JP2005156992A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザプリンタ、デジタル複写機、レーザファクシミリなどの画像形成装置、およびこれら画像形成装置に適用可能な光走査装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a laser printer, a digital copying machine, and a laser facsimile machine, and an optical scanning device applicable to these image forming apparatuses.
レーザプリンタなどの画像形成装置の光書込系に用いられる光走査装置において、記録速度を向上させる手段として、光偏向手段であるポリゴンミラーの回転速度を上げる方法がある。しかし、この方法ではモータの耐久性や騒音、振動、及びレーザの変調スピードなどが問題となり記録速度の向上には限界がある。そこで一度に複数の光ビームを一括して走査することで複数ラインを同時に記録する、いわゆるマルチビーム走査装置が提案されている。
このマルチビーム走査装置の光源の例としては、複数の発光点を有する半導体レーザアレイ(Laser Diode Array:LDA)や、発光点が1個の半導体レーザ(Laser Diode:LD)を副走査方向に複数配列した光源ユニットがある。光源ユニットから射出された複数の光ビームを一括してポリゴンミラーで偏向して感光体上を走査させることで、複数ラインを副走査方向に所定の間隔(副走査ピッチ)で一括記録することができるため、光ビーム数を増やすことで記録速度を向上させることができる。
In an optical scanning device used in an optical writing system of an image forming apparatus such as a laser printer, there is a method of increasing the rotational speed of a polygon mirror that is an optical deflecting means as means for improving the recording speed. However, this method has problems such as motor durability, noise, vibration, and laser modulation speed, and there is a limit to improving the recording speed. Thus, a so-called multi-beam scanning device has been proposed in which a plurality of lines are simultaneously scanned by simultaneously scanning a plurality of light beams.
As an example of the light source of this multi-beam scanning device, a plurality of semiconductor laser arrays (Laser Diode Array: LDA) having a plurality of light emitting points and a plurality of semiconductor lasers (Laser Diode: LD) having one light emitting point in the sub-scanning direction are used. There are light source units arranged. A plurality of light beams emitted from the light source unit are collectively deflected by a polygon mirror and scanned on the photosensitive member, whereby a plurality of lines can be recorded at a predetermined interval (sub scanning pitch) in the sub scanning direction. Therefore, the recording speed can be improved by increasing the number of light beams.
ここで、光源ユニットを所定の副走査ピッチが得られるように初期設定時に調整したとしても、振動、温度などの外的な要因により経時的には所定の副走査ピッチとのずれが生じる。したがって、高品位の出力画像を得るためには副走査ピッチのずれを検知して補正することが必要となり、これまでにも副走査ピッチのずれを検知して補正するための提案がなされている(例えば、特許文献1,2参照。)。特許文献1では、光ビームの位置を検知するのに光ビーム検知領域の走査開始端の辺が互いに非平行な2個のセンサを用い、光ビームが各々のセンサを通過するときに出力される光ビーム位置検出信号の時間差から光ビームの副走査方向の走査位置を検出することが提案されている。特許文献2では、主走査方向に複数のフォトセンサを配置し、副走査方向に平行に置いたセンサを横切るとき発生するパルスの間隔と、副走査方向に角度を持たせておいたセンサを横切るとき発生するパルスの間隔との時間差を各ビーム間の副走査ピッチに換算することが提案されている。
Here, even if the light source unit is adjusted at the time of initial setting so as to obtain a predetermined sub-scanning pitch, a deviation from the predetermined sub-scanning pitch occurs over time due to external factors such as vibration and temperature. Therefore, in order to obtain a high-quality output image, it is necessary to detect and correct a sub-scanning pitch shift, and there have been proposals for detecting and correcting a sub-scanning pitch shift. (For example, see
しかしながら、この光ビーム位置検出信号は、光走査装置内の温度や光ビームの光量変動で検出位置がずれるため、検出した副走査の走査位置、ひいては検出した副走査ビームピッチの誤差が大きくなる。
本発明は、光ビームの副走査方向の走査位置を迅速に精度よく計測して、ピッチを制御することで、温度、振動等によるビームピッチずれのない良好な出力画像を得ることができる光走査装置と画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention is an optical scanning that can quickly and accurately measure the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction and control the pitch to obtain a good output image free from beam pitch deviation due to temperature, vibration, etc. An object is to provide an apparatus and an image forming apparatus.
