JP2006251403A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のレーザビームの中の１本のレーザビームの被走査面での主走査方向への走査開始位置を基準として、残りのレーザビームの主走査方向への走査開始位置を決定する光走査装置において、各レーザビームの被走査面での主走査方向への走査開始位置のズレを抑制する。
【解決手段】 光走査装置１０では、副走査方向へ配列された４本のレーザビームの中で、ポリゴンミラー１８の偏向面１８Ａの副走査方向の最も中央寄りで偏向されたレーザビームＬＭをＳＯＳセンサ３６で検出し、レーザビームＭの感光体１２Ｍでの主走査方向への走査開始位置を基準に、その他のレーザビームの各感光体での主走査方向への走査開始位置を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源から射出された複数の光線を偏向手段によって偏向して被走査面を走査する光走査装置に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置において、高解像度化、高速度化を目的として、光源から複数の光線を同時に射出して同一の偏向面で偏向し、複数の光線で同時に感光体を走査する光走査装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。例えば、カラープリントの場合、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の色データに対応する複数の光線で、複数の感光体を同時に走査する所謂タンデム方式によって、印字時間が短縮される。また、複数の光線で単一の感光体を同時に走査することで、印字時間が短縮されると共に、解像度が高くなる。

特許文献１では、複数の光線を回転多面鏡の同一偏向面に入射させた場合、各光線の走査タイミングが全く同じになるという理由から、１本の光線の主走査方向への走査開始位置を基準として、残りの光線の主走査方向への走査開始位置を決定するという制御が行われている。ここで、主走査方向への走査開始位置を決定するために基準となる１本の光線は、どの光線でも構わないということになっている。

しかしながら、回転多面鏡の偏向面の平面度を干渉計で計測したところ、回転多面鏡の偏向面は、製造時の癖等により完全な平面ではなく捩じれがある。例えば、図５（ａ）に示すように、ある偏向面Ａでは、主走査方向及び副走査方向にかけて下り勾配の捩じれがあり、また、図５（ｂ）に示すように、ある偏向面Ｂでは偏向面Ａとは逆で主走査方向及び副走査方向にかけて上り勾配の捩じれがある場合がある。なお、図４に示すように、Ｘ軸は偏向面の副走査方向に対応し、Ｙ軸は偏向面の主走査方向に対応し、Ｚ軸は偏向面の法線方向に対応している。

このように偏向面に捩れがあると、光線の偏向面での反射角度が副走査方向の位置によって異なってしまい、被走査面上でのスポットの照射位置が、反射角度に走査レンズの焦点距離を乗じた距離だけ主走査方向へズレてしまう。特に、上述したように、逆方向にねじれている偏向面が存在する場合には、図８に示すように、書出し位置の主走査方向のズレが逆方向にも及び、書出し位置が揺らぐ所謂縦線ゆらぎ（ジッタ）が発生する。
特開平５−１９５８６号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、複数の光線の中の１本の光線の主走査方向への走査開始位置を基準として、残りの光線の主走査方向への走査開始位置を制御する光走査装置において、各光線の主走査方向への走査開始位置のズレを抑制する。

請求項１に記載の光走査装置は、副走査方向へ配列された複数の光線を射出する光源と、前記光源から射出された複数の光線を同一の偏向面で被走査面の主走査方向へ偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された１本の光線を所定位置で検出する検出手段と、前記検出手段によって光線が検出された時点から所定時間が経過した後に、各光線による前記被走査面の主走査方向への走査を開始する制御手段と、を備える光走査装置であって、前記検出手段は、複数の光線の中で、前記偏向面の副走査方向の最も中央寄りで偏向された１本の光線を検出することを特徴とする。

請求項１に記載の光走査装置では、副走査方向へ配列された複数の光線が、光源から射出されて偏向手段の同一の偏向面で被走査面の主走査方向へ偏向される。この複数の光線の中で偏向面の副走査対応方向の最も中央寄りで偏向された１本の光線が、検出手段によって検出される。制御手段は、検出手段によって光線が検出された時点から所定時間が経過した後に、各光線による被走査面の主走査方向への走査を開始する。即ち、１本の光線の走査開始位置を基準に、その他の光線の走査開始位置を決定する。このため、各光線が被走査面の主走査方向へ走査を開始するタイミングの制御が容易になる。

