JP2005096086A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ポリゴンミラーの偏向面を特定しつつポリゴンミラーの面倒れに対する主走査方向の補正を行うことで画質の劣化を抑制した画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 画像形成装置は，斜入射光学系を備えている。また，ＳＯＳセンサ５１と，ＳＯＳセンサ５１に対して斜めに配置されている面倒れセンサ５２とを備えている。このＳＯＳセンサ５１と面倒れセンサ５２との出力時間差をサンプリングする。これにより，偏向面ごとの面倒れ量が検知される。そして，その時間差を基に主走査方向の補正値のデータテーブルを参照する。また，ＳＯＳ信号のカウント値からポリゴンミラーの偏向面を特定する。そして，参照した補正値を基に使用中の偏向面に適した画像データ信号を作成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は，１つまたは複数の光ビームにより像担持体上に画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には，複数の偏向面を有するプリントヘッドにて光走査する画像形成装置に関するものである。

従来から，画像形成装置のプリントヘッドでは，複数の偏向面を有するポリゴンミラーを利用して感光体ドラム上にレーザビームを走査することにより静電潜像を形成している。この画像形成装置には，レーザビームの数に応じてポリゴンミラーを設けるタイプのものの他，１つのポリゴンミラーに対して複数のレーザビームを斜入射させるタイプのものがある。レーザビームの走査開始タイミングは，走査開始信号（以下，「ＳＯＳ信号」とする）によって定められる。このＳＯＳ信号は，走査領域の始端近傍に配置された走査開始タイミング検出センサ（以下，「ＳＯＳセンサ」とする）がレーザビームを受光するタイミングを基に出力される。

前記したポリゴンミラーでは，偏向面に面倒れが生じることがある。そして，斜入射光学系を備える画像形成装置では，この面倒れによって副走査方向および主走査方向にずれが発生し，それにより画質が劣化するという問題がある。一般的に，副走査方向のずれは，ポリゴンミラーと走査面との間にシリンダレンズ等を設けることで補正している。一方，主走査方向の位置ずれに着目したものとしては，例えば特許文献１や特許文献２に開示されている画像形成装置がある。特許文献１の画像形成装置では，走査開始側にＳＯＳセンサ，走査終了側に走査終了タイミング検出センサ（以下，「ＥＯＳセンサ」とする）をそれぞれ設け，各センサにてそれぞれ受光タイミングを検知している。そして，それらの受光タイミングの時間差により変調周波数の調節を行うことで，主走査方向の全体倍率（以下，「主走査全体倍率」とする）の補正を行っている。また，特許文献２の画像形成装置でも，ＳＯＳセンサおよびＥＯＳセンサを設けている。そして，それらの受光タイミングの時間差にて印字を開始する位置（以下，「主走査印字開始位置」とする）の補正を行っている。
特開２００２−１２２７９９号公報 特開２００２−１３１６６７号公報

しかしながら，前記した従来の画像形成装置には次のような問題があった。すなわち，ポリゴンミラーの偏向面の面倒れは面ごとに生じる。従来の画像形成装置では，ポリゴンミラーの偏向面を特定して使用していないため，主走査全体倍率や主走査印字開始位置の補正を高精度に行うことができていない。例えば，６つの偏向面（第１面〜第６面）を有するポリゴンミラーでは，それぞれの面で面倒れ量が異なる。図１０は，そのようなポリゴンミラーを有するとともに４本のレーザビームを射出することができる画像形成装置について，第１ビームの第１面を基準として各レーザビームの各偏向面にどの程度のずれが発生しているかを示した表である。この表によっても，主走査印字開始位置および主走査全体倍率のずれ量が偏向面ごとに異なることがわかる。そのため，従来の画像形成装置にて補正を行ったとしても，図１１に示すように主走査方向にわずかながらのずれが生じてしまう。