請求項1記載の発明は、対向する2以上の辺縁が平行で直線をなし、平行で直線をなす辺縁のうち少なくとも1の辺縁が副走査方向と非平行な角度を持つように配置された複数のセンサからなる、被走査面上での光ビームの走査位置を検出してビーム位置検出信号を出力する光ビーム位置検出手段と、光走査装置内の温度を計測する温度計測手段と、光ビーム位置検出手段が出力したビーム位置検出信号と、温度計測手段により計測された温度に基づき、光ビームの被走査面上での副走査方向の走査位置を検出する副走査位置検出手段と、副走査位置検出手段で検出された副走査方向の走査位置が規定の走査位置からずれていた場合に、被走査面上での光ビームの副走査方向の走査位置を規定の走査位置に戻す走査位置制御手段、とを有してなることを特徴とする。
The invention according to
請求項2記載の発明は、対向する2以上の辺縁が平行で直線をなし、平行で直線をなす辺縁のうち少なくとも1の辺縁が副走査方向と非平行な角度を持つように配置された複数のセンサからなる、被走査面上での光ビームの走査位置を検出してビーム位置検出信号を出力する光ビーム位置検出手段と、光走査装置内の温度を計測する温度計測手段と、光ビーム位置検出手段が出力したビーム位置検出信号と、温度計測手段により計測された温度に基づき、複数の光ビームの被走査面上での副走査方向のピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、副走査ピッチ検出手段で検出したピッチが規定のピッチからずれていた場合に、複数の光ビームの被走査面上での副走査方向のピッチを規定のピッチに戻すピッチ制御手段、とを有してなることを特徴とする。
The invention according to
請求項3記載の発明は、対向する2以上の辺縁が平行で直線をなし、平行で直線をなす辺縁のうち少なくとも1の辺縁が副走査方向と非平行な角度を持つように配置された複数のセンサからなる、被走査面上での光ビームの走査位置を検出してビーム位置検出信号を出力する光ビーム位置検出手段と、光走査装置内の温度を計測する温度計測手段と、光ビーム位置検出手段が出力したビーム位置検出信号と、温度計測手段により計測された温度に基づき、複数の光ビームの被走査面上での副走査方向のピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、副走査ピッチ検出手段で検出したピッチが規定のピッチからずれていた場合に、オペレータにその旨を通報する手段、とを有してなることを特徴とする。
The invention according to
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、温度計測手段は、複数箇所に配備された温度センサからなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the temperature measuring means includes temperature sensors disposed at a plurality of locations.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、温度計測手段は、複数箇所に配備された温度センサからの測定データを配備した箇所により重み付けして温度計測値とすることを特徴とする。
The invention according to
請求項6記載の発明は、請求項4または5記載の発明において、温度センサの配備箇所は2または3であることを特徴とする。
The invention described in
請求項7記載の発明は、請求項1または4乃至6のいずれかに記載の発明において、副走査位置検出手段は、光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号から求めた副走査位置に、温度計測手段から得られた温度に対する係数値をかけて副走査位置とすることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the first or fourth to sixth aspects of the present invention, the sub-scanning position detection means has a sub-scanning position obtained from the beam position detection signal from the light beam position detection means. A sub-scanning position is obtained by multiplying a coefficient value for the temperature obtained from the temperature measuring means.
請求項8記載の発明は、請求項2乃至6のいずれかに記載の発明において、副走査ピッチ検出手段は、光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号から求めた副走査ピッチに、温度計測手段から得られた温度に対する係数値をかけて副走査ピッチとすることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the second to sixth aspects, the sub-scanning pitch detecting means measures the temperature at the sub-scanning pitch obtained from the beam position detection signal from the light beam position detecting means. The sub-scanning pitch is obtained by multiplying the coefficient value for the temperature obtained from the means.
請求項9記載の発明は、請求項1または請求項4乃至7のいずれかに記載の光走査装置を主走査方向に並置し、1走査ラインを各々分割して走査することを特徴とする。
The invention described in claim 9 is characterized in that the optical scanning devices according to
請求項10記載の発明は、光書込装置は、請求項1乃至9のいずれかに記載の光走査装置であることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, an optical writing device is the optical scanning device according to any one of the first to ninth aspects.
請求項11記載の発明は、請求項10記載の発明において、光書込装置を各色に対応して複数配備したことを特徴とする。
The invention described in
本発明によれば、装置内の温度をはじめとする経時変化などにより規定のビームピッチからのずれのない良好な出力画像を形成することができる光走査装置と画像形成装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an optical scanning apparatus and an image forming apparatus capable of forming a good output image without deviation from a prescribed beam pitch due to a change with time such as the temperature in the apparatus.
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる光走査装置と画像形成装置の実施の形態について説明する。 Embodiments of an optical scanning device and an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず、本発明にかかる光走査装置の実施の形態について説明する。
図1は、本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す図であって、光学配置を示す斜視図である。光走査装置20は、光源から出射された光ビーム(光束)を被走査面上に光スポットとして走査する装置であって、半導体レーザ(Laser Diode:LD)11a,11bとカップリングレンズ12a,12bを備えた光源部18と、光源部18からの光ビーム(レーザビーム)を偏向する偏向反射面を備えた光偏向手段であるポリゴンミラー14と、ポリゴンミラー14で偏向された光ビームを被走査面(感光体ドラムの表面)16に導く走査光学系15とを有してなる。
ここで、被走査面16上を光ビーム束が走査する方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。
First, an embodiment of an optical scanning device according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing an optical arrangement of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention. The
Here, the direction in which the light beam bundle scans the surface to be scanned 16 is the main scanning direction, and the direction orthogonal to the main scanning direction is the sub-scanning direction.