ここで、複数の光線の中の１本の光線が偏向面で反射される角度と、その他の光線が偏向面で反射される角度との差が最も小さくなるのは、複数の光線の中で偏向面の副走査方向の最も中央寄りで偏向された１本の光線と、その他の光線との間である。このため、複数の光線の中で偏向面の副走査方向の最も中央寄りで偏向される１本の光線の主走査方向の走査開始位置を基準として、その他の光線の主走査方向の走査開始位置を制御することで、各光線の主走査方向の走査開始位置のズレを抑制できる。従って、縦線揺らぎ（ジッタ）を抑制できる。

請求項２に記載の光走査装置は、請求項１に記載の光走査装置であって、前記光源から射出され前記偏向手段によって偏向された複数の光線を同一の前記被走査面へ入射させる第１光学系を有することを特徴とする。

請求項２に記載の光走査装置では、光源から射出された複数の光線が、偏向手段の同一の偏向面によって偏向され、第１光学系によって同一の被走査面へ入射される。これによって、一の被走査面を同時に複数の走査線で走査できるので、プリント速度を高速度化でき、また、走査線の間隔を高密度化できるので、高解像度化できる。

ここで、複数の光線の中で偏向面の副走査方向の最も中央寄りで偏向された１本の光線の主走査方向への走査開始位置を基準に、他の光線の主走査方向への走査開始位置を制御している。このため、光線が被走査面の主走査方向へ走査を開始するタイミングの制御が容易になる。また、同一の被走査面における複数の光線の主走査方向への走査開始位置のズレを抑制できるので、画像の副走査方向への湾曲を抑制できる。

請求項３に記載の光走査装置は、請求項１又は２に記載の光走査装置であって、前記光源から射出され前記偏向手段によって偏向された複数の光線を複数の前記被走査面へ入射させる第２光学系を有することを特徴とする。

請求項３に記載の光走査装置では、光源から射出された複数の光線が、偏向手段の同一の偏向面によって偏向され、第２光学系によって複数の被走査面へ入射される。これによて、複数の被走査面を同時に走査できるので、カラープリントのプリント速度を高速度化できる。

ここで、複数の光線の中で偏向面の副走査方向の最も中央寄りで偏向された１本の光線の主走査方向への走査開始位置を基準に、他の光線の主走査方向への走査開始位置を制御している。このため、各光線が被走査面の主走査方向へ走査を開始するタイミングの制御が容易になる。また、各被走査面間での各光線の主走査方向への走査開始位置のズレを抑制できるので、色ズレを抑制できる。

本発明は上記構成にしたので、複数の光線の中の１本の光線の主走査方向への走査開始位置を基準として、残りの光線の主走査方向への走査開始位置を制御する光走査装置において、各光線の被走査面での主走査方向への走査開始位置のズレを抑制できる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１、図２に示すように、カラーレーザープリンタ１に備えられた光走査装置１０は、４本の被走査面としての感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＫにそれぞれレーザービームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを照射して潜像を形成する。感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに形成された潜像は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）のトナーによって現像される。そして、各感光体上のトナーが中間転写ベルト３に転写される。この際、各色のトナーが重ねられてフルカラー画像となり、普通紙等の記録媒体に転写される。このように、複数の感光体を同時に走査できるので、カラープリントのプリント速度を高速度化できる。

光走査装置１０は、光源１４、偏向手段としてのポリゴンミラー１８、及び走査光学系２０で構成され、単一の光源１４から４本のレーザービームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを射出し走査光学系２０において各レーザービームを分離して４本の感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに結像走査させる。なお、光走査装置１０のポリゴンミラー１８の回転による偏向走査方向を主走査方向、偏向走査方向に直交する方向を副走査方向と呼ぶ。即ち、感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにおいては、軸方向に対応する方向を主走査方向、及び回転方向に対応する方向を副走査方向と呼ぶ。

光源１４は、４個の発光点Ｐが副走査方向に等間隔で配列された面発光レーザービームアレイであり、最も上の行から順にレーザービームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを射出し、感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを各１本のレーザービームで走査する。

そして、ポリゴンミラー１８は、６面の偏向面１８Ａを有し、所定の回転速度で回転し、各感光体に走査線を所定速度で移動させる。

また、走査光学系２０は、それぞれ４本のレーザビームに共通の球面レンズ２８、トロイダルレンズ２９、及び、各レーザビーム毎に設けられた平面ミラー３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ、シリンドリカルミラー３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋとで構成されている。

