JP2005338606A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光源の取り付け位置誤差に伴う主走査方向の印字タイミングのズレを補正して、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することである。
【解決手段】主走査方向に対し略直交するよう設けられた複数の発光源からなる走査手段を有する画像形成手段を備えた画像形成装置において、複数の発光源により形成される画像の相対的なズレ値を、画像担持手段上に形成されるレジストパターンに基づいて算出し、この算出されたズレ値に基づいて画像信号を遅延させることで各発光源により形成される画像のズレ補正を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の発光源により複数の走査線を同時に走査可能な画像形成装置に関する。

近年、高速出力、高解像度を図るため、複数の発光源を有する半導体レーザアレイから複数の光ビームを出力させ、複数の走査線を同時に走査して書き込みを行うマルチビーム方式の走査装置を有したカラーレーザビームプリンタ等の画像形成装置が利用されている。このような画像形成装置では、複数の発光源を主走査面に対して直交するよう光走査装置が取り付けられているが、その取り付け位置の誤差によって印字タイミングにズレが生じ、形成される画像に印字ズレが発生する可能性がある。また、カラー画像を形成する際には各色毎のユニットが有する発光源のズレが累積するため、その色ズレは単色時と比較してより顕著となる可能性がある。

例えば、２つの発光源を有する半導体レーザアレイで６００ｄｐｉの解像度の画像を形成するような場合、取り付け位置の誤差が±１０マイクロメートルであるとすると、単色時では１／４画素程度のズレが生じるのに対し、カラー画像を形成する場合には、各色ユニットが有する複数の発光源の取り付け誤差により最大１／２画素程度のズレが生じるため画質の劣化を引き起こすという問題がある。

以下、複数発光源、特に２つの発光源からなる半導体レーザアレイにより感光ドラムを走査可能な走査装置１０について簡単に説明する。

図２は、２つの発光源１１ａ、１１ｂからなる半導体レーザアレイ１１により感光ドラムを走査可能な走査装置１０の概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、半導体レーザアレイ１１には、主走査面に対し直交するよう設けられた２つの発光源１１ａ、１１ｂが設けられている。この発光源１１ａ、１１ｂから出射された２本のレーザビームは、副走査方向に所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ１２に入射される。次いで、シリンドリカルレンズ１２に入射した略平行光束のうち主走査断面においてはそのまま略平行光束の状態で出射され、副走査断面においては収束した状態で出射され、ポリゴンミラー１３の偏向面上に略線上に結像される。続いて、レーザビームは、ポリゴンミラー１３により偏向反射され、ｆθレンズ１４、シリンドリカルレンズ１５を介して走査速度補正が行われ、感光体ドラム１６の表面を等速度で水平走査して、潜像を形成する。

また、感光体ドラム１６において主走査方向の画像データの書き込みタイミングを取るための主走査書き込みタイミング信号を検出するため、光走査領域外にはフォトセンサ１８が配設されている。ここで、シリンドリカルレンズ１５から出射されたレーザビームは、レーザビーム走査領域に配設されるミラー１７により反射され、フォトセンサ１８に入射される。そして、フォトセンサ１８により検出されたレーザビームの水平同期信号に同期した画像データに応じて、発光源１１ａ、１１ｂが点灯／消灯されることにより、一走査で２ラインが平行して感光体ドラム１６に結像され、画像データに応じた潜像が形成される構成となっている。

図６（ａ）、（ｂ）はフォトセンサ１８に入射したレーザビームによる結像スポット１１ａ’、１１ｂ’の走査タイミングとフォトセンサ１８から出力される出力信号との関係を示す図である。ここで、発光源１１ａ、１１ｂの取り付け位置に誤差が生じている場合、図５（ａ）に示すように、フォトセンサ１８における発光源１１ａ、１１ｂから出射された各レーザビームの結像スポット１１ａ’、１１ｂ’の走査タイミングには、発光源１１ａ、１１ｂの取り付け位置誤差に応じたｄのズレ値が生じることとなる。なお、フォトセンサ１８上に示される矢印は、レーザビームの入射方向、すなわち、主走査方向を示している。ここで、ｄのズレ値は１０マイクロメートル程度と微小な値であるため検知信号の分離ができず、１つのフォトセンサ１８では発光源１１ａ、１１ｂを交互に点灯したとしても、図５（ｂ）に示すように先行する発光源１１ａの出力信号（破線）に発光源１１ｂの出力が加算された出力信号（実線）と検知されてしまうため、この微小なズレ量が画質の劣化を引き起こすことになる。