なお、図1に示した例では、光源部18がLDとカップリングレンズにより構成されているが、本発明にかかる光走査装置の光源部の構成はこれに限定するものではない。また、走査光学系15は、2枚の走査レンズ15a,15bと1枚の折り返しミラー15cから構成された例を示しているが、走査光学系を構成する光学素子の枚数はこれに限定するものではない。さらに、光走査装置20は、2本の光ビームを同時に走査する2ビーム光走査装置であるが、本発明にかかる光走査装置は、より多くの本数の光ビームを走査するマルチビーム走査装置に適用が可能である。
In the example shown in FIG. 1, the
以下、光走査装置20による光走査の方法について説明する。
光源11aと11bは、画像信号に基づき変調駆動されて発散光ビームを射出する。光源11aと11bから出射された光ビームは、それぞれカップリングレンズ12aと12bにより以降の光学系に適したビーム形態にカップリングされる。カップリングされた各光ビームは、同じビーム形態で、ほぼ平行ビームである。カップリングレンズ12を通過した光ビームは、シリンドリカルレンズ13の作用によりポリゴンミラー14の偏向反射面上に、副走査方向のみ収束されて主走査方向に長い線像として結像する。
Hereinafter, a method of optical scanning by the
The light sources 11a and 11b are modulated and driven based on the image signal and emit divergent light beams. The light beams emitted from the light sources 11a and 11b are coupled into beam forms suitable for the subsequent optical system by
ポリゴンミラー14は、図示しないモータにより略等速に紙面反時計回りに回転していて、シリンドリカルレンズ13からの入射光ビームを等角速度的に偏向する。ポリゴンミラー14で偏向された光ビームは、走査レンズ15a,15bを通過した後に折り返しミラー15cで折り返されて被走査面16に導かれる。被走査面16に導かれた光ビームは、走査光学系15の作用により集束性の光ビームとなって被走査面16上に集光されてビームスポットとして結像し、略等速的に被走査面16上を図1の紙面右側から左側に向かって光走査される。
The polygon mirror 14 is rotated counterclockwise at a substantially constant speed by a motor (not shown), and deflects the incident light beam from the
ポリゴンミラー14で偏向された光ビームは、被走査面16への入射に先立って、光ビーム位置検出手段である同期検知センサ19に導光されて検出される。同期検知センサ19は、光ビームを検出すると電気信号を発し、この信号が図示しない同期検知回路によって演算処理され、あるタイミングの後に書込開始信号が発信される。ここで「あるタイミング」とは、光ビームが同期検知センサ19の検知位置から書込開始位置に至るまでの時間である。
The light beam deflected by the polygon mirror 14 is guided and detected by a
図2(b)は、被走査面上に形成されるビームスポットの配列を示した模式図であり、符号PY,PZは、それぞれビームスポットBS1,BS2間の主走査方向と副走査方向の間隔を示している。光走査装置20は、ポリゴンミラー14に入射する2本の光ビームが主走査断面内にて互いに平行とはならないように構成されているため、同図に示すように、被走査面16におけるビームスポットBS1,BS2の主走査方向の間隔PYを確保することができる。したがって、1つの同期検知センサ19のみで、2本の光ビームに関する変調開始タイミングを設定するための同期検知信号を独立に検出することができる。
FIG. 2B is a schematic diagram showing an array of beam spots formed on the surface to be scanned. Reference numerals PY and PZ denote intervals between the beam spots BS1 and BS2 in the main scanning direction and the sub-scanning direction, respectively. Is shown. Since the
ここで、同期検知センサ19によるビーム位置検出信号の出力について説明する。
同期検知センサ19は、図3(a)に示すように、2つのセンサ(例えば、フォトダイオード)PD1,PD2が主走査方向に並んで配置されて構成されている。センサPD1,PD2は、対向する2の辺縁が平行で直線をなし、平行で直線をなす2の辺縁のうち、1の辺縁が副走査方向と非平行な角度θ(0°<θ<90°)を持つように配置されている。同期検知センサ19は、PD1,PD2からの出力信号をそれぞれ増幅器AMP1,AMP2により電流電圧変換と電圧増幅を行った後、比較器CMPにて電圧比較を行い、AMP2の出力信号レベルがAMP1の出力信号レベルより低くなったときにビーム位置検出信号を出力する。
なお、光ビーム位置検出手段を構成するセンサの数は2以上であればよい。また、対向する平行で直線をなす辺縁の数は2以上で、そのうち少なくとも1の辺縁が副走査方向と非平行な角度を持つように配置されていればよい。
Here, the output of the beam position detection signal by the
As shown in FIG. 3A, the
The number of sensors constituting the light beam position detecting means may be two or more. Further, the number of opposing parallel straight lines may be two or more, and at least one of the edges may be arranged so as to have an angle that is not parallel to the sub-scanning direction.
図3(b)は、2本の光ビームがセンサPD1,PD2を通過したときに同期検知センサ19が出力する信号のタイミングチャートであり、1本の光ビームの通過により2個のパルスが出力されていることを示している。出力される2個のパルスの間隔は、光ビームがの副走査方向の走査位置に比例する。ビームスポットBS1,BS2がセンサPD1,PD2を通過する時間をT1,T2、光ビームの速度をvとすると、BS1,BS2の副走査方向のビームピッチΔP(=PZ)は、以下の式から算出することができる。
ΔP = v×(T2−T1)/tanθ = k×(T2−T1) (式)
FIG. 3B is a timing chart of signals output from the
ΔP = v × (T2−T1) / tan θ = k × (T2−T1) (formula)
光ビームの速度vは、走査光学系15の焦点距離とポリゴンミラー14の回転数で決まるが、光走査装置内の温度によって変化する。このため、計測したパルス間隔(時間)T1,T2を用いて前述の式より算出したビームピッチΔPは、光走査装置内の温度によって実際のピッチとの誤差を生じる。この誤差は、高画質の出力画像を要求される場合、特にカラー画像で色の再現性を良くする場合には無視できなくなる。
そこで、光走査装置20は、当該装置内の温度を計測する温度計測手段を備える。図1に示した例では、光学特性に大きく影響を与える光源部18、走査光学系15、ポリゴンミラー14の付近に温度計測手段である温度センサ26a,26b,26cが配備されている。温度センサは、センサIC若しくは熱電対などであるが、計測値をデジタルで出力するCMOSセンサICを用いるのが望ましい。
また、光走査装置内の温度センサの配備箇所が1箇所だと温度の偏りによりピッチの誤差が大きくなるので、複数箇所、たとえば2または3箇所に配備することが望ましい。
さらに、より正確な温度補正を行うために、温度計測手段は、複数箇所に配備された温度センサからの測定データを配備した箇所により重み付けして温度計測値とするようにしてもよい。
The speed v of the light beam is determined by the focal length of the scanning
Therefore, the
Further, if there is only one temperature sensor in the optical scanning device, the pitch error increases due to temperature deviation, and therefore it is desirable to provide a plurality of locations, for example, two or three.
