JP2007156366A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光によって被走査面上を走査する光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus, and more particularly to an optical scanning apparatus that scans a surface to be scanned with light and an image forming apparatus including the optical scanning apparatus.
カラー画像形成装置の一つとして、感光体ドラムなどの像担持体を複数並置し、各像担持体に対応させて複数の光走査装置を設け、各光走査装置は色に対応した画像信号によって像担持体表面をレーザ光により走査して潜像を形成し、各像担持体表面の潜像はそれぞれの画像信号に対応する色のトナーで現像し、各トナー像を重ねて転写紙などに転写することによりカラー画像を得るようにした、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置が知られている。 As one of color image forming apparatuses, a plurality of image carriers such as photosensitive drums are juxtaposed, and a plurality of optical scanning devices are provided corresponding to the respective image carriers, and each optical scanning device uses an image signal corresponding to a color. The surface of the image carrier is scanned with a laser beam to form a latent image. The latent image on the surface of each image carrier is developed with toner of a color corresponding to each image signal, and each toner image is superimposed on transfer paper or the like. A so-called tandem type color image forming apparatus is known in which a color image is obtained by transfer.
タンデム方式のカラー画像形成装置では、それぞれの光走査による画像書き込み開始位置がずれると、重ねて転写されるカラー画像に色ずれが生じて画像品質が劣化するので、各レーザ光を個別に偏向走査開始端側で検出できるように受光素子を配置し、検出信号が出力されてから書き込み開始までのタイミングを各レーザ光に関して調整するようにして、複数のレーザ光による書き込み開始位置を合わせるようにしている。この書き込み開始位の調整は、主走査方向の調整である。 In a tandem color image forming apparatus, if the image writing start position by each optical scanning shifts, color misregistration occurs in the color image transferred in an overlapping manner and the image quality deteriorates. Therefore, each laser beam is individually deflected and scanned. The light receiving element is arranged so that it can be detected at the start end side, and the timing from when the detection signal is output to the start of writing is adjusted for each laser beam so that the write start positions by a plurality of laser beams are aligned. Yes. The adjustment of the writing start position is adjustment in the main scanning direction.
上記色ずれは主走査方向に直交する方向である副走査方向に関しても発生する。副走査方向の色ずれの要因として、温度変化によるレーザの光軸ずれ、像担持体、例えば感光体ドラムの偏心など様々な要因がある。いずれの要因であるにせよ、副走査方向のレーザ光のずれを検出することができれば、検出されたずれを適宜の補正手段で補正することができる。 The color misregistration also occurs in the sub-scanning direction that is a direction orthogonal to the main scanning direction. As a cause of color misregistration in the sub-scanning direction, there are various factors such as laser optical axis misalignment due to temperature change, and eccentricity of an image bearing member, for example, a photosensitive drum. Whatever the cause, if the laser beam deviation in the sub-scanning direction can be detected, the detected deviation can be corrected by an appropriate correction means.
そこで、例えば、特許文献1には、複数の半導体レーザから発光される複数のレーザ光を偏向反射させてそれぞれ偏向走査するポリゴンミラーと、このポリゴンミラーによって偏向走査される光をその走査方向に対し垂直な一側部から入射させて受光し、走査方向に対し傾斜する他側部から出射させる受光素子と、この受光素子がレーザ光を受光することによって出力される信号により上記半導体レーザに画像情報に応じた光を発光させる制御手段と、上記複数の半導体レーザから発光され上記ポリゴンミラーにより走査される画像情報光を複数の感光ドラムに導く光学系と、を具備してなる光走査装置及びこの光走査装置を用いた画像形成装置が開示されている。
Therefore, for example,
しかしながら、上記特許文献1に開示されている画像形成装置では、受光素子は一つの走査結像光学系の、画像領域端の1箇所にのみ配置されているため、各光学素子が主走査方向および副走査方向に温度分布を有する場合などに、局部的に走査線傾きあるいは曲がりが発生すると、その局部的な傾きあるいは曲りについてはレーザ光を検知することができない。従って、局部的なレーザ光の傾きや曲がりを要因とする色ずれ等の画像劣化を補正するのは困難であるという不都合があった。
However, in the image forming apparatus disclosed in
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、被走査面上における光ビームの副走査方向の位置を精度良く検出することができる光走査装置を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and a first object thereof is to provide an optical scanning device capable of accurately detecting the position of the light beam in the sub-scanning direction on the surface to be scanned. is there.
また、本発明の第2の目的は、高品質の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にある。 A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high quality image.
本発明は、第1の観点からすると、光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、二次元的に配列された複数の光源を有する光源ユニットと;前記光源ユニットからの複数の光ビームを偏向する偏向手段と;前記複数の光源のうち、主走査方向に対応する方向と異なる第1の方向に並ぶ光源と、主走査方向に対応する方向及び前記第1の方向のいずれとも異なる第2の方向に並ぶ光源とを含む複数の光源から出射され、前記偏向手段にて偏向された複数の光ビームを検知する光ビーム検知手段と;を備える光走査装置である。 From a first aspect, the present invention is an optical scanning device that scans a surface to be scanned with light, the light source unit having a plurality of light sources arranged two-dimensionally; a plurality of light sources from the light source unit; Deflection means for deflecting a light beam; light sources arranged in a first direction different from the direction corresponding to the main scanning direction among the plurality of light sources; both the direction corresponding to the main scanning direction and the first direction And a light beam detecting means for detecting a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources including light sources arranged in different second directions and deflected by the deflecting means.
これによれば、複数の光源のうち、主走査方向に対応する方向と異なる第1の方向に並ぶ光源と、主走査方向に対応する方向及び第1の方向のいずれとも異なる第2の方向に並ぶ光源とを含む複数の光源から出射され、偏向手段にて偏向された複数の光ビームを光ビーム検知手段にて検知している。この場合に、第1の方向に並ぶ光源からの光ビームの検出結果と、第2の方向に並ぶ光源からの光ビームの検出結果とに基づいて、被走査面上における光ビームの副走査方向の位置を精度良く検出することが可能となる。 According to this, among the plurality of light sources, the light sources arranged in the first direction different from the direction corresponding to the main scanning direction and the second direction different from both the direction corresponding to the main scanning direction and the first direction. A plurality of light beams emitted from a plurality of light sources including the aligned light sources and deflected by the deflecting unit are detected by the light beam detecting unit. In this case, based on the detection result of the light beam from the light source aligned in the first direction and the detection result of the light beam from the light source aligned in the second direction, the sub-scanning direction of the light beam on the surface to be scanned Can be detected with high accuracy.