本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，ポリゴンミラーの偏向面を特定しつつポリゴンミラーの面倒れに対する主走査方向の補正を行うことで画質の劣化を抑制した画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた画像形成装置は，光ビームを主走査方向に走査させて画像を形成する画像形成装置であって，複数の偏向面を有し，斜入射した光ビームを偏向して主走査方向に走査する光ビーム偏向手段と，光ビーム偏向手段にて偏向された光ビームを印字開始前に受光し，光ビームの走査方向と交差するように配置された第１ラインセンサと，光ビーム偏向手段にて偏向された光ビームを印字開始前に受光し，光ビームの走査方向と交差するとともに第１ラインセンサに対して斜めに配置された第２ラインセンサと，第１ラインセンサの受光タイミングと第２ラインセンサの受光タイミングとの時間差をサンプリングする時間差サンプリング手段と，光ビーム偏向手段の偏向面のうち，どの面を使用しているかを特定する偏向面特定手段と，時間差サンプリング手段にて求めた時間差と偏向面特定手段にて特定した偏向面とを基に，偏向面ごとに発光素子の発光タイミングを調整する調整手段とを有するものである。

本発明の画像形成装置では，第１ラインセンサと，第１ラインセンサに対して斜めに配置された第２ラインセンサとを有している。このことから，光ビームがこれらのセンサに入射する位置の違いにより，第１ラインセンサの受光タイミングと第２ラインセンサの受光タイミングとの時間差に違いが生じる。この時間差により各偏向面の面倒れを検知することができる。さらには，この時間差の大きさによって，面倒れ量を認識することができる。一方，偏向面特定手段では，カウンタ等により複数の偏向面のうち，どの面を使用しているかを特定している。そして，調節手段にて，偏向面およびその偏向面の面倒れ量に応じて発光素子の発光タイミングを調整している。これにより，斜入射光学系に特有の主走査方向のずれが補正される。

また，本発明の画像形成装置の時間差サンプリング手段は，印字開始前に時間差をサンプリングすることとするとよりよい。これにより，印字開始前には発光素子の発光タイミングを調整するための補正値を取得することができる。従って，印字開始当初から画質の劣化を抑制することができる。

また，本発明の画像形成装置の調節手段は，主走査方向の印字の開始位置を調整することとするとよりよい。これにより，偏向面ごとに，主走査方向の印字の開始位置，すなわち主走査印字開始位置の位置ずれを抑制することができる。

また，本発明の画像形成装置の調節手段は，主走査方向の全体倍率を調整することとするとよりよい。これにより，偏向面ごとに，主走査方向の画像領域の走査幅，すなわち主走査全体倍率の調節を行うことができる。

また，本発明の画像形成装置は，光ビーム偏向手段に対して光ビームを斜入射させる複数の発光素子を有し，調節手段は，各発光素子に応じて発光タイミングを調整することとするとよりよい。これにより，偏向面と発光素子とをともに特定して発光タイミングを調整することができる。よって，斜入射光学系に特有の主走査方向のずれを補正することができ，画質の劣化の抑制を図ることができる。

本発明によれば，使用中の偏向面を特定し，その偏向面の面倒れ量を認識している。そして，それらに応じて発光素子の発光タイミングを調整することで，偏向面の面倒れに対する主走査方向の補正を行っている。従って，ポリゴンミラーの偏向面を特定しつつポリゴンミラーの面倒れに対する主走査方向の補正を行うことで画質の劣化を抑制した画像形成装置が提供されている。

以下，本発明に係る画像形成装置を具体化した実施の形態について図面に基づいて説明する。本形態は，タンデム型のカラープリンタに本発明を適用したものである。

本形態のカラープリンタ１００は，レーザビームをポリゴンミラーの各偏向面に対して斜入射させる，いわゆる斜入射光学系を備えたものである。具体的には，図１の構成図に示すように，レーザ装置１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙと，ポリゴンミラー２と，ｆθレンズ３と，シリンダレンズ４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙと，ＰＤアレイ５と，感光体ドラム６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙとを備えている。カラープリンタ１００は，複数のレーザビームをポリゴンミラー２に射出し，各感光体ドラムへの書き込みをまとめて行うことができるものである。

