し、レーザ光の照射角度を微調する。ガルバノミラー２２９−１を駆動後、再度レーザダイオード２１５−１、２１５−２を発光させてＣＣＤラインセンサ２３０上を走査し、レーザ光の間隔を検知し所定の間隔になるまで補正を繰り返す。
【００１８】
図４にＣＣＤラインセンサ２３０上にレーザ光が走査する様子を示す。（６００ＤＰＩ）ＣＣＤラインセンサ２３０は主走査方向、副走査方向に例えば７μｍの開口を持つセルが副走査方向に複数個配置されている。よって、図３のようにレーザダイオード２１５−１、２１５−２の走査光の間隔が７セル分離れているため、レーザダイオード２１５−１、２１５−２の走査間隔は７μｍ＊６＝４２μｍで約６００ｄｐｉとなる。実際には、レーザ光は複数のセルにまたがって通過するため、次のようにレーザ走査間隔を検出し補正を行う。
【００１９】
図５は、レーザ光がＣＣＤラインセンサ２３０を走査する時の様子を示した図である。以下、レーザ走査間隔を６００ｄｐｉになるように補正を行う時を例に説明する。図５に示すように、レーザ光がＣＣＤラインセンサ２３０の複数のセルを通過するため、ＣＣＤラインセンサ２３０の出力をＡ／Ｄ変換したときの検知結果は図６のようになる。すなわち、ＣＣＤラインセンサ２３０のセル６およびセル１２にピークがあるため、ピークを有するセルの中心がレーザ光の通過位置だとすると、セルのサイズが７μｍ×７μｍであるため、レーザ光の走査間隔は約４２μｍ（＝６００ｄｐｉ）となる。このとき、位置検知誤差は各レーザ光毎に±３．５μｍとなるのでレーザ光の走査間隔の誤差は最大７μｍとなってしまう。そこでＣＣＤラインセンサ２３０の出力がピークとなるセルの近傍セルの出力も参照し、レーザ光の走査中心がセルのどの部分であるかを算出する。Ａ／Ｄコンバータ８０１が８ビット読み取り（出力データは０〜２５５）とし、たとえば図６のようにＣＣＤラインセンサ２３０のセル６にピークを持ち、セル７（出力５０）よりもセル５（出力１２０）の方が出力が大きくなるようにレーザ２１５−２の走査光が通過しているとする。セル６、セル５の読み取り値がそれぞれ１６０と１２０であるとすると、２つのセル幅１４μｍを１６０：１２０に分割するところがレーザ光の走査中心となる。すなわち図７のようにセル６の中心からセル５よりの２．５μｍのところにレーザ走査光の走査中心があることになる。
同様に、ＣＣＤラインセンサ２３０のセル１２にピークを持ち、セル１３（出力３０）よりもセル１１（出力１００）の方が出力が大きくなるようにレーザ２１５−１の走査光が通過しているとする。セル１２、セル１１の読み取り値がそれぞれ２００と１００であるとすると、２つのセル幅１４μｍを２００：１００に分割するところがレーザ光の走査中心となる。すなわち図８のようにセル１２の中心からセル１１よりの１．１７μｍのところにレーザ光の走査中心があることになる。このためレーザ走査間隔は４３．３３μｍとなり、４２．３３μｍ（６００ｄｐｉ）と比べて１μｍ長いことになる。そこで、レーザ走査間隔が４２．３３μｍになるようにガルバノミラー２２９−１を駆動し、レーザ走査光の照射角度を微調する。
【００２０】
図９にＣＣＤラインセンサ２３０上にレーザ光が走査する様子を示す。（１２００ＤＰＩ）また不図示の操作部より「高解像モード」が選択されると、通常は６００ｄｐｉであった副走査方向の解像度を１２００ｄｐｉに設定する時のことを説明する。すなわち、レーザ光の間隔を１２００ｄｐｉになるように変えるため、図９に示すように走査光の間隔が２１．２μｍになるようにガルバノミラー２２９−１を駆動し、走査光の間隔を補正する。
【００２１】
このようにマルチビーム系の画像形成装置において、副走査方向の解像度を補正もしくは変更する際に小型反射器であるガルバノミラーを駆動することで光路を変えている為、簡単で安価な構成であると共に、ビーム間隔をＣＣＤラインセンサで検知し補正を行うため、高精度の補正が可能となる。
【００２２】
（実施形態２）
図１０は、本発明の第２の実施形態である画像形成装置の光走査装置の概略構成を示すブロック図である。実施形態１の図２の従来の構成と同等の機能を有するところは同一の符号を記し、説明は省略する。第２の実施形態においては図１０に示すとおり、ＣＣＤラインセンサが感光ドラム２１９上のレーザ光の１ラインの走査開始位置近傍（ＣＣＤ２３２）に加えて走査終了位置近傍（ＣＣＤ２３４）にも設けられている。