Furthermore, in order to perform more accurate temperature correction, the temperature measurement unit may weight the measurement data from the temperature sensors provided at a plurality of locations according to the locations provided to obtain temperature measurement values.
図4は、光ビーム位置検出手段の別の例を示した図である。図4において、光ビーム位置検出手段は、1本の光ビームの通過に対して1個のパルスを出力し、このパルス幅が光ビームの副走査方向の走査位置に比例する。なお、ピッチΔPは、パルス幅をT1,T2として、前述の式から算出することができる。 FIG. 4 is a diagram showing another example of the light beam position detecting means. In FIG. 4, the light beam position detection means outputs one pulse for the passage of one light beam, and the pulse width is proportional to the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction. Note that the pitch ΔP can be calculated from the above-described equation with the pulse widths T1 and T2.
被走査面16上では、ビームスポットBS1,BS2がその走査密度に応じて、副走査方向に所定(規定)の間隔、つまり図2(b)に示すビームピッチPZを所定のピッチに維持することが要求される。しかし、ビームピッチPZは、温度や湿度といった環境変動や経時の影響などにより変動する恐れがある。
そこで、光走査装置20は、同期検知センサ19により検出されたビームスポット位置からビームピッチを算出し、所定のピッチからのずれ量が一定以上の場合に、光源部18から出射される光ビームを偏向してずれ量が0となるようにピッチの補正(制御)をしている。
On the
Therefore, the
このように走査位置を制御するための手段として、光走査装置20には、図1に示すようにビーム間隔計測回路21,ビーム間隔演算回路22,ビーム偏向素子駆動回路23が設けられている。
ビーム間隔計測回路21は、同期検知センサ19からのビーム位置検出信号と温度センサ26により計測された温度に基づき、光ビームの被走査面16上での副走査方向の走査位置を検出し、ピッチΔPを算出する副走査位置検出手段である。
ビーム間隔演算回路22は、ビーム間隔計測回路21で算出されたピッチΔPと所定のピッチとを比較して、そのずれ量を算出する手段である。
ビーム偏向素子駆動回路23は、ピッチΔPが所定のピッチからずれていた場合に、そのずれ量が0となるように光ビームの副走査方向の走査位置を当該所定の走査位置に戻す走査位置制御手段である。
As a means for controlling the scanning position in this way, the
The beam
The beam
The beam deflection
ビーム間隔計測回路21が副走査位置を検出する方法について、図9に示すフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、温度センサ26により計測された光走査装置20内の温度に対する係数kの値(係数値)を決定する(S1,S2)。
次に、BS1を点灯させ、同期検知センサ19からのビーム位置検出信号に基づき、2個のパルス間隔T1を計測する(S3)。
次に、BS1を消灯してBS2を点灯させ、同期検知センサ19からのビーム位置検出信号に基づき、2個のパルス間隔T2を計測する(S4)。
このように決定した係数値kと計測したパルス間隔T1,T2に基づき、前述の計算式よりピッチΔPを算出する(S5)。
A method by which the beam
First, the value (coefficient value) of the coefficient k with respect to the temperature in the
Next, BS1 is turned on, and two pulse intervals T1 are measured based on the beam position detection signal from the synchronization detection sensor 19 (S3).
Next, BS1 is turned off and BS2 is turned on, and two pulse intervals T2 are measured based on the beam position detection signal from the synchronization detection sensor 19 (S4).
Based on the coefficient value k thus determined and the measured pulse intervals T1 and T2, the pitch ΔP is calculated from the above-described calculation formula (S5).
次に、ビーム偏向素子駆動回路23が、光ビームの副走査方向の走査位置を所定の走査位置に戻す方法について説明する。
ビーム偏向素子駆動回路23は、ビーム間隔演算回路22により算出されたずれ量に応じた駆動信号を発生させて光ビーム偏向素子29に出力する。光ビーム偏向素子29は、図1に示すように、カップリングレンズ12とシリンドリカルレンズ13の光路中に配設され、図2(a)に示すように、頂角αを持つ楔形プリズム30とリング超音波モータ31を保持部材29に取り付けて構成されている。ただし、光ビーム偏向素子は、楔形プリズムに限定するものではなく、例えば電気信号で駆動される液晶素子を用いてもよい。リング超音波モータ31は、ビーム偏向素子駆動回路23からの駆動信号に基づき、楔形プリズム30をγ回転させる。よって、カップリングレンズ12からシリンドリカルレンズ13に向かう光ビームは、楔形プリズム30の回転角により光軸に対してφだけ変化する。
このように、ビーム偏向素子駆動回路23は、ピッチΔPの所定のピッチからのずれ量が0となるように光源部18から出射される光ビームを偏向させるべく、楔形プリズム30を回転させるための駆動信号を発生する。したがって、光走査装置20は、ピッチΔPの所定のピッチからのずれ量を0にするように光源部18から出射される光ビームを偏向させることで、光ビームの被走査面16上での走査位置を所定の走査位置に戻すことができる。
Next, a method in which the beam deflection
The beam deflection
As described above, the beam deflection
なお、本発明にかかる光走査装置において、ビーム偏向素子駆動回路23に代えて、ピッチΔPの所定のピッチからのずれ量が一定以上の場合に、サービスマンやユーザなどのオペレータにその旨を通報する手段を設けるようにしてもよい。通報する手段としては、たとえば、光走査装置またはこの装置を適用した画像形成装置の操作パネルなどにディスプレイや通報ランプを設け、ずれ量発生のメッセージを表示したりランプを点灯させるなどするとよい。オペレータは、このような簡便な手段・方法でずれ量の発生を確認することができ、光学配置を再調整するなど、ずれ量を補正するための方策をとることができる。