次に，画像形成時の動作について，図２の構成図を基に説明する。まず，画像データ信号に従ってレーザ装置１ＫのＬＤが点滅する。レーザ装置１Ｋから射出されたレーザビームＬＫは，ポリゴンミラー２に照射される。そして，照射されたレーザビームＬＫは，ポリゴンミラー２の偏向面にて感光体ドラム６Ｋに向けて偏向される。偏向されたレーザビームＬＫは，ｆθレンズ３およびシリンダレンズ４Ｋを介して感光体ドラム６Ｋの感光層に照射される。

また，感光体ドラム６Ｋは，レーザビームＬＫの走査に同期して回転駆動される。これにより，Ｋ色の画像データに対応した露光が行われ，静電潜像が感光体ドラム６Ｋの感光層に形成される。そして，この静電潜像上にトナーを付着させることでトナー像が形成される。そして，各色のトナー像が転写用紙に転写されることでカラー画像が形成される。

また，ポリゴンミラー２により偏向されたレーザビームＬＫは，感光体ドラム６Ｋに照射される前に，ＰＤアレイ５に照射される。ここで，ＰＤアレイ５について図３を基に詳説する。ＰＤアレイ５は，図３の上図に示すようにＳＯＳセンサ５１と面倒れセンサ５２とを備えている。ＳＯＳセンサ５１は，レーザビームＬＫの走査方向に対して垂直となるように配置されている。一方，面倒れセンサ５２は，ＳＯＳセンサ５２に対して４５度傾けて配置されている。なお，本形態の傾きは４５度であるがこれに限るものではない。すなわち，ＳＯＳセンサ５１に対して斜めに配置されていればよい。

このＰＤアレイ５への入射光（レーザビームＬＫ）は，ｆθレンズ３にて主走査方向に集光されている。しかしながらこの入射光は，図２に示したようにシリンダレンズ４Ｋを通過していない。そのため，副走査方向の調節は行われず，ポリゴンミラー２の面倒れの影響が副走査方向に現れる。そこで，ＳＯＳセンサ５１の受光タイミングと面倒れセンサ５２の受光タイミングとの時間差を求める。この時間差により，各偏向面の面倒れ量を算出することができる。具体的には，図３の下図に示すように第１面にて偏向されたレーザビームと第２面にて偏向されたレーザビームとでは，面倒れの影響によりＳＯＳセンサ５１に対する照射位置が異なる。そして，面倒れセンサ５２がＳＯＳセンサ５１に対して斜めに配置されているため，第１面目の出力時間差ｔ１と第２面目の出力時間差ｔ２とに違いが生じる。これにより，偏向面ごとに面倒れ量を検知することができる。

次に，ポリゴンミラー２の面倒れについて説明する。本形態のポリゴンミラー２は６つの偏向面（第１面〜第６面）を有しており，それぞれの偏向面に異なった傾き（γ）が生じている。図４および図５は，レーザビームＬＫの反射角度（θ）を求めるために必要なポリゴンミラー２の回転角度（α），斜入射角度（β）および偏向面の傾き（γ）を示す図である。図４中の反射角度（θ）は，一見すると回転角度（α）と同じに見える。しかしながら，レーザビームが斜入射することおよび偏向面に面倒れが生じていることにより僅かに違いが生じている。以下，これらの関係を次の式（１）に示す。
θ＝tan^-1（cos（β−２×sinα×γ）×tanα／cosβ） （１）

本形態のカラープリンタ１００では，回転角度（α），斜入射角度（β）および面倒れによる傾き（γ）を図６に示すような値とすると，反射角度（θ）は同図中に示すような値となる。図６中のＬＫ，ＬＣ，ＬＭ，ＬＹは，それぞれレーザ装置１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙから射出されるレーザビームのことである。ＳＯＩは，画像の書き始めの位置のことである。ＥＯＩは，画像の書き終わりの位置のことである。ＣＯＩは，ＳＯＩからＥＯＩまでの中央の位置のことである。