本発明は、第2の観点からすると、少なくとも1つの走査対象物と;前記少なくとも1つの走査対象物に対して画像情報が含まれる光を走査し、前記走査対象物に像を形成する本発明の光走査装置と;前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と;を備える画像形成装置である。 According to a second aspect of the present invention, at least one scanning object; the at least one scanning object is scanned with light containing image information, and an image is formed on the scanning object. And a transfer device that transfers the image formed on the scanning object to the transfer object.
これによれば、被走査面上における光ビームの副走査方向の位置を精度良く検出することができる本発明の光走査装置を備えているため、被走査面上を精度良く走査することが可能となり、結果として高品質の画像を形成することが可能となる。 According to this, since the optical scanning device of the present invention capable of accurately detecting the position of the light beam in the sub-scanning direction on the surface to be scanned is provided, the surface to be scanned can be scanned with high accuracy. As a result, a high-quality image can be formed.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図14(B)に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのフルカラー画像形成装置100の概略構成が示されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a full-color
図1に示されるフルカラー画像形成装置100は、4色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)を重ね合わせてカラー画像を形成する装置であり、光走査装置900、4個の感光体ドラム(901a、901b、901c、901d)、4個の帯電チャージャ(902a、902b、902c、902d)、4個の現像ローラ(903a、903b、903c、903d)、4個のトナーカートリッジ(904a、904b、904c、904d)、4個のクリーニングケース(905a、905b、905c、905d)、転写ベルト906、給紙トレイ907、給紙コロ908、レジストローラ対909、転写チャージャ913、定着ローラ910、排紙トレイ911、排紙ローラ912及び位置検出装置913などを備えている。
A full-color
感光体ドラム901a、帯電チャージャ902a、現像ローラ903a、トナーカートリッジ904a、及びクリーニングケース905aは、組として使用され、イエローのトナー画像を形成する画像形成ステーションを構成している。
The
感光体ドラム901b、帯電チャージャ902b、現像ローラ903b、トナーカートリッジ904b、及びクリーニングケース905bは、組として使用され、マゼンダのトナー画像を形成する画像形成ステーションを構成している。
The
感光体ドラム901c、帯電チャージャ902c、現像ローラ903c、トナーカートリッジ904c、及びクリーニングケース905cは、組として使用され、シアンのトナー画像を形成する画像形成ステーションを構成している。
The
感光体ドラム901d、帯電チャージャ902d、現像ローラ903d、トナーカートリッジ904d、及びクリーニングケース905dは、組として使用され、ブラックのトナー画像を形成する画像形成ステーションを構成している。
The
すなわち、フルカラー画像形成装置100は、4つの画像形成ステーションを有している。
In other words, the full-color
各感光体ドラムは、転写ベルト906の移動方向(ここでは、X軸方向)に沿って等間隔に配置されている。各感光体ドラムの表面には、それぞれ感光層が形成されている。ここでは、各感光体ドラムは、図1における面内で時計回り(矢印方向)に回転する。 The photosensitive drums are arranged at equal intervals along the moving direction of the transfer belt 906 (here, the X-axis direction). A photosensitive layer is formed on the surface of each photosensitive drum. Here, each photosensitive drum rotates clockwise (in the direction of the arrow) within the plane in FIG.
各帯電チャージャは、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。 Each charging charger uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.
光走査装置900は、上位装置(例えば、パソコン)90からのカラー画像情報(イエロー画像情報、マゼンタ画像情報、シアン画像情報、ブラック画像情報)に基づいて、各色毎に変調された光ビームを、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。ところで、感光体ドラムの長手方向(回転軸に沿った方向、ここではY軸方向)は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラムの回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。なお、以下では、主走査方向の走査において、走査開始位置から走査終了位置に向かう方向を「走査方向」という。また、各感光体ドラムにおける走査開始位置から走査終了位置までの主走査方向の走査領域のうち、潜像が形成される領域を「画像形成領域」ともいう。この光走査装置900の構成については後述する。
The
トナーカートリッジ904aにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903aに供給される。トナーカートリッジ904bにはマゼンダトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903bに供給される。トナーカートリッジ904cにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903cに供給される。トナーカートリッジ904dにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903dに供給される。
The
各現像ローラは、回転に伴ってその表面に、対応するトナーカートリッジから供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着する。また、各現像ローラには、対応する感光体ドラムにおける帯電している部分(光が照射されなかった部分)と帯電していない部分(光が照射された部分)とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、各現像ローラの表面に付着しているトナーは、対応する感光体ドラムの表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された像(以下、「トナー画像」という。)は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト906の方向に移動する。
As each developing roller rotates, the toner supplied from the corresponding toner cartridge is charged and thinly and uniformly adhered to the surface thereof. Further, each developing roller has an electric field in the opposite direction between a charged portion (a portion not irradiated with light) and a non-charged portion (a portion irradiated with light) on the corresponding photosensitive drum. A voltage is generated to generate. By this voltage, the toner adhering to the surface of each developing roller adheres only to the portion irradiated with the light on the surface of the corresponding photosensitive drum. That is, each developing roller causes toner to adhere to the latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum to visualize the image information. Here, the toner-attached image (hereinafter referred to as “toner image”) moves in the direction of the
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、タイミングを合わせて転写ベルト906上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the
給紙トレイ907には転写対象物としての記録紙が格納されている。この給紙トレイ907の近傍には給紙コロ908が配置されており、該給紙コロ908は、記録紙を給紙トレイ907から1枚づつ取り出し、レジストローラ対909に搬送する。該レジストローラ対909は、副走査方向の記録開始タイミングに合わせて記録紙を転写ベルト906に向けて送り出す。そして、転写チャージャ913により転写ベルト906上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ910に送られる。
The paper feed tray 907 stores recording paper as a transfer object. A
この定着ローラ910では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ912を介して排紙トレイ911に送られ、排紙トレイ911上に順次スタックされる。
In the fixing
各クリーニングケースは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電チャージャの位置に戻る。 Each cleaning case removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The removed residual toner is used again. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position of the corresponding charging charger again.
