JP2006103130A

JP2006103130A - マルチビーム画像形成装置

Info

Publication number: JP2006103130A
Application number: JP2004292431A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Akiyama; 武士秋山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】複数ビームのうち、１部のビームの補正を行い、他のビームについてはエンジン側でドラムとビームの位置関係から補正値を算出し、ＰＬＬを利用して主走査倍率の補正し、書き込み位置の補正を行う。
【解決手段】アレイ状に配置された複数レーザにより複数のラインを走査するマルチビーム画像形成装置において、複数ビームの一部を調整する調整手段と、前記調整手段より得られた調整データと、感光体上の各ビームの照射位置から主走査方向の補正データを算出する算出手段と、補正データをもとに他のビームの走査長を補正する補正手段と、複数レーザの一部を同期検知レンズにより同期検出素子に導光し、同期検出素子からの信号を用いて走査開始位置のタイミングを制御する同期位置検出手段を有していることを特徴とするマルチビーム画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は複数ビームにより複数ラインを走査するマルチビーム画像形成装置、
例えばレーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置に関する。

一般的なマルチビーム画像形成装置において、すべてのビームの画像転送クロックが等しく、同期検知信号も等しいときは、各ビームの光路長の違いから、図１１に示すような印字出力となる。

そのため、ビーム毎の走査長の違いを調整するために１つのビームを使用して感光体上にテストパターンを印字し、そのパターンをセンサで読み取って調整データを得る作業を、ビームの数だけ複数回行い、前記調整データ用いて補正した画像転送クロックを生成している。

従来例としては、特許文献１には、４ラインの走査を行う構成において、光検出器により検出された各ラインの同期検知信号と光検出器により検出された各ラインの後端同期検知信号の間の各時間をカウントし、各カウント値に基づいて各ビームの感光体上の倍率が一定かつ等倍になるように４ラインの各々の画像転送クロックを制御する記載がある。

また特許文献２には、複数のビームの主走査方向の倍率の違いによるドット位置ずれを軽減して印刷画像品質を向上させる記載がある。

従来のマルチビーム画像形成装置の具体的な一構成例を以下に示す。

図９は従来例におけるレーザビームプリンタの構成を示すブロック図である。

１０１はホストコンピュータであり、プリンタ１０２にＩｎｐｕｔＩ／Ｆ１０５を介して印刷データを出力する。１０２は前記ホストコンピュータ１０１より入力された画像を印刷するプリンタである。

プリンタ１０２において１０３はプリンタ１０２を制御するコントローラ部であり、１０４は画像を出力するエンジン部である。

コントローラ部１０３において１０５はホストコンピュータ１０１よりデータを受信するＩｎｐｕｔＩ／Ｆであり、１０６はコントローラ部の制御を行うＣＰＵであり、１０７は画像データ、エンジン部から受信するビーム調整のための調整データ、主走査方向のビーム照射位置を補正するための補正データなどを一時記憶するＲＡＭであり、１０８はＣＰＵ１０６によって処理されるプログラムを格納するＲＯＭであり、１０９は前記補正データより各ビームの画像転送クロックを生成するクロック生成部であり、１１０はクロック生成部１０９より生成したクロックを発生するクロック発生部であり、１１１はエンジン部とデータの送受信を行うインターフェイスであり走査開始位置のデータを保持するためのレジスタを持つ。

１１２はエンジン部１０４に画像データを送信する信号線であり、１１３はエンジン部１０４と画像信号を制御するための、画像同期信号（ＢＤ）を含む画像信号制御の信号線であり、１１４はコントローラ部１０３とエンジン部１０４との間で制御信号の送受信を行うために信号線である。

エンジン部１０４において１１５はコントローラ部とデータの送受信を行うインターフェイスであり、１１６は画像データをレーザ出力部１２１に送信する信号線であり、１１７はエンジン部の制御を行うＣＰＵであり、１１８はエンジン部を制御するための各種データを一時記憶するＲＡＭであり、１１９はＣＰＵ１１７によって処理されるプログラムを格納するＲＯＭであり、１２０はセンサ１２４より得られたデータを受信するＩ／Ｏインターフェイスであり、１２１は感光体１２２にレーザを照射するレーザ出力部であり、転写ベルト１２３にテストパターンを印字してセンサ１２４で読み取り、走査位置のデータを得ている。