本形態の画像形成装置では，ポリゴンミラー２の偏向面に対して各レーザビームを斜入射させている。この斜入射光学系を有する画像形成装置では，偏向面の面倒れよりレーザビームが偏向面に到達するタイミングにばらつきが生じる。そのため，副走査方向のずれに加え，主走査方向にもずれが発生することになる。このうち副走査方向のずれはポリゴンミラー２と各感光体ドラムとの間に設けられたシリンダレンズ４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙにより補正される。一方，斜入射光学系に特有の主走査方向の補正については，以下の面倒れ補正処理が行われる。

ポリゴンミラー２の面倒れ補正処理について説明する。カラープリンタ１００は，図７に示すようにＣＰＵ７と，各レーザ装置に対応したＡＳＩＣ８Ｋ，８Ｃ，８Ｍ，６Ｙとを有している。ＣＰＵ７には，ＰＤアレイ５が接続されている。そして，ＳＯＳセンサ５１からの出力信号をカウントすることにより，ポリゴンミラー２の偏向面のうちどの面を使用しているかを特定することができる。さらに，ＣＰＵ７は，レーザ装置ごとおよびポリゴンミラー２の偏向面ごとに，主走査印字開始位置および主走査全体倍率の各補正値を設定するものである。ＡＳＩＣ８Ｋは，ＰＬＬ発振回路８１Ｋと，同期部８２Ｋと，カウント部８３Ｋと，画像データ生成部８４Ｋと，同期部８５Ｋとを有している。そして，ＡＳＩＣ８Ｋは，ＣＰＵ７にて設定された主走査印字開始位置および主走査全体倍率の補正値を基に面倒れ補正処理を行い，画像データ信号を出力するものである。なお，他色のＡＳＩＣについても同様の構成である。

ＡＳＩＣ８Ｋは，次のような動作を行う。まず，ＰＬＬ発振回路８１Ｋにて，ＣＰＵ７に設定された主走査全体倍率の補正値を基に発振周波数を設定する。そして，その発振周波数に従ったクロック信号を出力する。同期部８２Ｋでは，そのクロック信号とＳＯＳセンサ５１の出力信号とを同期させた変調周波数を設定する。そして，その変調周波数に従ったクロック信号を出力する。カウント部８３Ｋでは，ＳＯＳセンサ５１の出力信号を基準にクロックをカウントし，主走査印字開始位置の補正値となったときに画像データの出力を指示する。画像データ作成部８４Ｋでは，その指示に従って画像データ信号を作成する。同期部８５Ｋでは，同期部８２Ｋからのクロック信号（変調周波数）と画像データ作成部８４Ｋからの画像データ信号とを同期させた画像データ信号を出力する。そして，ＡＳＩＣ８Ｋから出力された画像データ信号に従って，レーザ装置１ＫのＬＤが発光する。これにより，感光体ドラム６Ｋ上に静電潜像が形成される。

次に，ポリゴンミラー２の面倒れ補正処理を含む画像形成処理について，図８のフローチャートを基に説明する。まず，ポリゴンミラー２を回転駆動する（Ｓ１）。次に，レーザ装置１を発光することでレーザビームＬＫを射出する（Ｓ２）。次に，ＳＯＳセンサ５１から出力されるＳＯＳ信号をカウントする（Ｓ３）。次に，すでに印字中であるか否かを判断する（Ｓ４）。印字中の場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には，Ｓ５からＳ７までの処理をバイパスする。印字中でない場合（Ｓ４：ＮＯ）には，ＳＯＳセンサ５１と面倒れセンサ５２との出力時間差をサンプリングする（Ｓ５）。本形態では，ポリゴンミラー２の１０回転分の出力時間差を測定する。すなわち，６面×１０回転分の出力時間差をサンプリングする。

次に，サンプリング結果により偏向面ごとに出力時間差の平均値を算出する（Ｓ６）。そして，その平均値を基にＲＯＭに記憶されている主走査印字開始位置および主走査全体倍率のデータテーブルを参照し，主走査印字開始位置および主走査全体倍率の補正値を抽出する（Ｓ７）。このデータテーブルは，レーザ装置ごとに設けられており，出力時間差，すなわち面倒れ量に応じた主走査印字開始位置および主走査全体倍率の補正値が記憶されているものである。そして，抽出した補正値をレーザ装置ごとおよび偏向面ごとにＲＡＭに保管する。すなわち，レーザ装置（４台）×ポリゴンミラー（６面）×補正値（２個）＝４８個のデータが保管される。データ保管後，印字開始を指示する。