従来、上記したような補正するため、半導体レーザアレイ各々で対応した同期検出器で同期信号を生成させ、画像形成クロックを遅延させることで補正を行う画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、複数の発光源から出力されるレーザビームを１つの同期検知部で検出し、検出された出力信号に基づいて発光源の発光タイミングを調整することで補正を行う光走査装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２１８８５８号公報 特開２００３−３４４７９３号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、垂直方向に複数の発光源を配置した場合、同期検出部の走査時間に差がなく、かつ画像形成クロックは１走査毎に同期信号との同期を取る必要があるため、点灯タイミングに時間差を設ける必要があり、又同時点灯させる場合には分離光学系を追加する等の対応が必要となるため、複数の同期検出部を配設する必要がある。また、発光源毎に対応した画像形成クロックが必要となるため、制御回路での遅延同期回路の増加、画像形成クロック数が増加することにより生じるＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）等を考慮した回路パターン設計が必要となり、コストが増大するという問題がある。また、特許文献２の方法でも、ユニット内の半導体レーザアレイ毎に対応する画像形成クロックが必要となるため、制御回路での遅延同期回路の増加、画像形成クロック数が増加することにより生じるＥＭＩ等を考慮した回路パターン設計が必要となり、コストが増大するという問題がある。

本発明の課題は、複数の発光源の取り付け位置誤差に伴う主走査方向の印字タイミングのズレを補正して、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
主走査方向に対し略直交するよう配設された複数の発光源からなる走査手段を有する画像形成手段と、
画像信号に対応して前記画像形成手段の各発光源から出力されるビームを変調する制御を行う画像形成制御手段と、
前記画像形成制御手段の制御に基づいて前記画像形成手段により形成されるレジストパターン画像を担持する画像担持手段と、
前記形成されたレジストパターン画像を検出する検出手段と、
前記複数の発光源のうち、１の発光源により形成される前記レジストパターンの基準画像に対する他の発光源により形成されるレジストパターン画像の相対的なズレ値を前記検出されたレジストパターン画像に基づいて算出する算出手段と、
前記画像信号を遅延させる遅延手段と、
前記算出されたズレ値に基づいて前記遅延手段を制御して、前記各発光源により形成される画像の相対的なズレ値を補正するズレ値補正手段と、
を備えたことを特徴としている。

更に、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の発明において、
前記画像形成手段は、複数の各色毎の走査手段を有することを特徴としている。

更に、請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載の発明において、
前記レジストパターン画像は、前記発光源の各々で主走査方向のズレ値を検出することが可能な画像であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、主走査方向に対し略直交するよう設けられた複数の発光源からなる走査手段を有する画像形成手段を備えた画像形成装置において、複数の発光源により形成される画像の相対的なズレ値を、画像担持手段上に形成されるレジストパターン画像に基づいて算出し、この算出されたズレ値に基づいて画像信号を遅延させることで各発光源により形成される画像の相対的なズレ値を補正することができる。これにより、発光源の配設位置誤差に伴う主走査方向の印字タイミングのズレを補正することが可能であり、高品質な画像形成を行うことができる。また、大幅な回路パターン設計等の変更がないため、製造コストを抑えることができる。

請求項２の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、前記画像形成手段を、複数の各色毎の走査手段を有する構成とすることにより、カラー画像を形成することが可能なカラー画像形成装置に適用することができる。

請求項３の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、前記レジストパターン画像を、前記発光源の各々で主走査方向の相対的なズレ値を検出することが可能な画像とすることにより、画像形成手段が有する全ての発光源の相対的なズレ値を算出することが可能であり、当該レジストパターン画像に基づいて全ての発光源の配説位置誤差に伴う主走査方向の印字タイミングのズレを補正することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。ただし、本発明の範囲は、図示例に限定されないものとする。なお、本実施の形態では、特に、４色（ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー）の画像形成手段を備えたカラー画像形成装置について説明するが、これに限らず、単色や３色以下又は５色以上の画像形成手段を備えた画像形成装置であってもよい。