In the optical scanning device according to the present invention, instead of the beam deflection
図5は、図3に示したセンサを用いたときの、ピッチ制御に関する光走査装置20内の各手段の機能ブロック図である。
同期検知センサ19は、基準クロック発生部24が生成する基準クロックによりパルス間隔計測回路21にビーム位置検出信号を出力する。
パルス間隔計測回路21は、同期検知センサ19からのビーム位置検出信号を受けて、光ビームが2つのセンサPD1,PD2の間隔を通過する際のパルス間隔T1,T2を計測してピッチΔPを算出する。
パルス間隔演算回路22は、パルス間隔計測回路21が算出したピッチΔPを所定のパルス間隔(ピッチ)と比較する。
ビーム偏向素子駆動回路23は、ピッチΔPが所定のピッチに対して一定の間隔以上ずれていた場合、そのずれ量に応じた駆動信号を発生して光ビーム偏向素子29に出力する。
画像クロック発生部25は、同期検知センサ19からのビーム位置検出信号と基準クロック発生部24が生成する基準クロックに同期した画像クロック信号を発生して半導体レーザ制御回路27に出力する。
半導体レーザ制御回路27は、画像クロック発生部25で発生する画像クロック信号により画像記録タイミングを制御し、画像信号に基づき光源LD1,LD2を変調駆動する。
FIG. 5 is a functional block diagram of each means in the
The
The pulse
The pulse
The beam deflection
The
The semiconductor
図6は、図4に示したセンサを用いたときの、ピッチ制御に関する光走査装置20の各手段の機能ブロック図である。ビーム間隔計測回路21による計測対象がパルス幅である点を除いて、他は図5に示した例と同様である。
FIG. 6 is a functional block diagram of each unit of the
なお、以上説明した実施の形態において、図3,図4に示した例では、センサの一方の辺縁を主走査方向と垂直に配置している。この主走査方向と垂直に配置した辺縁で検知したビーム位置検出信号は、主走査方向の画像記録の開始位置を示す主走査同期信号として使うこともできる。もちろん、センサの両端を主走査方向に非垂直に配置することもできる。この場合、角度θを大きくすることができるため、副走査位置の検出感度を高めることができる
また、図3,図4においてセンサPD1,PD2の隣接する辺縁の間隔をビームスポット径より小さくすれば、PD1でのビーム検知が終わらないうちにPD2でのビーム検知が始まるため、AMP1とAMP2の出力信号を確実にクロスさせることができる。
さらに、図3,図4に示した例において、光ビームを検知していないときの信号レベルをAMP2がAMP1より高くなるように設定する。信号レベルに差があるとき、信号にノイズが混入したとしても、誤った信号を出力することはないので耐ノイズ性能が高くなる。
さらにまた、上記の副走査方向のビームピッチは、複数の光ビームのビームピッチに限らず、1ビームの副走査の走査位置を検出する手段としても応用することができる。
In the embodiment described above, in the example shown in FIGS. 3 and 4, one edge of the sensor is arranged perpendicular to the main scanning direction. The beam position detection signal detected at the edge arranged perpendicular to the main scanning direction can also be used as a main scanning synchronization signal indicating the start position of image recording in the main scanning direction. Of course, both ends of the sensor can be arranged non-perpendicular to the main scanning direction. In this case, since the angle θ can be increased, the detection sensitivity of the sub-scanning position can be increased. In FIGS. 3 and 4, the distance between adjacent edges of the sensors PD1 and PD2 is made smaller than the beam spot diameter. For example, since the beam detection at PD2 starts before the beam detection at PD1 is completed, the output signals of AMP1 and AMP2 can be reliably crossed.
Further, in the example shown in FIGS. 3 and 4, the signal level when the light beam is not detected is set so that AMP2 is higher than AMP1. When there is a difference in signal level, even if noise is mixed in the signal, an erroneous signal is not output, so that noise resistance performance is improved.
Furthermore, the beam pitch in the sub-scanning direction is not limited to the beam pitch of a plurality of light beams, and can be applied as means for detecting the scanning position of one beam of sub-scanning.
次に、本発明にかかる画像形成装置について説明する。
図10は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。この画像形成装置は、レーザプリンタである。
レーザプリンタ100は、光走査装置117の他、光走査装置117によって露光され静電潜像が形成される潜像担持体111として円筒状に形成された光導電性の感光体、静電潜像をトナーで顕像化する現像手段、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段などの、電子写真プロセスを実行する手段を有してなる。
Next, the image forming apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 10 is a central sectional view showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. This image forming apparatus is a laser printer.