球面レンズ２８とトロイダルレンズ２９は、協働して主走査方向に対してｆθ特性を持つように構成されており、ポリゴンミラー１８によって偏向された４本のレーザービームの主走査方向の走査角度が補正する。

また、平面ミラー３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋはそれぞれ、レーザビームＬＭ、ＬＣ、ＬＫをシリンドリカルミラー３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋに向けて反射する。また、シリンドリカルミラー３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋはそれぞれ、感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに面して配設されており、シリンドリカルミラー３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋへ向けて各レーザビームを反射する。これによって、各感光体には走査線により潜像が形成される。

また、平面ミラー３１Ｍの主走査方向上流端部の手前にはＳＯＳピックアップミラー３４が配設されており、画像領域外の所定位置を通過するレーザビームＬＭを平面ミラー３１Ｍの平面ミラー３１Ｍと平面ミラー３１Ｃとの間へ反射する。そして、ＳＯＳピックアップミラー３４によって反射されたレーザビームＬＭの光路にはＳＯＳセンサ３６が配設されており、画像領域外の所定位置を通過するレーザビームＬＭがＳＯＳセンサ３６に受光される。ＳＯＳセンサ３６は、レーザビームＬＭを受光するとＳＯＳ検出信号を出力し、制御部４０がＳＯＳセンサ３６から検出信号を受信したタイミングに応じて各レーザビームが各感光体の主走査方向へ走査を開始するタイミングを制御している。

ここで、各レーザビームが主走査方向へ走査を開始するタイミングの制御方法について説明する。

図３のタイミングチャートに示すように、まず、光源１４のＭ色に対応する発光点Ｐを点灯させ、ＳＯＳセンサ３６からＳＯＳ検出信号が出力されると、その時点から所定時間Ｐｙ（Ｓ）経過後、光源１４のＹ色に対応する発光点Ｐの点灯を開始させてレーザビームＬＹによる感光体１２Ｙの主走査方向への走査を開始する。その後は、中間転写ベルト３でのＹトナーの転写位置とＭトナーの転写位置との距離を走査ライン数に換算し、その走査ライン数分だけＳＯＳ検出信号をカウントする。その間は、ＳＯＳ検出とレーザビームＬＹによる感光体１２Ｙの走査を繰り返す。

そして、ＳＯＳ信号が換算された走査ライン数分だけカウントされた後、光源１４のＭ色に対応する発光点Ｐを点灯させ、レーザビームＬＹと主走査方向の走査開始位置が一致するように、ＳＯＳセンサ３６からＳＯＳ検出信号が出力された時点から所定時間Ｐｍ（Ｓ）経過後に、光源１４のＭ色に対応する発光点Ｐの点灯を開始させてレーザビームＬＭによる感光体１２Ｍの主走査方向への走査を開始する。その後、中間転写ベルト３でのＭトナーの転写位置とＣトナーの転写位置との距離を走査ライン数に換算し、その走査ライン数分だけＳＯＳ検出信号をカウントする。その間は、ＳＯＳ検出とレーザビームＬＹによる感光体１２Ｙの走査、レーザビームＬＭによる感光体１２Ｍの走査を繰り返す。

そして、ＳＯＳ信号が換算された走査ライン数分だけカウントされた後、光源１４のＭ色に対応する発光点Ｐを点灯させ、レーザビームＬＹ、ＬＭと主走査方向の走査開始位置が一致するように、ＳＯＳセンサ３６からＳＯＳ検出信号が出力された時点から所定時間Ｐｃ（Ｓ）経過後に、光源１４のＣ色に対応する発光点Ｐの点灯を開始させてレーザビームＬＣによる感光体１２Ｃの主走査方向への走査を開始する。その後は、中間転写ベルト３でのＣトナーの転写位置とＫトナーの転写位置との距離を走査ライン数に換算し、その分だけＳＯＳ検出信号をカウントする。その間は、ＳＯＳ検出とレーザビームＬＹによる感光体１２Ｙの走査、レーザビームＬＭによる感光体１２Ｍの走査、及び、レーザビームＬＣによる感光体１２Ｃの走査を繰り返す。