上記構成において、１６ビーム時の従来例の動作を図１０に示すフローチャートに従って説明する。

コントローラ部１０３よりビーム調整開始の信号をエンジン部に送り第１ビームの調整を開始する（Ｓ１００２）。第１ビーム調整のためレーザ出力部１２１よりテストパターンを感光体１２２に照射し転写ベルト１２３に印字する（Ｓ１００３）。印字されたパターンをセンサ１２４でパターンを読み取る（Ｓ１００４）。この作業を１６ビーム分繰り返す（Ｓ１００５〜Ｓ１００６）。調整データをインターフェイス１１５、１１１を介してエンジン部から受信する（Ｓ１００７）。ビーム調整終了の信号をエンジン部に送りビーム調整を終了する（Ｓ１００８）。

ＣＰＵ１０６、ＲＡＭ１０７、ＲＯＭ１０８により、調整データを補正データに変換する（Ｓ１００９）。補正データから、クロック生成部１０９により画像転送クロックを生成する（Ｓ１０１０）。

調整データから得た、走査開始位置情報を、インターフェイス１１１の走査開始位置のデータを保持するためのレジスタに設定する（Ｓ１０１１）。
特開２００１−０１３４３０号特開２００１−０７１５５４号

しかしながら、ビーム調整ではトナーをビーム調整回数分消費し、ビーム調整を行うキャリブレーション中ユーザーはプリンタを使用することができない。

面発光レーザを用いたマルチビーム画像形成装置もあり、ビーム数も次第に増している。

調整はテストパターンを印字し、そのパターンをセンサで読み取る作業をビームの数だけ繰り返す。例えば１６ビーム４色のマルチビームプリンタでは計６４本のビームを調整する。そして、その６４本のビーム調整のためのトナーを消費し、その６４本のビーム調整を含むキャリブレーションの時間、ユーザーはプリンタを長い時間使用することができない。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、複数ビームのうち、１部のビームの補正を行い、他のビームについてはエンジン側でドラムとビームの位置関係から正値を算出し、ＰＬＬを利用して主走査倍率の補正し、書き込み位置の補正を行うマルチビーム画像形成装置を提供することを目的とする。

この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）アレイ状に配置された複数レーザにより複数のラインを走査するマルチビーム画像形成装置において、複数ビームの一部を調整する調整手段と、前記調整手段より得られた調整データと、感光体上の各ビームの照射位置から主走査方向の補正データを算出する算出手段と、補正データをもとに他のビームの走査長を補正する補正手段と、複数レーザの一部を同期検知レンズにより同期検出素子に導光し、同期検出素子からの信号を用いて走査開始位置のタイミングを制御する同期位置検出手段を有していることを特徴とするマルチビーム画像形成装置。

本発明によれば、１色を複数のビームで照射する構成のマルチビーム画像形成装置において、テストパターンの印字、パターン読み取りの回数を減らすことにより、ビーム調整の時間短縮、トナー消費量減少の効果がある。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

以下、添付図面に従って本発明にかかる実施例１を詳細に説明する。

本実施例では１６本のマルチビーム画像形成装置において、図７のようにレーザが配列されているとき、第１ビーム７０１と、第１６ビーム７１６を調整し、他のビームの補正データを算出する方法を示す。

＜装置構成の説明＞
図１は本発明の実施例におけるレーザビームプリンタの構成を示すブロック図である。

図１の１０１〜１０６は、図１１の１０１〜１０６に対応しているので説明を省略する。

１０７は画像データ、エンジン部から受信するビーム調整のための調整データ、主走査方向のビーム照射位置を補正するための補正データなどを一時記憶するＲＡＭである。

図１の１０８〜１２４は図１０の１０８〜１２４に対応しているので説明を省略する。

＜動作説明＞
上記構成において、本発明の動作を図２に示すフローチャートに従って説明する。

コントローラ部１０３よりビーム調整開始の信号をエンジン部に送りビームの調整を開始する（Ｓ２０２）。第１ビーム調整のためレーザ出力部１２１よりテストパターンを感光体１２２に照射し転写ベルト１２３に印字する（Ｓ２０３）。印字されたパターンをセンサ１２４でパターンを読み取る（Ｓ２０４）。第１６ビーム調整のためレーザ出力部１２１よりテストパターンを感光体１２２に照射し転写ベルト１２３に印字する（Ｓ２０５）。印字されたパターンをセンサ１２４で読み取る（Ｓ２０６）。データをインターフェイス１１５、１１１を介してエンジン部から受信する（Ｓ２０７）。ビーム調整終了の信号をエンジン部に送りビーム調整を終了する（Ｓ２０８）。