In addition to the
潜像担持体111の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ112、現像装置113、転写ローラ114、クリーニング装置115などの電子写真法(プロセス)にしたがうプロセス部材が順に配設されている。なお、帯電手段としてコロナチャージャを用いることもできる。
光走査装置117は、像担持体に光書込を行う光書込装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行するもので、帯電ローラ112で均一に帯電された潜像担持体111の表面を走査して、静電潜像を形成する。形成された静電潜像は、いわゆるネガ潜像であって画像部が露光されている。この静電潜像は、現像装置113により反転現像され、像担持体111上にトナー画像が形成される。
Around the
The
転写紙Pを収納したカセット118は、レーザプリンタ100本体に脱着可能であり、図示のごとく装着された状態において、収納された転写紙Pの最上位の1枚が給紙コロ120により給紙され、給紙された転写紙Pは、その先端部をレジストローラ119に捕らえられる。レジストローラ119は、像担持体111上のトナー画像が転写位置へ移動するタイミングに合わせて、転写紙Pを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Pは、転写部においてトナー像と重ね合わせられ転写ローラ114の作用により、トナー画像を静電転写される。
トナー画像を転写された転写紙Pは定着装置116へ送られ、定着装置116においてトナー画像を定着され、搬送路121を通り、排紙ローラ122によりトレイ123上に排出される。
トナー画像が転写された後の像担持体111の表面は、クリーニング装置115によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
The
The transfer paper P to which the toner image has been transferred is sent to the
The surface of the
光走査装置117として、先に説明した本発明にかかる光走査装置を用いることで、被走査面上の光スポット配列が所定の配列から変動するのを抑制することができるため、高品位な出力画像を形成することができる。
By using the above-described optical scanning device according to the present invention as the
なお、光スポット配列を検出するタイミングは、プリントアウトするためにオペレータが画像形成装置のスタートボタンを押下した後としても良いし、あるいは多数枚を出力する場合には数枚(〜数十枚)毎としても構わない。
また、プリントアウト時(ビーム走査時)以外の期間、液晶素子に電気信号を入力しない場合には、前回の調整値を記憶するためのメモリ機能を付加してもよい。
このように本発明の光走査装置20を画像形成装置の光書込装置として使用した場合には、本体の操作パネルからオペレータが操作することにより、出力画像を出力可能にすることができる。出力画像のパターン(評価チャート)としては、例えば、特開平10−62705号公報に記載のパターンを用意しておけばよい。オペレータが出力画像によりその画像品質を確認する構成とすることで、光走査装置におけるビームスポット配列の変動が出力画像に及ぼす影響のみならず、現像/転写/定着などの各工程が、出力画像に及ぼす影響を含めて、出力画像の劣化を補正することが可能となる。
また、ビームスポット配列検出手段、または制御手段の一方あるいは両方を省略することも可能となり、光走査装置の低コスト化を図ることができる。
The timing of detecting the light spot arrangement may be after the operator presses the start button of the image forming apparatus to print out, or several sheets (up to several tens) when outputting a large number of sheets. It doesn't matter if every.
In addition, when an electric signal is not input to the liquid crystal element during a period other than during printout (beam scanning), a memory function for storing the previous adjustment value may be added.
As described above, when the
In addition, it is possible to omit one or both of the beam spot array detection means and the control means, and the cost of the optical scanning device can be reduced.
以上説明した画像形成プロセスは、単色の画像形成におけるプロセスを想定して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数色の画像を重ねて形成するカラー画像形成装置に適用することも可能である。その場合、光書込ユニットを複数色で共用する画像形成装置に適用することができる。すなわち、一つの光書込ユニットと像担持体を有し、一色ごとの画像信号で光書き込みを行って対応する色のトナーで現像し、これを転写紙に転写し、次に、別の色の画像信号で光書き込みを行って対応する色のトナーで現像し、これを上記転写紙に転写する、というように、色ごとに画像形成を実行して1枚の転写紙に重ねて転写する方式の画像形成装置である。 The image forming process described above has been described assuming a single color image forming process, but the present invention is not limited to this, and is applied to a color image forming apparatus that forms a plurality of color images. It is also possible. In that case, the optical writing unit can be applied to an image forming apparatus sharing a plurality of colors. That is, it has one optical writing unit and an image carrier, performs optical writing with an image signal for each color, develops it with the corresponding color toner, transfers it to transfer paper, and then another color The image signal is written with light, developed with the toner of the corresponding color, and transferred to the transfer paper, and image formation is performed for each color and transferred onto one transfer paper. This is an image forming apparatus of the type.
また、前記光書込ユニットは、これを露光ユニットとして各色毎に配置した、いわゆるタンデム型の画像形成装置に適用することもできる。すなわち、色ごとに対応した複数の光書込ユニットと像担持体を有し、各色の画像信号で対応する光書込ユニットで対応する像担持体に画像を書き込み、対応する色のトナーで現像し、各色のトナー像を1枚の転写紙に重ねて転写するように構成する。タンデム型の画像形成装置によれば、画像の光束書込み、高速画像形成に有利である。 The optical writing unit can also be applied to a so-called tandem type image forming apparatus in which this is used as an exposure unit for each color. In other words, it has a plurality of optical writing units and image carriers corresponding to each color, and an image is written on the corresponding image carrier by the corresponding optical writing unit with the image signal of each color, and developed with the toner of the corresponding color The toner images of the respective colors are transferred so as to overlap each other on one transfer sheet. The tandem type image forming apparatus is advantageous for light beam writing of images and high-speed image formation.
図7は、画像形成装置を構成する光走査装置と像担持体の関係の例について説明するための模式図であり、(a)〜(d)に示す各画像形成装置は、ブラック(K),シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の各色に対応した像担持体16K,16C,16M,16Yを備える。(a)〜(d)に示す各画像形成装置の光走査装置と像担持体の関係は、以下のとおりである。
(a)像担持体ごとに光走査装置を備えた構成であり、光走査装置20K,20C,20M,20Yで、それぞれ対応する像担持体16K,16C,16M,16Yに光書込を行う。
(b)複数の像担持体で光走査装置を共用する構成であり、光走査装置20Aで像担持体16K,16C,16M,16Yに各色に対応した光書込を行う。
(c)複数の像担持体で光走査装置を共用する構成であり、光走査装置20A1で像担持体16K,16Cに各色に対応した光書込を行い、光走査装置20A2で像担持体16M,16Yに各色に対応した光書込を行う。
(d)複数の像担持体で光走査装置を共用する構成であり、光走査装置20B1で像担持体16Kに光書込を行い、光走査装置20B2で像担持体16C,16M,16Yに各色に対応した光書込を行う。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an example of the relationship between the optical scanning device and the image carrier constituting the image forming apparatus. Each of the image forming apparatuses shown in (a) to (d) is black (K). , Cyan (C), magenta (M), and yellow (Y), the image carriers 16K, 16C, 16M, and 16Y are provided. The relationship between the optical scanning device of each image forming apparatus shown in (a) to (d) and the image carrier is as follows.