そして、ＳＯＳ信号が換算された走査ライン数分だけカウントされた後、光源１４のＭ色に対応する発光点を点灯させ、レーザビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣと主走査方向の走査開始位置が一致するように、ＳＯＳセンサ３６からＳＯＳ検出信号が出力された時点から所定時間Ｐｋ（Ｓ）経過後に、光源１４のＫ色に対応する発光点Ｐの点灯を開始させてレーザビームＬＫによる感光体１２Ｋの主走査方向への走査を開始する。

ところで、図４に示すように、ポリゴンミラー１８の各偏向面１８Ａには、副走査対応方向の上から順に所定の間隔でレーザビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫが入射する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ、上述したように副走査方向、主走査方向、及び偏向面１８Ａの法線方向に対応しており、問題になっている偏向面１８Ａの捩じれは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように表される。

図６（ａ）、（ｂ）にはそれぞれ、図５（ａ）、（ｂ）における各レーザビームが入射するビーム入射位置Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＫのＹ−Ｚ平面の断面プロファイルを示しているが、同一偏向面内の各ビーム入射位置で捩じれの方向が変化しており、また、異なる偏向面Ａ、Ｂの同じビーム入射位置で捩じれの方向が逆転していることがわかる。

ここで、本実施形態との比較のために、レーザビームＬＹの感光体１２Ｙでの主走査方向への走査開始位置を基準に、その他のレーザビームの各感光体での主走査方向への走査開始位置を制御する場合について説明する。

図７（ａ）、（ｂ）にはそれぞれ、図６（ａ）、（ｂ）の断面プロファイルを直線で近似して表している。図７（ａ）に示すように、偏向面Ａではビーム入射位置Ｙに対してビーム入射位置Ｋが最も傾斜角度が大きく、最もレーザビームの反射角度差Δθａが大きくなるが、この偏向面ＡによってレーザビームＬＹ、ＬＫを偏向すると、レーザビームＬＫの主走査方向の走査開始位置が、レーザビームＬＹの走査開始位置よりもｆΔθａ（ｆ：結像レンズの焦点距離）だけ遅れてしまう。一方、図７（ｂ）に示すように、偏向面Ｂではビーム入射位置Ｙに対してビーム入射位置Ｋが最も傾斜角度が大きく、最もレーザビームの反射角度差Δθｂが大きくなるが、この偏向面ＢによってレーザビームＬＹ、ＬＫを偏向すると、レーザビームＬＫの主走査方向の走査開始位置が、レーザビームＬＹの走査開始位置よりもｆΔθｂだけ速くなってしまう。

このため、図８に示すように、紙面Ｐ上では、偏向面Ａと偏向面Ｂによってそれぞれ偏向されたレーザビームＫによる書出し位置Ｄａ、Ｄｂが、主走査方向へｆ（Δθａ＋Δθｂ）だけずれ、Ｙ色の書出し位置Ｄ０に対してＫ色のジッタが画像に大きく表れてしまう。

なお、偏向面Ａ、Ｂにおけるビーム入射位置Ｍ、Ｃはビーム入射位置Ｙに対する傾斜角度が、ビーム入射位置Ｋと比して小さく、レーザビームＬＭ、ＬＣとレーザビームＬＹとの反射角度差が、レーザビームＬＫとレーザビームＬＹとの反射角度差と比して小さくなるので、Ｍ色、Ｃ色は主走査方向の書出し位置のズレ量がＫ色と比して小さくなる。

次に、レーザビームＬＭの感光体１２Ｍでの主走査方向への走査開始位置を基準に、その他のレーザビームの各感光体での主走査方向への走査開始位置を制御する場合について説明する。

図９（ａ）に示すように、偏向面Ａではビーム入射位置Ｍに対してビーム入射位置Ｋが最も傾斜角度が大きく、最もレーザビームの反射角度差Δθａ´が大きくなり、また、図９（ｂ）に示すように、偏向面Ｂではビーム入射位置Ｍに対してビーム入射位置Ｋが最も傾斜角度が大きく、最もレーザビームの反射角度差Δθｂ´が大きくなるが、図７（ａ）、（ｂ）と比較すると、明らかにΔθａ＞Δθａ´、Δθｂ＞Δθｂ´である。