まず、構成を説明する。
図１は、本実施の形態における画像形成装置において、４組の走査装置１０Ａ〜Ｄを備えた画像形成部２０を示す概略図であり、図２は、走査装置１０を示す斜視図である。なお、図２に示す本実施の形態における画像形成装置の走査装置１０の構成は、上述した従来の走査装置１０と同様の構成になるため、同一部分については同一の符号を付し、その構成および説明については省略する。

図１に示すように、画像形成手段としての画像形成部２０は、走査装置１０Ａ〜Ｄ、感光体ドラム１６ａ〜ｄ、検出器２１、ベルト２２、駆動ローラ２３、従動ローラ２４等を備えて構成されている。なお、図中矢印で示す方向は、各部の駆動方向を示している。

走査手段としての走査装置１０Ａ〜Ｄは、ブラック、シアン、マゼンダ、イエローの各色毎に対応した走査装置であって、ベルト２２に沿って所定間隔を空けて設置される。走査装置１０Ａ〜Ｄは、内部に後述する発光源である半導体レーザアレイを備え、画像信号に対応して各色毎に露光を行い、感光体ドラム１６ａ〜ｄに静電潜像をそれぞれ形成し、形成された潜像を不図示の各色現像器で現像されるトナー像を、記録媒体としての用紙に転写し、最終的に４色全てについて転写することにより、４色の画像が重ね合わされたカラー画像を記録媒体上に形成する。

検出手段としての検出器２１は、光センサ等により構成され、ベルト２２上に形成された位置ズレ検知用のレジストパターンを検出することが可能な位置に配設され、検出したレジストパターンの検出信号をＣＰＵ３２（図３参照）に出力する。なお、設置される検出器２１の数は特に問わないものとする。

画像担持手段としてのベルト２２は、無端状のベルトであって、各色感光体ドラム１６ａ〜ｄ上に不図示の各色現像機により現像されるトナー像を記録媒体に転写する。

駆動ローラ２３は、不図示のモータとギア等からなる駆動手段と接続され、ベルト２２の駆動を行う。従動ローラ２４は、ベルト２２の移動に従って回転し、かつベルト２２に一定の張力を付与する。

なお、本実施の形態において、画像形成部２０は、４組の走査装置１０Ａ〜Ｄを備えているが、走査装置１０Ａ〜Ｄは、同様の構成及び動作によってなるため、以下説明の便宜上、走査装置１０Ａ〜Ｄを統括的に走査装置１０と示す。

次に、画像形成装置の走査装置１０を制御する制御回路３０について説明する。
図３は、画像形成装置が有する制御回路３０の要部構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御回路３０は、ＣＬＫ生成部３１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２、画像信号処理部３３、ディレイライン３４ａ、３４ｂ、レーザ駆動回路３５ａ、３５ｂ、発光源１１ａ、１１ｂを備える半導体レーザアレイ１１、光検出器３６等を備えて構成されている。

ＣＬＫ生成部３１は、画像形成の基準周波数信号となる画像形成クロック信号を発生し、画像信号処理部３３に出力する。

画像形成制御手段、算出手段、ズレ値補正手段としてのＣＰＵ３２は、不図示の内蔵ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されている各種システムプログラムを読み出して実行し、制御回路３０の各部を駆動制御する。

また、ＣＰＵ３２は、不図示の入力手段等からユーザ等により入力される印字タイミングのズレ補正を指示する旨の信号を受けると、画像信号処理部３３を制御して半導体レーザアレイ１１が備える発光源１１ａ、１１ｂの印字タイミングのズレを検知するためのレジストパターンを形成させる制御を行う。

ここで、図４を参照してレジストパターンについて説明する。図４は、画像信号処理手段の制御に基づいて画像形成部２０によりベルト２２上に形成されたレジストパターンの一例を示す図である。