次に，ＳＯＳ信号のカウント値からポリゴンミラー２の偏向面を特定する（Ｓ８）。そして，特定した偏向面についての補正値をＲＡＭから取得する。そして，それらの補正値を基に画像データ信号を作成し，その画像データ信号に従ってレーザ装置１ＫのＬＤ駆動部が発光することで感光体ドラム６Ｋ上に静電潜像が形成される（Ｓ９）。これにより，図９に示すように主走査印字開始位置および主走査倍率が整えられた画像が出力される。次に，印字が終了したか否かを判断する（Ｓ１０）。印字終了でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）には，Ｓ２以降の処理を繰り返す。印字終了の場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には，画像形成処理を終了する。

以上詳細に説明したように本形態のカラープリンタ１００では，偏向後のレーザビームＬＫを受光するＰＤアレイ５を設けることとしている。ＰＤアレイ５は，ＳＯＳセンサ５１と，そのセンサに対して斜めに配置された面倒れセンサ５２とを有することとしている。このＰＤアレイ５には，シリンダレンズ４Ｋを通過していないレーザビームが照射される。そのため，ポリゴンミラー２の面倒れが副走査方向に現れることとなる。そして，ＳＯＳセンサ５１の受光タイミングと面倒れセンサ５２の受光タイミングとの時間差により，ポリゴンミラー２の偏向面ごとの面倒れ量を検知することができている。そして，あらかじめ面倒れ量に応じた補正値が記憶されているデータテーブルの中から，その面倒れ量（時間差）に適した補正値を読み出すこととしている。さらには，ＳＯＳ信号のカウント値から使用中の偏向面を特定することとしている。これらにより，ポリゴンミラー２の偏向面ごとに適当な補正値を抽出し，その補正値に従ってレーザ装置１Ｋを発光させている。従って，ポリゴンミラーの偏向面のうちどの面を使用しているかを特定しつつポリゴンミラーの面倒れに対する主走査方向の補正を行うことで画質の劣化を抑制した画像形成装置が実現されている。

また，本形態のカラープリンタ１００は，４台のレーザ装置を備えることとしている。そして，レーザ装置ごとに補正値のデータテーブルを有することとしている。これにより，複数のレーザビームにより画像を形成する場合であっても，各レーザ装置および各偏向面に適した補正を行うことができている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，実施の形態ではカラープリンタに本発明を適用しているがこれに限るものではない。すなわち，複写機，スキャナ，ＦＡＸあるいはワードプロセッサ等であっても電子写真方式の画像形成装置であれば適用可能である。また，複数の光ビームにより画像を形成する画像形成装置であれば本発明を適用することができる。従って，カラーに限らず，モノクロ画像専用のものであってもよい。また，タンデム方式に限らず，例えば４サイクル方式であってもよい。

なお，上述した本発明の実施形態には，特許請求の範囲に記載した発明以外にも，以下の付記に示すような発明が含まれる。

［付記１］ 光ビームを主走査方向に走査させて画像を形成する画像形成装置において，
複数の偏向面を有し，斜入射した光ビームを偏向して主走査方向に走査する光ビーム偏向手段と，
前記光ビーム偏向手段にて偏向された光ビームを印字開始前に受光し，光ビームの走査方向と交差するように配置された第１ラインセンサと，
前記光ビーム偏向手段にて偏向された光ビームを印字開始前に受光し，光ビームの走査方向と交差するとともに前記第１ラインセンサに対して斜めに配置された第２ラインセンサと，
前記第１ラインセンサの受光タイミングと前記第２ラインセンサの受光タイミングとの時間差をサンプリングする時間差サンプリング手段と，
前記光ビーム偏向手段の偏向面のうち，どの面を使用しているかを特定する偏向面特定手段と，
前記時間差サンプリング手段にて求めた時間差と前記偏向面特定手段にて特定した偏向面とを基に，偏向面ごとに発光素子の発光タイミングを調整する調整手段とを有することを特徴とする画像形成装置。