(A) The optical scanning device is provided for each image carrier, and optical writing is performed on the corresponding image carriers 16K, 16C, 16M, and 16Y by the optical scanning devices 20K, 20C, 20M, and 20Y, respectively.
(B) The optical scanning device is shared by a plurality of image carriers, and optical writing corresponding to each color is performed on the image carriers 16K, 16C, 16M, and 16Y by the optical scanning device 20A.
(C) The optical scanning device is shared by a plurality of image carriers, and the optical scanning device 20A1 performs optical writing corresponding to each color on the image carriers 16K and 16C, and the optical scanning device 20A2 performs the image carrier 16M. , 16Y, optical writing corresponding to each color is performed.
(D) The optical scanning device is shared by a plurality of image carriers, and optical writing is performed on the image carrier 16K by the optical scanning device 20B1, and each color is applied to the image carriers 16C, 16M, and 16Y by the optical scanning device 20B2. Optical writing corresponding to is performed.
なお、すべての光走査装置20K,20C,20M,20Yから出射される光ビームの本数がそれぞれ1本の場合には、この光走査装置を適用した画像出力装置によりフルカラー(4色)画像を得ることができる。
また、4つの光走査装置の少なくとも1つ(例えばブラックに対応する光走査装置20K)を本発明の構成の4ビーム光走査装置とし、この光走査装置のみで光走査を行うことにより、フルカラー画像時と比較して4倍の高密度化が可能となる。
さらに、記録媒体の搬送速度(及びプロセス速度)を4倍に変更すれば、画像出力枚数を4倍に増加することが可能となる。
さらにまた、フルカラー画像時においても、文字画像についてはブラックにて書き込むことが多く高解像度も要求されることが多いため、上記の4ビーム光走査装置20K(ブラック)に付加して、他の光走査装置(20C、20M、20Y;1ビーム)も同時に書き込むことにより、文字/写真/線画イメージ等が混在した画像においても、より高品位な出力画像を得ることが可能となる。
When the number of light beams emitted from all the optical scanning devices 20K, 20C, 20M, and 20Y is one, a full-color (four-color) image is obtained by an image output device to which the optical scanning device is applied. be able to.
Further, at least one of the four optical scanning devices (for example, the optical scanning device 20K corresponding to black) is a four-beam optical scanning device having the configuration of the present invention, and a full color image is obtained by performing optical scanning only with this optical scanning device. The density can be increased 4 times compared to the time.
Furthermore, if the conveyance speed (and process speed) of the recording medium is changed to 4 times, the number of image output sheets can be increased 4 times.
Furthermore, even in the case of a full-color image, since a character image is often written in black and high resolution is often required, it is added to the above four-beam light scanning device 20K (black) and other light. By simultaneously writing the scanning devices (20C, 20M, 20Y; 1 beam), it is possible to obtain a higher-quality output image even in an image in which characters / photos / line drawing images are mixed.
図8は、本発明にかかる画像形成装置のさらに別の実施の形態を示す偏向回転面に平行な面内に展開した光学配置図である。
この画像形成装置は、先に説明した本発明にかかる光走査装置20を主走査方向に並列して配備し、有効書込幅を分割して被走査面16上を走査するようにしたものである。つまり、複数の光走査装置と1つの像担持体とから構成されている。
このように複数の光走査装置を並置することで、有効書き込み幅を大きくすることができる。また、同じ有効書き込み幅であれば、光学素子や光偏向器の小型化が可能であり、メカ公差や温度変動によるビームウエスト位置変動が小さくなり、波面収差を低減することができる。
FIG. 8 is an optical layout developed in a plane parallel to the deflection rotation plane showing still another embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
In this image forming apparatus, the
Thus, the effective writing width can be increased by juxtaposing a plurality of optical scanning devices. Further, if the effective writing width is the same, the optical element and the optical deflector can be reduced in size, the beam waist position fluctuation due to mechanical tolerance and temperature fluctuation can be reduced, and wavefront aberration can be reduced.