ＣＰＵ１０６、ＲＡＭ１０７、ＲＯＭ１０８により、ビーム調整データと感光体上の各ビームの照射位置から、他のビームの補正データを演算して算出する（Ｓ２０９）。演算方法の詳細は後述する。

演算より得られた補正データから、クロック生成部１０９により画像転送クロックを生成する（Ｓ２１０）。

調整データより走査開始位置のデータを算出し、インターフェイス１１１にセットする（Ｓ２１１）。

演算方法を示すために、主走査方向の断面図を図３、副走査方向の断面図を図４に示す。尚、図３、図４は説明の便宜上、１６本のビームの内、第１ビームと第１６ビームの２本を図示している。

図３、図４において３０１は偏向手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成り、モータ等の駆動手段（不図示）により図中の矢印の方向に一定速度で回転している。

３０２、３０３は偏向されたレーザを感光体３０４にスポット状に結合させるための光学レンズで例えば、トーリックレンズ、回折光学素子より成る。

３０４は記録媒体としての略円筒形状をした感光体（感光ドラム）である。

３０５はレーザ出力部であり、異なる複数の光源を有している。

３０６はレーザ出力部３０５から出射された複数レーザを平行光にするコリーメーターレンズであり、３０７は副走査方向に所定の屈折力を有しているシリンドリカルレンズである。

３０８は同期検出素子としての光センサであり、感光体３０４面上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。

３０９は同期検出用の補正ミラーであり、後述の折り返しミラー３１１の面倒れを補正している。

３１０は同期検出用のスリットであり感光体３０４面と光学的に等価に配置されており画像の書き出し位置を決めている。

３１１は折り返しミラーであり、感光体３０４面上の走査開始位置のタイミングを調整するためにレーザを前述の同期検出素子３０８へ反射させている。

尚、同期検出素子３０８、補正ミラー３０９、スリット３１０、折り返しミラー３１１の各要素は、同期位置検出手段（ＢＤ光学系）の一要素を構成している。

３１２ａ、３１３ａはレーザ出力部３０６から出射された２つのレーザであり、３１２ｂ、３１３ｂはそれぞれの走査線である。

図３、図４の構成から明らかなように、ポリゴンミラーで反射された複数のレーザが、感光体上に照射された位置により、複数ビーム間の光路長差が発生し、感光体が円筒形であることから各ビームの走査長に違いが出ることがわかる。

図７はレーザの配置を示す。７０１から７１６はレーザ光源であり、それぞれ第１ビームから第１６ビームと対応する。このときレーザ光源７０１、７０５、７０９、７１３は、直線で結んだとき主走査方向と垂直に配置されている。他のレーザにおいても同様である。

本実施例では、第１ビームと第１６ビーム、２つのビームを調整することにより、他のビームの補正データを算出している。

＜補正データの演算方法＞
各ビームの光路長の違いを、感光体の位置・形状と感光体から見た光学的なポリゴンミラーの位置から演算し、その補正データの算出方法を以下に説明する。

演算に用いるパラメータを示すために、図５に副走査方向断面図の拡大図、図６に主走査方向断面図の拡大図を示す。

５０１は感光体であり、５０２は感光体５０１の半径であり、５０３は後述する感光体５０１上の点Ｔ５１１から後述する第１ビーム５０４までの距離であり、５０４は第１ビームであり、５０５は第１６ビームである。５０６はポリゴンミラーに一番近い感光体５０１上の点Ｔである。