位置検出装置913は、感光体ドラム901aの+X側の近傍で、転写ベルト906に対向する位置に配置され、転写ベルト906上に形成されたトナーパッチ(特許第3644923号公報参照)に基づいて光スポットの位置情報が含まれる信号を出力する。
The
この位置検出装置913は、一例として図2に示されるように、3個の位置検出センサ(913a、913b、913c)を有している。そして、各位置検出センサは、それぞれ、転写ベルト906に向けて照明光を照射するLED素子と、該LED素子からの光を転写ベルト906の表面に集光する集光レンズと、転写ベルト906で反射された光(反射光)を集光する集光レンズと、該集光レンズで集光された反射光を受光するフォトセンサと、を含んで構成されている。各フォトセンサは、それぞれ受光光量に応じた光電変換信号を出力する。
The
《光走査装置》
次に、前記光走査装置900の構成について用いて説明する。
<Optical scanning device>
Next, the configuration of the
この光走査装置900は、図3に示されるように、4個の光源ユニット(250a、250b、250c、250d)、ポリゴンミラー213、レンズ218、4個の折り返しミラー(224a、224b、224c、224d)、4個のレンズ(220a、220b、220c、220d)、4個のハーフミラー(227a、227b、227c、227d)、8個の光検知センサ(302a、302b、302c、302d、303a、303b、303c、303d)、液晶偏向素子305、ビーム偏向回路350(図3では図示省略)及び処理回路815などを備えている。
As shown in FIG. 3, the
光源ユニット250aは、半導体レーザ、カップリングレンズ、及びシリンドリカルレンズを有し、イエロー画像情報に応じて変調された光ビームを出射する。光源ユニット250bは、半導体レーザ、カップリングレンズ、及びシリンドリカルレンズを有し、マゼンタ画像情報に応じて変調された光ビームを出射する。光源ユニット250cは、半導体レーザ、カップリングレンズ、及びシリンドリカルレンズを有し、シアン画像情報に応じて変調された光ビームを出射する。光源ユニット250dは、半導体レーザ、カップリングレンズ、及びシリンドリカルレンズを有し、ブラック画像情報に応じて変調された光ビームを出射する。
The
各半導体レーザから放射された光ビームは、対応するカップリングレンズにより、以後の光学系に適合する光束形態、例えば、平行光束あるいは弱い発散性もしくは集束性の光束に変換され、対応するシリンドリカルレンズにより副走査方向に対応する方向に集束され、ポリゴンミラー213の偏向反射面近傍に、主走査方向に対応する方向に長い線像として結像される。
The light beam emitted from each semiconductor laser is converted into a light beam form suitable for the subsequent optical system by a corresponding coupling lens, for example, a parallel light beam or a weakly divergent or converging light beam, and by a corresponding cylindrical lens. The light is focused in a direction corresponding to the sub-scanning direction, and is formed as a long line image in the direction corresponding to the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the
各半導体レーザは、一例として図4に示されるように、それぞれ互いにほぼ同じ発光特性を有する36個の発光部を有する、いわゆる面発光レーザである。 As shown in FIG. 4 as an example, each semiconductor laser is a so-called surface emitting laser having 36 light emitting portions each having substantially the same light emission characteristics.
36個の発光部は、副走査方向に対応する方向(以下、便宜上「dir_sub方向」ともいう)と、該dir_sub方向とは異なる方向であり、かつ主走査方向に対応する方向(以下、便宜上「dir_main方向」ともいう)に対して角度θ(0度<θ<90度)だけ傾斜した方向(以下、便宜上「α方向」ともいう)と、にそれぞれ沿って二次元的に配列されている。ここでは、一例として、α方向に並ぶ発光部列の数を6列(図4における紙面上から下に向かって順に「A列〜F列」とする)、dir_sub方向に並ぶ発光部列の数を6列(図4における紙面左から右に向かって順に「第1列〜第6列」とする)、としている。そこで、以下では、例えば、B列で第3列目の発光部をB3発光部、F列で第6列目の発光部をF6発光部と呼ぶこととする。また、dir_sub方向については、図4における紙面上側から下側に向かう方向を+方向といい、α方向については、図4における紙面左側から右側に向かう方向を+方向というものとする。また、36個の発光部は、dir_main方向及びdir_sub方向のいずれの方向においても、それぞれ等間隔に配置されている。従って、α方向においても、各発光部は等間隔に並んでいる。 The 36 light emitting units have a direction corresponding to the sub-scanning direction (hereinafter also referred to as “dir_sub direction” for convenience) and a direction different from the dir_sub direction and corresponding to the main scanning direction (hereinafter referred to as “for convenience”. and a direction (hereinafter also referred to as “α direction” for convenience) inclined by an angle θ (0 ° <θ <90 °) with respect to the “dir_main direction”). Here, as an example, the number of light emitting unit rows arranged in the α direction is six (referred to as “A column to F column” in order from the top to the bottom in FIG. 4), and the number of light emitting unit rows arranged in the dir_sub direction. Are six columns (referred to as “first to sixth columns” in order from the left to the right in FIG. 4). Therefore, in the following, for example, the light emitting unit in the third row in the B row is referred to as a B3 light emitting unit, and the light emitting unit in the sixth column in the F row is referred to as an F6 light emitting unit. For the dir_sub direction, the direction from the upper side to the lower side in FIG. 4 is referred to as the + direction, and for the α direction, the direction from the left side to the right side in FIG. In addition, the 36 light emitting units are arranged at equal intervals in both the dir_main direction and the dir_sub direction. Accordingly, the light emitting units are also arranged at equal intervals in the α direction.