［付記２］ 付記１に記載する画像形成装置において，
光ビームの副走査方向のずれを補正する補正レンズを有し，
前記第１ラインセンサおよび前記第２ラインセンサは，前記補正レンズを通過していないレーザビームを受光することを特徴とする画像形成装置。

［付記３］ 付記１または付記２に記載する画像形成装置において，
前記第１ラインセンサの受光タイミングと前記第２ラインセンサの受光タイミングとの時間差に対応する補正値を記憶する補正値記憶手段を有し，
前記調節手段は，偏向面ごとに前記補正値記憶手段から補正値を抽出し，その補正値を基に発光素子の発光タイミングを求めることを特徴とする画像形成装置。

実施の形態に係る画像形成装置のプリントヘッドに関する機器構成を示す図である。 実施の形態に係るＫ色のプリントヘッドに関する機器構成を示す図である。 実施の形態に係るＰＤアレイに関する機器構成および出力タイミングを示す図である。 実施の形態に係るポリゴンミラーを上面から見た図である。 実施の形態に係るポリゴンミラーを側面から見た図である。 実施の形態に係るポリゴンミラーのレーザ装置ごとの反射角度を示す表である。 面倒れ補正処理を行うための制御基板の構成を示すブロック図である。 ポリゴンミラーの面倒れ補正処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態に係るポリゴンミラーにて面倒れ補正後に走査した場合の画像領域を示す図である。 ポリゴンミラーの偏向面ごとおよびレーザ装置ごとの主走査印字開始位置のずれ量および主走査全体倍率のずれ量を示す表である。 ポリゴンミラーの偏向面の特定なしに走査した場合の画像領域を示す図である。

符号の説明

１Ｋ レーザ装置
２ ポリゴンミラー（光ビーム偏向手段）
３ ｆθレンズ
４Ｋ シリンダレンズ
５ ＰＤアレイ
６Ｋ 感光体ドラム
７ ＣＰＵ（時間差サンプリング手段，偏向面特定手段）
８Ｋ ＡＳＩＣ（調整手段）
５１ ＳＯＳセンサ（第１ラインセンサ）
５２ 面倒れセンサ（第２ラインセンサ）

Claims (5)

1. 光ビームを主走査方向に走査させて画像を形成する画像形成装置において，
   複数の偏向面を有し，斜入射した光ビームを偏向して主走査方向に走査する光ビーム偏向手段と，
   前記光ビーム偏向手段にて偏向された光ビームを印字開始前に受光し，光ビームの走査方向と交差するように配置された第１ラインセンサと，
   前記光ビーム偏向手段にて偏向された光ビームを印字開始前に受光し，光ビームの走査方向と交差するとともに前記第１ラインセンサに対して斜めに配置された第２ラインセンサと，
   前記第１ラインセンサの受光タイミングと前記第２ラインセンサの受光タイミングとの時間差をサンプリングする時間差サンプリング手段と，
   前記光ビーム偏向手段の偏向面のうち，どの面を使用しているかを特定する偏向面特定手段と，
   前記時間差サンプリング手段にて求めた時間差と前記偏向面特定手段にて特定した偏向面とを基に，偏向面ごとに発光素子の発光タイミングを調整する調整手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載する画像形成装置において，
   前記時間差サンプリング手段は，印字開始前に時間差をサンプリングすることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載する画像形成装置において，
   前記調節手段は，主走査方向の印字の開始位置を調整することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載する画像形成装置において，
   前記調節手段は，主走査方向の画像領域の走査幅を調整することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載する画像形成装置において，
   前記光ビーム偏向手段に対して光ビームを斜入射させる複数の発光素子を有し，
   前記調節手段は，各発光素子に応じて発光タイミングを調整することを特徴とする画像形成装置。

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