６０１は感光体であり、６０２は感光体６０１から見た、光学的なポリゴンミラーの位置である。６０３は感光体から第１ビーム５０４の走査線までの光学的距離である。

６０４、６０５はそれぞれ第１ビーム５０４、第１６ビーム５０６に対応する走査線であり、６０６、６０８は走査線６０４、６０５の走査長である。

本実施例では１６ビームにおいて第１ビームと第１６ビーム調整終了後の調整データから、各ビームの走査長（補正データ）の演算方法を示す。

レーザ７０１とレーザ７１６のテストパターンをセンサで読み取り、二つのレーザの間隔Ｄ６０８を検出することができる。

この間隔を１５等分することにより、隣り合うレーザ同士の間隔ｄが求められる。

図５に示されるように、１ビーム５０７と第ｍビームの間の光路長差をΔＬ_ｍとすると以下の（式１）のようになる。

以上、第１ビーム、第１６ビームの調整データより、他のビームの補正データを演算により算出する。この補正データより画像転送クロックを生成し、各ビームの主走査倍率を等倍かつ一定にする。また、第１ビームと第１６ビームの、スキャンのタイミングの違いから、他のビームの走査開始位置を算出することができるので、走査開始位置を調整し、走査位置を補正することにより、図５に示すような補正された印字出力が可能となる。

以下、図８にを用いて本発明にかかる実施例２を詳細に説明する。

図８は本実施例におけるレーザの配置を示す。８０１から８１６はレーザ光源であり、それぞれ第１ビームから第１６ビームと対応する。このときレーザ光源は、実施例１とは異なり、角度をつけて配置されている。

＜補正データの演算方法＞
本実施例では１６本のマルチビーム画像形成装置において第１、第４、第１３、第１６ビームのテストパターンの印字、読み取りより得られた調整データから各ビームの補正データを算出する。

実施例１と同様に、第１ビームと第１６ビームの間隔Ｄ６０８をセンサで読み取り、その間隔を１５等分して、隣り合うレーザ同士の間隔ｄを求め、他ビームの走査長を演算する。このとき、第４ビームと第１３ビームの走査長はセンサから得られた調整データを用いてもよい。

４つのビームの調整を行うことでスキャンのタイミングの違いから、他ビームの走査開始位置を補間し、走査位置を補正することにより、図５に示すような補正された印字出力が可能となる。

補正データ算出の精度を上げるために、調整するビームの数を増やして他ビームの補間を行ってもかまわない。

上記実施例では、１つの感光体の場合について説明したが、例えば４つの感光体を用いるマルチビームのカラーレーザプリンタでもかまわない。

上記実施例では、レーザプリンタについて説明しているが、マルチビーム構成のデジタル複写機、ファクシミリ装置などのマルチビーム画像形成装置でもかまわない。

本発明におけるマルチビーム画像形成装置の構成を示すブロック図である。本発明における処理フローを説明する図である。本発明の実施例におけるマルチビーム画像形成装置の主走査方向断面図である。本発明の実施例におけるマルチビーム画像形成装置の副走査法断面図である。本発明における補正データの算出法を示すための図４の拡大図である。本発明における補正データの算出法を示すための図３の拡大図である。本発明の実施例１におけるレーザ光源の配置を示す図である。本発明の実施例２におけるレーザ光源の配置を示す図である。従来のマルチビーム画像出力装置の構成を示すブロック図である。従来例による処理フローを説明する図である。光路長差に起因する走査幅の違いを説明する図である。

符号の説明

１０１ホストコンピュータ
１０２プリンタ
１０３コントローラ部
１０４エンジン部
１０５ＩｎｐｕｔＩ／Ｆ
１０６、１１７ＣＰＵ
１０７、１１８ＲＡＭ
１０８、１１９ＲＯＭ
１０９クロック生成
１１０クロック発生部
１１１、１１５インターフェイス
１１２〜１１４、１１６信号線
１２０Ｉ／Ｏインターフェイス
１２１レーザ出力部
１２２感光体
１２３転写ベルト
１２４センサ

Claims

アレイ状に配置された複数レーザにより複数のラインを走査するマルチビーム画像形成装置において、複数ビームの一部を調整する調整手段と、前記調整手段より得られた調整データと、感光体上の各ビームの照射位置から主走査方向の補正データを算出する算出手段と、補正データをもとに他のビームの走査長を補正する補正手段と、複数レーザの一部を同期検知レンズにより同期検出素子に導光し、同期検出素子からの信号を用いて走査開始位置のタイミングを制御する同期位置検出手段を有していることを特徴とするマルチビーム画像形成装置。