【００２３】
第１の実施形態において、レーザ間隔を検知するためのＣＣＤラインセンサが主走査開始位置にあるため、例えば図１１のように感光体上でレーザ２１５−１の走査光に対してレーザ２１５−２の走査光が傾いていたとすると、主走査開始位置側は所望のレーザ間隔になっているが主走査終了位置側は所望のレーザ間隔になっていない。そこで、図５に示すように主走査終了位置側に配置されたＣＣＤラインセンサ２３４でもレーザ走査光の間隔を検知する。図１１のように走査光が傾いていると、図１２に示すように主走査開始位置側はＣＣＤラインセンサ２３０を４２．３μｍ（＝６００ｄｐｉ）間隔で走査し、主走査終了位置側は図１３で示すようにＣＣＤラインセンサ２３４を２８μｍ間隔で走査している。そこで、両方が４２．３μｍの間隔になるように光路補正回路２３１でガルバノミラー２２９−１の反射角度を補正する。
【００２４】
図１４に本実施形態における光路補正回路２３１の構成を示す。ＣＣＤラインセンサ２３０、２３４からのアナログ出力はＡ／Ｄコンバータ８０１に入力される。Ａ／Ｄコンバータ８０１でデジタル信号に変換された値は光路補正量算出部８０２で、図１２に示すようなガルバノミラー２２９−１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の駆動量を算出する。ガルバノミラー駆動部８０３はＸ軸方向補正部８０４、Ｙ軸方向補正部８０５、Ｚ軸方向補正部８０６からなり、光路補正量算出部８０２で算出された駆動量に応じて、レーザ走査光の副走査方向の位置変更手段であるガルバノミラー２２９−１を図１５のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に駆動し、レーザ走査光の照射角度を微調する。このようにマルチビーム系の画像形成装置において、ガルバノミラーを駆動して光路を変えることで副走査方向の解像度を変更する際に、ビーム間隔を主走査方向の開始位置と終了位置に配置されたＣＣＤラインセンサで検知し補正を行うため、各ビームの走査間隔および傾きを高精度で補正することが可能となる。
【００２５】
（実施形態３）
次に本発明の第３の実施形態を図１６に基づき説明する。なお、本実施形態に係る画像形成装置の基本的な構成は、上述した第１、第２の実施形態における図１と同一である。
【００２６】
図１６は第３の実施形態における画像形成装置のレーザ光走査装置の概略構成を示すブロック図である。第１の実施形態の図２の構成と同等の機能を有するところは同一の符号を記し、説明は省略する。第３の実施形態においては図１６に示すとおり、ＣＣＤラインセンサ２３０が感光ドラム２１９上のレーザ光の１ラインの走査開始位置近傍に斜めに配置されている。これはＣＣＤラインセンサのセル密度が大きい時でも、レーザ走査間隔の検知を高精度に行うことができる。例えば、図１７に示すように１０μｍ×１０μｍの開口をもつセルの場合、斜め４５度に配置することで副走査方向のセル間隔は約７μｍとなり、７μｍ×７μｍの開口を持つセルを用いるのと同等の効果を得ることができることになる。すなわち安価なセル密度の大きいＣＣＤラインセンサを用いても高精度にレーザ走査間隔を検知し補正することが可能となる。
【００２７】
以上２ビームのレーザ走査系を例に説明したが、３ビーム以上のマルチビーム走査系においても同様の効果が得られることは明白である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、マルチビーム走査光学系を有する画像形成装置において、ビーム光の副走査方向のビーム間隔を検知し、その検知情報に応じて、ビーム光の光路を補正する補正量を設定することでビーム間隔の補正が容易に可能となる。
【００２９】
マルチビーム系走査光学系を有する画像形成装置において、副走査方向の解像度を補正もしくは変更する際に小型反射器であるガルバノミラーを駆動することで光路を変えていることで、簡単で安価な装置構成であると共に、ビーム間隔をＣＣＤラインセンサで検知し補正を行うため、高精度の補正が可能となる。