なお、感光体ドラムの表面に形成される潜像の副走査方向における画素密度を4800dpiとすると、dir_sub方向の発光部間隔は約5μmである。また、1つの発光部からの光ビームのビーム径は、dir_sub方向及びdir_main方向いずれも60μmであるものとする。 Note that if the pixel density in the sub-scanning direction of the latent image formed on the surface of the photosensitive drum is 4800 dpi, the interval between the light emitting portions in the dir_sub direction is about 5 μm. Further, it is assumed that the beam diameter of the light beam from one light emitting unit is 60 μm in both the dir_sub direction and the dir_main direction.
ポリゴンミラー213は、4段構造の6面ミラーで構成されている。1段目の6面ミラーでは光源ユニット250dから光が偏向され、2段目の6面ミラーでは光源ユニット250cからの光が偏向され、3段目の6面ミラーでは光源ユニット250bから光が偏向され、4段目の6面ミラーでは光源ユニット250aから光が偏向される。ポリゴンミラー213は、高速回転による騒音が外部に漏れないようにするため、ハウジング(図示省略)内に略密閉されている。このハウジングには窓ガラス215が設けられており、各光源ユニットからの光は窓ガラス215を介して入射し、ポリゴンミラー213で偏向された光は窓ガラス215を介して出射するように配置されている。
The
レンズ218は、ポリゴンミラー213の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速に移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。ここでは、レンズ218は、主走査方向にパワーを有し、副走査方向にはノンパワーとしている。このレンズ218では、+Z方向に、イエローに対応した光ビームの入射位置、マゼンタに対応した光ビームの入射位置、シアンに対応した光ビームの入射位置、ブラックに対応した光ビームの入射位置、の順となっている。
The
各光検知センサは、それぞれ固定用基板に実装、固定されている。各光検知センサは、対応する感光体ドラム面上を走査する光ビームの副走査方向の位置に関する情報を含む信号、及び主走査方向の同期信号を出力する。 Each light detection sensor is mounted and fixed on a fixing substrate. Each light detection sensor outputs a signal including information on the position in the sub-scanning direction of the light beam that scans the corresponding photosensitive drum surface, and a synchronization signal in the main scanning direction.
光源ユニット250aから出射された光ビームは、ポリゴンミラー213、レンズ218、折り返しミラー224a、及びレンズ220aを介してハーフミラー227aに入射する。ハーフミラー227aを透過した光ビームは、感光体ドラム901a上にスポット状に結像する。ここでは、光ビームは+Y方向に感光体ドラム901a上を走査する。そして、感光体ドラム901aがその回転中心軸を中心に回転することにより、主走査方向に直交する方向の走査すなわち副走査が行われる。画像形成領域の走査以前にハーフミラー227aで反射された光ビームは、光検知センサ302a上を走査する。また、画像形成領域の走査以後にハーフミラー227aで反射された光ビームは、光検知センサ303a上を走査する。すなわち、光検知センサ302aと光検知センサ303aは組として用いられる光検知センサである。
The light beam emitted from the
光源ユニット250bから出射された光ビームは、ポリゴンミラー213、レンズ218、折り返しミラー224b、及びレンズ220bを介してハーフミラー227bに入射する。ハーフミラー227bを透過した光ビームは、感光体ドラム901b上にスポット状に結像する。ここでは、光ビームは+Y方向に感光体ドラム901b上を走査する。そして、感光体ドラム901bがその回転中心軸を中心に回転することにより、副走査が行われる。画像形成領域の走査以前にハーフミラー227bで反射された光ビームは、光検知センサ302b上を走査する。また、画像形成領域の走査以後にハーフミラー227bで反射された光ビームは、光検知センサ303b上を走査する。すなわち、光検知センサ302bと光検知センサ303bは組として用いられる光検知センサである。
The light beam emitted from the
光源ユニット250cから出射された光ビームは、ポリゴンミラー213、レンズ218、折り返しミラー224c、及びレンズ220cを介してハーフミラー227cに入射する。ハーフミラー227cを透過した光ビームは、感光体ドラム901c上にスポット状に結像する。ここでは、光ビームは+Y方向に感光体ドラム901c上を走査する。そして、感光体ドラム901cがその回転中心軸を中心に回転することにより、副走査が行われる。画像形成領域の走査以前にハーフミラー227cで反射された光ビームは、光検知センサ302c上を走査する。また、画像形成領域の走査以後にハーフミラー227cで反射された光ビームは、光検知センサ303c上を走査する。すなわち、光検知センサ302cと光検知センサ303cは組として用いられる光検知センサである。
The light beam emitted from the
光源ユニット250dから出射された光ビームは、ポリゴンミラー213、レンズ218、折り返しミラー224d、及びレンズ220dを介してハーフミラー227dに入射する。ハーフミラー227dを透過した光ビームは、感光体ドラム901d上にスポット状に結像する。ここでは、光ビームは+Y方向に感光体ドラム901d上を走査する。そして、感光体ドラム901dがその回転中心軸を中心に回転することにより、副走査が行われる。画像形成領域の走査以前にハーフミラー227dで反射された光ビームは、光検知センサ302d上を走査する。また、画像形成領域の走査以後にハーフミラー227dで反射された光ビームは、光検知センサ303d上を走査する。すなわち、光検知センサ302dと光検知センサ303dは組として用いられる光検知センサである。
The light beam emitted from the
4個のレンズ(220a、220b、220c、220d)は、主走査方向にレンズ218よりも小さなパワーを有し、副走査方向にパワーを有している。
The four lenses (220a, 220b, 220c, 220d) have a smaller power than the
レンズ218及び4個のレンズ(220a、220b、220c、220d)の材料としては、非球面を形成することが容易で低コストなプラスチックが用いられる。具体的には、吸水性が低く、透明性が高く、成形性に優れたポリカーボネートあるいはポリカーボネートを主成分とする樹脂が好適である。
As the material of the
なお、ここでの位置ずれは、感光体ドラムの表面に形成される潜像の位置ずれを意味し、レンズ218の特性に起因する走査ムラ、ポリゴンミラー213における偏向反射面のいわゆる面倒れや、偏向反射面の回転軸からの距離のばらつき、ポリゴンミラー213の回転ムラ、半導体レーザから出射されるレーザ光の波長変動などによって生じるものである。そして、以下では、便宜上、主走査方向の位置ずれを「主走査方向ずれ」ともいい、副走査方向の位置ずれを「副走査方向ずれ」ともいう。
The misregistration here means the misregistration of the latent image formed on the surface of the photosensitive drum, the scanning unevenness due to the characteristics of the
《液晶偏向素子》
液晶偏向素子305は、レンズ218の直後に配置されている。この場合には、液晶偏向素子305の位置がレンズ218に近いほど、副走査方向にパワーを有するレンズから遠くなり、副走査方向ずれの最大補正量を大きくすることができる。また、液晶偏向素子305の位置がレンズ218に近いほど、液晶偏向素子305の主走査方向の全長を短くすることが可能となり、材料の歩留まりも向上し安価に作成できる利点がある。
<Liquid crystal deflection element>
The liquid
液晶偏向素子305は、一例として図5に示されるように、ブラックに対応した光ビーム(以下、便宜上「ブラックビーム」ともいう)が入射される部分領域305K、シアンに対応した光ビーム(以下、便宜上「シアンビーム」ともいう)が入射される部分領域305C、マゼンタに対応した光ビーム(以下、便宜上「マゼンダビーム」ともいう)が入射される部分領域305M、及びイエローに対応した光ビーム(以下、便宜上「イエロービーム」ともいう)が入射される部分領域305Yを有している。