このため、図１０に示すように、紙面Ｐ上における、偏向面Ａと偏向面Ｂによって偏向されたレーザビームＫによる書出し位置Ｄａ´、Ｄｂ´の主走査方向へのズレ量ｆ（Δθａ´＋Δθｂ´）が、図８に示す書出し位置Ｄａ、Ｄｂの主走査方向へのズレ量ｆ（Δθａ＋Δθｂ）よりも明かに小さくなる。従って、Ｍ色の書出し位置Ｄ０´に対してＫ色のジッタが画像に表れ難くなる。

なお、偏向面Ａ、Ｂにおけるビーム入射位置Ｙ、Ｃはビーム入射位置Ｍに対する傾斜角度が、ビーム入射位置Ｋと比して小さく、レーザビームＬＹ、ＬＣとレーザビームＬＭとの反射角度差が、レーザビームＬＫとレーザビームＬＭとの反射角度差と比して小さくなるので、Ｙ色、Ｃ色は主走査方向の書出し位置のズレ量がＫ色と比して小さくなる。

以上、説明したように、４本のレーザビームの中で偏向面１８Ａの副走査方向の最も中央寄りで偏向される１本のレーザビームＬＭの感光体１２Ｍでの主走査方向の走査開始位置を基準としてその他のレーザビームの各感光体での主走査方向の走査開始位置を制御することによって、各レーザビームの各感光体での主走査方向の走査開始位置のズレを抑制できる。従って、ジッタを抑制でき、色ズレを抑制できる。

なお、本実施形態では、複数の感光体を各１本のレーザビームで同時に走査するタンデム方式のカラープリンタを例に取って、本発明を説明したが、本発明は、図１１に示すように、複数のレーザビームＬを走査光学系１０２によって同一の感光体１２に入射させる光走査装置１００にも適用可能である。この光走査装置１００では、複数のレーザビームＬの同一の感光体１２での主走査方向への走査開始位置のズレを抑制できるので、画像の副走査方向への湾曲を抑制できる。

本実施形態の光走査装置を示す斜視図である。 本実施形態の光走査装置の概略を示す側面図である。 本実施形態の光走査装置の主走査開始位置を決定するためのタイミングチャートである。 本実施形態の光走査装置の回転多面鏡を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、本実施形態の光走査装置の回転多面鏡の偏向面の捩じれを模式的に示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、比較例の光走査装置の回転多面鏡の偏向面の断面プロファイルを示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図６（ａ）、（ｂ）の断面プロファイルを直線で近似した図である。 比較例の光走査装置を用いた画像形成装置によって得られる画像を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、本実施形態の光走査装置の回転多面鏡の偏向面の断面プロファイルを直線で近似した図である。 本実施形態の光走査装置を用いた画像形成装置によって得られる画像を示す図である。 その他の実施形態の光走査装置を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 光走査装置
１２Ｙ 感光体（被走査面）
１２Ｍ 感光体（被走査面）
１２Ｃ 感光体（被走査面）
１２Ｋ 感光体（被走査面）
１４ 光源
２０ 走査光学系（第２光学系）
１８ ポリゴンミラー（偏向手段）
３６ ＳＯＳセンサ（検出手段）
４０ 制御部（制御手段）
１００ 光走査装置
１０２ 走査光学系（第１光学系）
Ｌ レーザビーム（Ｌ）
ＬＹ レーザビーム（光線）
ＬＭ レーザビーム（光線）
ＬＣ レーザビーム（光線）
ＬＫ レーザビーム（光線）

Claims (3)

1. 副走査方向へ配列された複数の光線を射出する光源と、
   前記光源から射出された複数の光線を同一の偏向面で被走査面の主走査方向へ偏向する偏向手段と、
   前記偏向手段によって偏向された１本の光線を所定位置で検出する検出手段と、
   前記検出手段によって光線が検出された時点から所定時間が経過した後に、各光線による前記被走査面の主走査方向への走査を開始する制御手段と、を備える光走査装置であって、
   前記検出手段は、複数の光線の中で、前記偏向面の副走査方向の最も中央寄りで偏向された１本の光線を検出することを特徴とする光走査装置。
2. 前記光源から射出され前記偏向手段によって偏向された複数の光線を同一の前記被走査面へ入射させる第１光学系を有することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光源から射出され前記偏向手段によって偏向された複数の光線を複数の前記被走査面へ入射させる第２光学系を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。

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