【００３０】
また、補正の際に基準ビームに対して他方のレーザ光の光路のみを変えて補正を行うので容易に調整が可能となる。
【００３１】
また、感光体上にＣＣＤラインセンサを主走査開始位置および終了位置に配置し、各々のＣＣＤラインセンサでレーザ走査光を検知し、検知結果に基づいてガルバノミラーを駆動し、レーザ走査間隔を補正することで、各ビームの走査間隔および傾きを高精度で補正することが可能となる。
【００３２】
また、感光体上のＣＣＤラインセンサを斜めに配置することで、安価なセル密度の大きいＣＣＤラインセンサを用いても高精度にレーザ走査間隔を検知し補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の画像形成装置の概略構成断面図
【図２】本発明の実施形態１の光走査装置の概略構成を示すブロック図
【図３】光路補正回路の詳細を示す図
【図４】ＣＣＤラインセンサ２３０上を各レーザ光が６００ｄｐｉ間隔で走査する様子を表す図
【図５】レーザ光がＣＣＤラインセンサ２３０を走査する時の様子を示した図
【図６】ＣＣＤラインセンサ２３０の出力をＡ／Ｄ変換したときの検知結果を示した図
【図７】ＣＣＤラインセンサ２３０とレーザ光２１５−１の走査中心との関係を示す図
【図８】ＣＣＤラインセンサ２３０とレーザ光２１５−２の走査中心との関係を示す図
【図９】ＣＣＤラインセンサ２３０上を各レーザ光が１２００ｄｐｉ間隔で走査する様子を表す図
【図１０】本発明の実施形態２の光走査装置の概略構成を示すブロック図
【図１１】レーザ光２１５−１とレーザ光２１５−２が傾いていたときの走査位置を示す図
【図１２】レーザ光が傾いていたときのＣＣＤラインセンサ２３０を走査する時の様子を示した図
【図１３】レーザ光が傾いていたときのＣＣＤラインセンサ２３４を走査する時の様子を示した図
【図１４】実施形態２における光路補正回路の詳細を示す図
【図１５】ガルバノミラー２２９−１の駆動方向を示す図
【図１６】実施形態３における光走査装置の概略構成を示すブロック図
【図１７】ＣＣＤラインセンサ２３０を斜めに配置したときの図

Claims (8)

1. 複数のビーム光を回転多面鏡により感光体上を走査する画像形成装置において、前記ビーム光の副走査方向のビーム間隔を検知する検知手段、前記ビーム光の光路を補正する補正手段、前記検知手段の検知情報に応じて、前記補正手段の補正量を設定する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正手段は、前記ビーム光を発生するビーム発生手段と回転多面鏡との間に位置し、前記検知手段は、前記感光体上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は、ラインセンサで構成されていることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記検知手段は、ＣＣＤラインセンサで構成され、前記ビーム光を検知した前記ＣＣＤラインセンサの複数のセルからの検知情報に応じて、前記制御手段が前記補正手段の補正量を設定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記検知手段は、前記感光体の長手方向の端部上に少なくとも１つ配置されていることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
6. 前記検知手段は、副走査方向に所定の角度で傾けて配置されたラインセンサで構成されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
7. 光走査密度の選択に応じて、前記制御手段は、前記補正手段の補正量を設定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
8. 前記補正手段は、ガルバノミラーで構成されていることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

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