As shown in FIG. 5 as an example, the liquid
各部分領域は、主走査方向が長手方向となるように形成され、主走査方向の長さは少なくとも画像形成領域をカバーできるように設定され、副走査方向の長さは少なくとも光ビームの副走査方向の幅をカバーできるように設定されている。特に副走査方向の長さは、光走査装置を構成する各素子の位置や寸法のばらつき(誤差)による光ビームのけられを考慮して、入射される光ビームの副走査方向の幅よりも少なくとも2mm大きくなるように設定されている。 Each partial region is formed such that the main scanning direction is the longitudinal direction, the length in the main scanning direction is set so as to cover at least the image forming region, and the length in the sub scanning direction is at least the sub scanning of the light beam. It is set to cover the width of the direction. In particular, the length in the sub-scanning direction is larger than the width of the incident light beam in the sub-scanning direction in consideration of the displacement of the light beam due to the position and dimensional variation (error) of each element constituting the optical scanning device. It is set to be at least 2 mm larger.
部分領域305C、部分領域305M、及び部分領域305Yは、一例として、それぞれ主走査方向に10の区間(区間1〜区間10)に略均等(分割幅:W)に分割されている。また、ここでは一例として1区間内はさらに略均等に5つの部分区間に分割されている。なお、区間の数はレンズの特性に応じて設定される。図6(A)における枠311内を拡大したものが図6(B)に示されている。このように、区間内を分割することにより、区間の境界部における光ビームのプロファイルの劣化を目立たなくすることができる。
As an example, the
図6(A)における符号312は、液晶偏向素子305に入射する光ビームの断面を示している。この断面312は、光源ユニットのシリンドリカルレンズの作用によって主走査方向に長い線状になっている。そこで、1区間の幅は、入射する光ビームの主走査方向の幅L(以下、便宜上「ビーム幅L」という)よりも広くなるように設定されている。仮に、1区間の分割幅Wがビーム幅Lよりも狭いと、液晶偏向素子305で偏向された光ビームが副走査方向に分離され、光ビームが劣化する。
光ビームは、複数の部分区間からなる領域に入射する。隣接する部分区間との境界の幅は、ビーム幅Lの1/50以下となるように設定され、かつ境界線全数の幅の合計がビーム幅Lの1/10以下になるように設定されている。なお、部分区間の境界では、入射する光ビームは偏向されない。 The light beam is incident on a region composed of a plurality of partial sections. The width of the boundary between adjacent partial sections is set to be 1/50 or less of the beam width L, and the total width of all the boundary lines is set to be 1/10 or less of the beam width L. Yes. Note that the incident light beam is not deflected at the boundary between the partial sections.
ここでは、L=10mmであり、境界の幅は0.2mmであり、光ビームが主走査方向に4つの境界幅を跨ぐという設計になっている。この場合には、部分区間の境界の幅はビーム幅Lの1/50(=0.2mm/10mm)であり、境界線全数の幅の合計はビーム幅Lの1/12.5(=0.2mm×4/10mm)である。境界の幅がこれ以上になると、液晶偏向素子305で偏向された光ビームのプロファイルが劣化し、感光体ドラムに結像する光スポット径が太る等の不都合が発生する。
Here, L = 10 mm, the boundary width is 0.2 mm, and the light beam is designed to straddle four boundary widths in the main scanning direction. In this case, the boundary width of the partial section is 1/50 (= 0.2 mm / 10 mm) of the beam width L, and the total width of all the boundary lines is 1 / 12.5 (= 0) of the beam width L. .2 mm × 4/10 mm). When the width of the boundary is larger than this, the profile of the light beam deflected by the liquid
また、図6(B)に示されるように、部分領域305Cにおける部分区間の境界、部分領域305Mにおける部分区間の境界、及び部分領域305Yにおける部分区間の境界は、主走査方向における位置が互いに異なるように配置されている。仮に、各部分領域における部分区間の境界位置が主走査方向において互いに同じであれば、補正による光ビームの偏向角度が大きい場合に、各部分領域に入射した光ビームの走査線は、それぞれ主走査方向における同じ位置で分断され、形成される画像において主走査方向の同じ箇所にスジが発生する。部分区間の境界位置のずれ量は、少なくとも感光体ドラムに結像する光スポットの径(1/e2)以上が必要である。具体的には、ばらつきを考慮して50μm以上とするのが好適である。一方、ずれ量の上限は、分割幅Wの1/2である。仮に、分割幅Wと同じとすると、境界位置が一致してしまう。なお、各部分領域における部分区間の境界位置をずらす方法としては、配線パターンで行うことが好適である。配線パターンであれば、大量生産する際にも安定したずれ量が確保され、品質のばらつきが少ない。
Further, as shown in FIG. 6B, the boundary of the partial section in the
各部分区間は、それぞれ図7に示されるように、対向して互いに平行に配置されたレーザ透過部材(例えば、透過率の高い樹脂、ガラスなど)403、該レーザ透過部材403の対向する面側に一体に配置された一対の透明電極405、この一対の透明電極405の対向する面側に一体に配置された一対の配向膜407、この一対の配向膜407間に所定の隙間を形成するスペーサ408、配向膜407とスペーサ408とで形成される空間内に液晶材が充填されることによって形成された液晶層409、を有している。
As shown in FIG. 7, each partial section has a laser transmitting member (for example, a resin having a high transmittance, glass, etc.) 403 arranged opposite to each other in parallel with each other, and a surface side of the
各部分区間におけるレーザ透過部材403は一体化され、透明電極405の一方は接地電極として共通化されている。一対の透明電極405の間には駆動回路401から電圧が印加される。この印加電圧を制御することにより、一例として図8に示されるように、入射光の入射角度に対して、出射光の出射角度を変更することができる。
The
一方、部分領域305Kは、入射光をそのまま透過させる。すなわち、部分領域305Kは、いわゆる「素通し領域」である。従って、ここでは、ブラックビームの走査線曲がりを基準として、イエロービーム、マゼンタビーム、及びシアンビームの各走査線曲がりを補正する。なお、部分領域305Kに他の部分領域と同様に液晶層を構成し、ブラックビームの走査線曲がりを補正することも可能であるが、そのためには、電極及び駆動回路が更に必要となるため、消費電力の増加や製造コストの上昇を招く。
On the other hand, the
また、各部分領域における光ビームの偏向角は、駆動電圧の波形、波高値及びパルス幅のデューティの少なくともいずれかにより制御することができる。 The deflection angle of the light beam in each partial region can be controlled by at least one of the waveform of the drive voltage, the peak value, and the duty of the pulse width.