11 光源(半導体レーザ)
12 カップリングレンズ
13 シリンドリカルレンズ
14 光偏向手段(ポリゴンミラー)
15 走査光学系
16 被走査面(感光体ドラム)
18 光源部
19 光ビーム位置検出手段(同期検知センサ)
20 光走査装置
21 ビーム間隔計測回路(パルス間隔計測回路)
22 ビーム間隔演算回路(パルス間隔演算回路,パルス幅演算回路)
23 ビーム偏向素子駆動回路
26 温度センサ
29 光ビーム偏向素子
11 Light source (semiconductor laser)
12
15 Scanning
18
20
22 Beam interval calculation circuit (pulse interval calculation circuit, pulse width calculation circuit)
23 Beam deflection
Claims (11)
対向する2以上の辺縁が平行で直線をなし、当該平行で直線をなす辺縁のうち少なくとも1の辺縁が副走査方向と非平行な角度を持つように配置された複数のセンサからなる、上記被走査面上での光ビームの走査位置を検出してビーム位置検出信号を出力する光ビーム位置検出手段と、
上記光走査装置内の温度を計測する温度計測手段と、
上記光ビーム位置検出手段が出力したビーム位置検出信号と、上記温度計測手段により計測された温度に基づき、上記光ビームの被走査面上での副走査方向の走査位置を検出する副走査位置検出手段と、
上記副走査位置検出手段で検出された副走査方向の走査位置が規定の走査位置からずれていた場合に、上記被走査面上での光ビームの副走査方向の走査位置を上記規定の走査位置に戻す走査位置制御手段、とを有してなることを特徴とする光走査装置。 A light source modulated and driven based on an image signal, a light deflector having a deflecting / reflecting surface for deflecting a light beam from the light source, and a light beam deflected by the light deflecting unit is condensed on a surface to be scanned. An optical scanning device comprising a scanning optical system for
Consists of a plurality of sensors arranged such that two or more opposing edges are parallel and form a straight line, and at least one of the parallel and straight edges has an angle non-parallel to the sub-scanning direction. A light beam position detecting means for detecting a scanning position of the light beam on the surface to be scanned and outputting a beam position detection signal;
Temperature measuring means for measuring the temperature in the optical scanning device;
Sub-scanning position detection for detecting the scanning position of the light beam on the surface to be scanned in the sub-scanning direction based on the beam position detection signal output from the light beam position detecting unit and the temperature measured by the temperature measuring unit. Means,
When the scanning position in the sub-scanning direction detected by the sub-scanning position detecting means is deviated from the specified scanning position, the scanning position in the sub-scanning direction of the light beam on the surface to be scanned is changed to the specified scanning position. And a scanning position control means for returning to the optical scanning device.
対向する2以上の辺縁が平行で直線をなし、当該平行で直線をなす辺縁のうち少なくとも1の辺縁が副走査方向と非平行な角度を持つように配置された複数のセンサからなる、上記被走査面上での光ビームの走査位置を検出してビーム位置検出信号を出力する光ビーム位置検出手段と、
上記光走査装置内の温度を計測する温度計測手段と、
上記光ビーム位置検出手段が出力したビーム位置検出信号と、上記温度計測手段により計測された温度に基づき、上記複数の光ビームの被走査面上での副走査方向のピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、
上記副走査ピッチ検出手段で検出したピッチが規定のピッチからずれていた場合に、上記複数の光ビームの被走査面上での副走査方向のピッチを上記規定のピッチに戻すピッチ制御手段、とを有してなることを特徴とする光走査装置。 A light source that is modulated and driven based on an image signal, a light deflecting unit that includes a deflecting reflecting surface that deflects a plurality of light beams from the light source, and a plurality of light beams deflected by the light deflecting unit on a surface to be scanned An optical scanning device comprising a scanning optical system for focusing light on
Consists of a plurality of sensors arranged such that two or more opposing edges are parallel and form a straight line, and at least one of the parallel and straight edges has an angle non-parallel to the sub-scanning direction. A light beam position detecting means for detecting a scanning position of the light beam on the surface to be scanned and outputting a beam position detection signal;
Temperature measuring means for measuring the temperature in the optical scanning device;
A sub-scanning pitch for detecting a pitch in the sub-scanning direction of the plurality of light beams on the surface to be scanned based on the beam position detection signal output from the light beam position detecting unit and the temperature measured by the temperature measuring unit. Detection means;
Pitch control means for returning the pitch of the plurality of light beams in the sub-scanning direction on the surface to be scanned to the specified pitch when the pitch detected by the sub-scanning pitch detecting means is deviated from the specified pitch; and An optical scanning device comprising:
対向する2以上の辺縁が平行で直線をなし、当該平行で直線をなす辺縁のうち少なくとも1の辺縁が副走査方向と非平行な角度を持つように配置された複数のセンサからなる、上記被走査面上での光ビームの走査位置を検出してビーム位置検出信号を出力する光ビーム位置検出手段と、
上記光走査装置内の温度を計測する温度計測手段と、
上記光ビーム位置検出手段が出力したビーム位置検出信号と、上記温度計測手段により計測された温度に基づき、上記複数の光ビームの被走査面上での副走査方向のピッチを検出する副走査ピッチ検出手段と、
上記副走査ピッチ検出手段で検出したピッチが規定のピッチからずれていた場合に、オペレータにその旨を通報する手段、とを有してなることを特徴とする光走査装置。 A light source that is modulated and driven based on an image signal, a light deflecting unit that includes a deflecting reflecting surface that deflects a plurality of light beams from the light source, and a plurality of light beams deflected by the light deflecting unit on a surface to be scanned An optical scanning device comprising a scanning optical system for focusing light on
Consists of a plurality of sensors arranged such that two or more opposing edges are parallel and form a straight line, and at least one of the parallel and straight edges has an angle non-parallel to the sub-scanning direction. A light beam position detecting means for detecting a scanning position of the light beam on the surface to be scanned and outputting a beam position detection signal;
Temperature measuring means for measuring the temperature in the optical scanning device;
A sub-scanning pitch for detecting a pitch in the sub-scanning direction of the plurality of light beams on the surface to be scanned based on the beam position detection signal output from the light beam position detecting unit and the temperature measured by the temperature measuring unit. Detection means;
An optical scanning apparatus comprising: means for notifying an operator when the pitch detected by the sub-scanning pitch detection means deviates from a specified pitch.
上記光書込装置は、請求項1乃至9のいずれかに記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。 An apparatus that performs optical writing from an optical writing device to an image carrier and forms an electrostatic latent image on the image carrier by electrophotography,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the optical writing device is an optical scanning device according to claim 1.
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