図４に示すように、レジストパターンは、半導体レーザアレイ１１の発光源１１ａ、１１ｂ毎にブラック、シアン、マゼンダ、イエローの順序で一定の間隔をとって形成されるパターン画像「フ」が繰り返されるものであって、発光源の各々で主走査方向のズレ値を検出することが可能な画像である。ここで、各色に対応する発光源１１ａ及び発光源１１ｂのパターン画像を４回繰り返し出力することとしているが、これに限らず、任意の回数出力することとしてよいが、各発光源１１ａ、１１ｂのパターン出力を平均化するため複数回出力を行うことが好ましい。

また、ＣＰＵ３２は、検出器２１により検出されたレジストパターンの検出信号に基づいて、レジストパターンの形成を行った１の発光源により形成される基準パターン画像に対する他の発光源により形成されるパターン画像の相対的なズレ値を算出する。ここで、基準パターン画像とは、ズレ値補正の基準となるパターン画像であって、例えば、図４のブラックにおける発光源１１ａによるパターン画像を基準パターン画像とし、この基準パターン画像と他の発光源により出力されるパターン画像とを比較することにより、相対的なズレ値の算出を行う。なお、基準パターン画像は、ブラックにおける発光源１１ａによるパターン画像に限らず、任意の色毎に任意の発光源により出力されるパターン画像であってもよい。

また、ＣＰＵ３２は、算出されたズレ値に基づいてディレイライン３４ａ、３４ｂを制御して、各色毎の発光源により形成される画像の相対的なズレ値の補正を行う。

画像形成制御手段としての画像信号処理部３３は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）、ＰＭ（Power Modulation）等を備えて構成され、ＰＷＭは、入力された画像信号をパルス幅変調して出力し、ＰＭは、入力された画像信号をパワー変調する信号を出力する。そして、変調された画像信号と、ＣＬＫ生成部３１から入力される画像形成クロック信号とをそれぞれディレイライン３４ａ、３４ｂに出力する。

遅延手段としてのディレイライン３４ａは、ＣＰＵ３２の制御に従って、画像信号処理部３３から入力される変調された画像信号を所定の時間だけ遅延させる。またディレイライン３４ｂは、ＣＰＵ３２の制御に従って、画像信号処理部３３から入力される変調された画像信号を所定の時間だけ遅延させる。

レーザ駆動回路３５ａは、ディレイライン３４ａから入力される画像信号に基づいて、発光源１１ａを点灯／消灯させる。またレーザ駆動回路３５ｂは、ディレイライン３４ｂから入力される画像信号に基づいて発光源１１ｂを点灯／消灯させる。

半導体レーザアレイ１１は、２つの発光源１１ａ、１１ｂを備え、２つの発光源１１ａ、１１ｂが、主走査線に対して直交して配設され、レーザ駆動回路３５ａ、３５ｂの制御に応じて点灯／消灯する。なお、本実施の形態では半導体レーザアレイ１１に備えられる発光源を２つとしたが、これに限らず、発光源の数はこれに限らず任意の値であってもよい。

光検出器３６は、発光源１１ａ、１１ｂの発光量を一括してモニタする単独のフォトセンサ１８を備えており、発光源１１ａ、１１ｂが点灯すると、発光源１１ａ、１１ｂから出力されたレーザビームを検出し、その発行量に応じたモニタ電流を出力信号としてＣＰＵ３２に出力する。

次に、本実施の形態の動作を説明する。図４は、ＣＰＵ３２により実行される主走査方向の印字タイミングのズレを補正するための色ズレ補正処理を示すフローチャートである。以下、図４を参照して、ＣＰＵ３２により実行される色ズレ補正処理を詳細に説明する。

まず、ＣＰＵ３２に印字タイミングのズレ補正を指示する旨の信号が入力されると、ＣＰＵ３２により、画像形成部２０が駆動制御されて、ベルト２２上に図４に示したレジストパターンが形成される（ステップＳ１）。

次いで、ベルト２２上に形成されたレジストパターンが検出器２１により検出されて、この検出信号がＣＰＵ３２に入力される（ステップＳ２）。

次に、検出器２１から入力された検出信号に基づいて、半導体レーザアレイ１１の発光源１１ａ、１１ｂのズレ値が算出され（ステップＳ３）、このズレ値が予め定められた所定値以下であるか否かが判定される（ステップＳ４）。なお、本色ズレ補正処理では、図４のブラックにおける発光源１１ａが形成するレジストパターンを基準パターン画像とする。