《処理回路》
前記処理回路815は、図9に示されるように、4つの光源制御回路(815a、815b、815c、815d)を有している。
<Processing circuit>
As shown in FIG. 9, the
光源制御回路815aは、イエロー画像情報、光検知センサ302aの出力信号、光検知センサ303aの出力信号、及び位置検出装置913の出力信号などに基づいて光源ユニット250aを制御する。
The light
光源制御回路815bは、マゼンダ画像情報、光検知センサ302bの出力信号、光検知センサ303bの出力信号、及び位置検出装置913の出力信号などに基づいて光源ユニット250bを制御する。
The light
光源制御回路815cは、シアン画像情報、光検知センサ302cの出力信号、光検知センサ303cの出力信号、及び位置検出装置913の出力信号などに基づいて光源ユニット250cを制御する。
The light
光源制御回路815dは、ブラック画像情報、光検知センサ302dの出力信号、光検知センサ303dの出力信号、及び位置検出装置913の出力信号などに基づいて光源ユニット250dを制御する。
The light
各光源制御回路は、ほぼ同様な回路構成を有している。そこで、以下では、光源制御回路815cについて説明する。
Each light source control circuit has a substantially similar circuit configuration. Therefore, the light
光源制御回路815cは、一例として図10に示されるように、信号調整回路28、書込制御回路30、画像処理回路40、及び光源駆動回路50などを有している。
As shown in FIG. 10 as an example, the light
画像処理回路40は、上位装置90からのマゼンダ画像情報に基づいて、マゼンダの画像データを生成する。
The
信号調整回路28は、光検知センサ302cの出力信号を増幅、2値化して信号S302cを生成する。また、信号調整回路28は、光検知センサ303cの出力信号を増幅、2値化して信号S303cを生成する。さらに、信号調整回路28は、位置検出装置913の各位置検出センサの出力信号を増幅、2値化して信号S913a〜S913cを生成する。
The signal adjustment circuit 28 amplifies and binarizes the output signal of the
書込制御回路30は、画像処理回路40からの画像データを各画素に割り当てて変調データを生成し、該変調データをシリアル信号として出力する。ここでは、光源ユニット250cの各半導体レーザに対応した複数のシリアル信号が出力される。このとき、書込制御回路30は、信号S302c及び信号S303cの少なくとも一方に基づいて主走査方向の同期をとる。また、書込制御回路30は、信号S913a〜S913cに基づいて画素クロックの調整などを行う。
The
光源駆動回路50は、書込制御回路30からのシリアル信号に基づいて光源ユニット250cの駆動信号を生成する。ここでは、光源ユニット250cの各半導体レーザに対応した複数の駆動信号が生成される。
The light
《ビーム偏向回路》
前記ビーム偏向回路350は、液晶偏向素子305を介して各光ビームの副走査方向ずれを補正する回路であり、一例として図11に示されるように、信号調整回路352、副走査方向ずれ検出回路354、及び駆動信号生成回路356を有している。
<Beam deflection circuit>
The
信号調整回路28は、光検知センサ302a〜302dの出力信号を増幅、2値化して信号S302a〜S302dを生成する。また、信号調整回路28は、光検知センサ303a〜303dの出力信号を増幅、2値化して信号S303a〜S303dを生成する。
The signal adjustment circuit 28 amplifies and binarizes the output signals of the
副走査方向ずれ検出回路354は、信号S302a、信号S303a、信号S302d、及び信号S303dに基づいて、ブラックビームに対するイエロービームの副走査方向ずれを検出し、その検出結果が含まれる信号Smyを出力する。また、副走査方向ずれ検出回路354は、信号S302b、信号S303b、信号S302d、及び信号S303dに基づいて、ブラックビームに対するマゼンダビームの副走査方向ずれを検出し、その検出結果が含まれる信号Smmを出力する。さらに、副走査方向ずれ検出回路354は、信号S302c、信号S303c、信号S302d、及び信号S303dに基づいて、ブラックビームに対するシアンビームの副走査方向ずれを検出し、その検出結果が含まれる信号Smcを出力する。
Based on the signals S302a, S303a, S302d, and S303d, the sub-scanning direction
駆動信号生成回路356は、信号Smyに基づいて、液晶偏向素子305の部分領域305Yに印加する電圧に対応する駆動信号Sdyを生成する。また、駆動信号生成回路356は、信号Smmに基づいて、液晶偏向素子305の部分領域305Mに印加する電圧に対応する駆動信号Sdmを生成する。さらに、駆動信号生成回路356は、信号Smcに基づいて、液晶偏向素子305の部分領域305Cに印加する電圧に対応する駆動信号Sdcを生成する。ここで生成された各駆動信号は、それぞれ液晶偏向素子305に出力される。
The drive
本実施形態では、各光ビームの副走査方向ずれを検出する際に、一例として図12に示されるように、各光源ユニットにおけるA6発光部、B1発光部、B6発光部、C2発光部、C6発光部、D3発光部、D6発光部、E4発光部、E6発光部、F5発光部、及びF6発光部、をほぼ同時に発光する。すなわち、dir_sub方向に並ぶ6個の発光部(A6発光部、B6発光部、C6発光部、D6発光部、E6発光部、F6発光部)と、dir_sub方向及びdir_main方向のいずれとも異なる方向に並ぶ5個の発光部(B1発光部、C2発光部、D3発光部、E4発光部、F5発光部)とがほぼ同時に発光される。これにより、一例として図13に示されるように、略V字型の発光パターンが各光検知センサ上を移動する。 In this embodiment, when detecting the sub-scanning direction deviation of each light beam, as shown in FIG. 12 as an example, the A6 light emitting unit, B1 light emitting unit, B6 light emitting unit, C2 light emitting unit, C6 in each light source unit. The light emitting unit, D3 light emitting unit, D6 light emitting unit, E4 light emitting unit, E6 light emitting unit, F5 light emitting unit, and F6 light emitting unit emit light almost simultaneously. That is, six light emitting units (A6 light emitting unit, B6 light emitting unit, C6 light emitting unit, D6 light emitting unit, E6 light emitting unit, F6 light emitting unit) arranged in the dir_sub direction are arranged in a direction different from both the dir_sub direction and the dir_main direction. Five light emitting units (B1 light emitting unit, C2 light emitting unit, D3 light emitting unit, E4 light emitting unit, and F5 light emitting unit) emit light almost simultaneously. Thereby, as shown in FIG. 13 as an example, a substantially V-shaped light emission pattern moves on each light detection sensor.
そして、副走査方向ずれ検出回路354は、一例として図14(A)及び図14(B)に示されるように、2つのパルス間の時間を計測し、光ビームの副走査方向における位置を求める。そして、イエロービームの位置とブラックビームの位置との差から、ブラックビームに対するイエロービームの副走査方向ずれを検出し、マゼンダビームの位置とブラックビームの位置との差から、ブラックビームに対するマゼンダビームの副走査方向ずれを検出し、シアンビームの位置とブラックビームの位置との差から、ブラックビームに対するシアンビームの副走査方向ずれを検出する。このとき、組として用いられる2つの光検知センサの一方の検知結果のみを用いても良いし、両方の検知結果を用いても良い。
As an example, the sub-scanning direction
このように、略V字型の発光パターンが光検知センサ上を移動するため、光検知センサに用いる受光素子としては、廉価な1個タイプの受光素子が利用できる。その結果、廉価で色ずれの少ない高品位な画像形成装置が実現できる。 As described above, since the substantially V-shaped light emission pattern moves on the light detection sensor, one inexpensive light receiving element can be used as the light receiving element used for the light detection sensor. As a result, an inexpensive and high-quality image forming apparatus with little color misregistration can be realized.
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置900では、ポリゴンミラー213によって偏向手段が実現され、8個の光検知センサ(302a、302b、302c、302d、303a、303b、303c、303d)によって光ビーム検知手段が実現されている。また、ビーム偏向回路350の副走査方向ずれ検出回路354によって位置検出手段が実現され、駆動信号生成回路356によって液晶偏向素子305にシフト量に応じた電気信号を供給する駆動信号生成手段が実現されている。
As is clear from the above description, in the
また、本実施形態に係るフルカラー画像形成装置100では、各感光体ドラムによって走査対象物が実現され、各帯電チャージャと各現像ローラと各トナーカートリッジと転写チャージャ913と定着ローラ910とによって転写装置が実現されている。
Further, in the full-color
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置900によると、dir_sub方向と該dir_sub方向及びdir_main方向のいずれとも異なるα方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列されている36個の発光部をそれぞれ有する4個の光源ユニット(250a、250b、250c、250d)と、各光源ユニットからの複数の光ビームを偏向するポリゴンミラー213と、前記36個の発光部のうち、dir_sub方向(第1の方向)に並ぶ6個の発光部と、dir_sub方向及びdir_main方向のいずれとも異なる方向(第2の方向)に並ぶ5個の発光部から出射され、ポリゴンミラー213にて偏向された複数の光ビームを検知する8個の光検知センサ(302a、302b、302c、302d、303a、303b、303c、303d)を備えている。これにより、dir_sub方向に並ぶ発光部からの光ビームの検出結果と、dir_sub方向及びdir_main方向のいずれとも異なる方向に並ぶ発光部からの光ビームの検出結果とに基づいて、各感光体ドラムの表面上(被走査面上)における光ビームの副走査方向の位置を精度良く検出することが可能となる。
As described above, according to the
また、光検知センサを走査する光ビームは、画像形成領域の走査開始前の光ビーム、あるいは画像形成領域の走査終了後の光ビームであるため、光検知センサを走査する光ビームのビーム径は、画像形成領域に向かう光ビームのビーム径と必ずしも一致している必要は無く、主走査方向および副走査方向に一定であれば、すなわち温度変化等により変化しないものであれば良い。従って、所望のビーム径は画像領域領域に向かう光ビームのみで確保されれば良いため、光学素子の主走査方向端部での精度を緩和することが可能となり、小型化及び低コスト化を図ることが可能である。 In addition, since the light beam that scans the light detection sensor is a light beam before the start of scanning of the image formation region or a light beam after the end of scanning of the image formation region, the beam diameter of the light beam that scans the light detection sensor is The beam diameter of the light beam traveling toward the image forming area does not necessarily need to coincide with the beam diameter, and may be constant as long as it is constant in the main scanning direction and the sub-scanning direction, that is, it does not change due to a temperature change or the like. Therefore, since the desired beam diameter only needs to be ensured by only the light beam directed to the image region, the accuracy at the end of the optical element in the main scanning direction can be relaxed, and the size and cost can be reduced. It is possible.