ここで、基準パターン画像と発光源１１ｂが形成するパターン画像とのズレ値が所定値を上回った場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、基準パターンと一致するよう当該ズレ値に基づいてディレイライン３４ａ、３４ｂに遅延量が設定されて（ステップＳ５）、再びステップＳ１へと戻り、ズレ値が所定値以下となるまでステップＳ１〜Ｓ４が繰返し処理される。なお、ここで所定値とは、任意の値としてよいが、画像形成装置の使用条件や状態に応じた値とすることが好ましい。

一方、基準パターンと発光源１１ｂが形成するレジストパターンとのズレ値が所定値以下であった場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、本処理は直ちに終了する。

なお、本色ズレ補正処理は、各色の走査装置１０が備えた各発光源がベルト２２上に形成したレジストパターン全てに対して行われる。したがって、各色の走査装置１０が備える各発光源のズレ値を、基準とする１の発光源が形成した基準パターン画像に基づいて補正を行う。以上の制御により、レーザアレイの主走査ズレが補正され、次に基準色に対する各色のズレ補正を実施する。

本色ズレ補正処理は、上記したように基準色に対する各色のズレ補正前に実施されることが好ましいが、経時変化／温度変化等でズレ量の変化が少ないような場合は、実施の頻度を減少することとしてもよい。また、画像形成装置の組み立て初期の調整時にのみ実施することとしてもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、主走査方向に対し略直交するよう設けられた複数の発光源からなる走査手段を有する画像形成手段を備えた画像形成装置において、複数の発光源により形成される画像の相対的なズレ値を、画像担持手段上に形成されるレジストパターンに基づいて算出し、この算出されたズレ値に基づいて画像信号を遅延させることで各発光源により形成される画像の相対的なズレ値を補正することができる。これにより、発光源の配設位置誤差に伴う主走査方向の印字タイミングのズレを補正することが可能であり、高品質な画像形成を行うことができる。また、大幅な回路パターン設計等の変更がないため、製造コストを抑えることができる。

上記本実施の形態における画像形成装置の細部構成および詳細動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

画像形成装置が有する画像形成部を示す概略図である。 走査装置の概略構成を示す斜視図である。 画像形成装置が有する制御回路の要部構成を示すブロック図である。 画像形成部により形成されたレジストパターンの一例を示す図である。 色ズレ補正処理に関するフローチャートである。 （ａ）フォトセンサに入射したレーザビームによる結像スポットの走査タイミングを示す図である。（ｂ）フォトセンサから出力される出力信号を示す図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 走査装置
１１ 半導体レーザアレイ
１１ａ、１１ｂ 発光源
１２ シリンドリカルレンズ
１３ ポリゴンミラー
１４ ｆθレンズ
１５ シリンドリカルレンズ
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ 感光体ドラム
１７ ミラー
１８ フォトセンサ
２０ 画像形成部
２１ 検出器
２２ ベルト
２３ 駆動ローラ
２４ 従動ローラ
３０ 制御回路
３１ ＣＬＫ生成部
３２ ＣＰＵ
３３ 画像信号処理部
３４ａ、３４ｂ ディレイライン
３５ａ、３５ｂ レーザ駆動回路
３６ 光検出器

Claims (3)

1. 主走査方向に対し略直交するよう配設された複数の発光源からなる走査手段を有する画像形成手段と、
   画像信号に対応して前記画像形成手段の各発光源から出力されるビームを変調する制御を行う画像形成制御手段と、
   前記画像形成制御手段の制御に基づいて前記画像形成手段により形成されるレジストパターン画像を担持する画像担持手段と、
   前記形成されたレジストパターン画像を検出する検出手段と、
   前記複数の発光源のうち、１の発光源により形成される前記レジストパターンの基準画像に対する他の発光源により形成されるレジストパターン画像の相対的なズレ値を前記検出されたレジストパターン画像に基づいて算出する算出手段と、
   前記画像信号を遅延させる遅延手段と、
   前記算出されたズレ値に基づいて前記遅延手段を制御して、前記各発光源により形成される画像の相対的なズレ値を補正するズレ値補正手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成手段は、複数の各色毎の走査手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記レジストパターン画像は、前記発光源の各々で主走査方向のズレ値を検出することが可能な画像であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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