また、本実施形態に係るフルカラー画像形成装置100によると、各感光体ドラムの表面上における光ビームの副走査方向の位置を精度良く検出することができる光走査装置900を備えているため、各感光体ドラムの表面上(被走査面上)を精度良く走査することが可能となり、結果として高品質の画像を形成することが可能となる。
Further, the full-color
なお、上記実施形態において、前記組として用いられる2つの光検知センサの温度差、例えば、光検知センサ302aと光検知センサ303aの温度差が5℃以上ある場合には、光検知センサ302aの固定用基板と光検知センサ303aの固定用基板を1枚の共通基板としても良い。その際の共通基板は、熱膨張率が1.0×10−5/℃以下の材質であることが好ましい。これにより、例えば、光検知センサの位置の変動、及び2つの光検知センサの相対位置関係の変動、により光ビームの位置の検出精度が低下する、という温度変動による悪影響を抑制することができる。
In the above embodiment, when the temperature difference between the two light detection sensors used as the set, for example, the temperature difference between the
さらに、前記光検知センサをフォトダイオードで構成した場合に、複数の光検知センサ間に電気ノイズが発生するときは、前記固定用基板を非導電性とするのが良い。具体的には、ガラス(熱膨張率:0.5×10−5/℃)、アルミナ(熱膨張率:0.7×10−5/℃)、炭化珪素(熱膨張率:0.4×10−5℃)が好適である。なお、アルミ合金(熱膨張率:2.4×10−5/℃)は、温度変動により検出精度を低下させるおそれがある。 Further, in the case where the light detection sensor is constituted by a photodiode, when the electric noise is generated between the plurality of light detection sensors, the fixing substrate is preferably made non-conductive. Specifically, glass (thermal expansion coefficient: 0.5 × 10 −5 / ° C.), alumina (thermal expansion coefficient: 0.7 × 10 −5 / ° C.), silicon carbide (thermal expansion coefficient: 0.4 × 10 −5 ° C.) is preferred. Aluminum alloy (thermal expansion coefficient: 2.4 × 10 −5 / ° C.) may reduce detection accuracy due to temperature fluctuation.
なお、上記実施形態において、前記光検知センサに代えて、一例として図15に示されるように、dir_sub方向を長手方向とする第1受光部と、dir_sub方向及びdir_main方向のいずれとも異なる方向を長手方向とする第2受光部と、を有する受光素子PD1と、前記第1受光部に平行で第1受光部に隣接する受光部と、前記第2受光部に平行で第2受光部に隣接する受光部と、を有する受光素子PD2とを備える光検出器(PDaとする)を用いても良い。この場合には、光検出器PDaは、受光素子PD1の出力信号に対して電流電圧変換及び電圧増幅を行うアンプ(AMP1)、受光素子PD2の出力信号に対して電流電圧変換及び電圧増幅を行うアンプ(AMP2)、及びAMP1の出力信号とAMP2の出力信号との比較結果を出力する比較器(CMP)を更に備えている。 In the above embodiment, instead of the light detection sensor, as shown in FIG. 15 as an example, the first light receiving unit having the dir_sub direction as the longitudinal direction and the direction different from both the dir_sub direction and the dir_main direction as the longitudinal direction. A light receiving element PD1 having a direction, a light receiving element parallel to the first light receiving part and adjacent to the first light receiving part, and parallel to the second light receiving part and adjacent to the second light receiving part. You may use the photodetector (it is set as PDa) provided with light receiving element PD2 which has a light-receiving part. In this case, the photodetector PDa performs an amplifier (AMP1) that performs current-voltage conversion and voltage amplification on the output signal of the light-receiving element PD1, and performs current-voltage conversion and voltage amplification on the output signal of the light-receiving element PD2. An amplifier (AMP2) and a comparator (CMP) that outputs a comparison result between the output signal of AMP1 and the output signal of AMP2 are further provided.
図15における角度θは、0<θ<90なる条件を満たすように設定することによって所望の機能を発揮させることができるが、30°〜60°の範囲が好適である。図15では、最も好適な角度である45°に設定している。上記角度θが30°よりも小さいと、走査される光ビームに対して後述するの時間T1、T2の差が少なくなり、検出感度が悪くなる(図17参照)。一方、角度θが60°を超えると、dir_main方向の受光面の全幅Dに対するdir_sub方向の検出高さHが小さくなり、必要な検出高さHを確保しようとすると受光面の全幅Dが大きくなり、受光面が画像形成領域内に入り込むという問題や、あるいは走査光学系の有効領域を広く設定する必要があり、走査レンズが長大化してしまうという問題がある。検出高さHと受光面の全幅Dは各々H=1〜3mm、D=5mm以下に設定すれば、上記の問題が発生せず好適である。なお、θ=45°は上記の問題がバランスよく配分されていずれの問題も許容できる範囲におさまり、最も好適である。 The angle θ in FIG. 15 can exhibit a desired function by setting so as to satisfy the condition of 0 <θ <90, but a range of 30 ° to 60 ° is preferable. In FIG. 15, the most suitable angle is set to 45 °. When the angle θ is smaller than 30 °, a difference between times T1 and T2 described later with respect to the scanned light beam is reduced, and detection sensitivity is deteriorated (see FIG. 17). On the other hand, when the angle θ exceeds 60 °, the detection height H in the dir_sub direction with respect to the total width D of the light receiving surface in the dir_main direction decreases, and if the required detection height H is secured, the total width D of the light receiving surface increases. There is a problem that the light receiving surface enters the image forming area, or that an effective area of the scanning optical system needs to be set wide, and the scanning lens becomes long. If the detection height H and the total width D of the light receiving surface are set to H = 1 to 3 mm and D = 5 mm or less, respectively, the above problem does not occur, which is preferable. It should be noted that θ = 45 ° is most preferable because the above problems are distributed in a well-balanced manner and any problem can be allowed.
この場合に、一例として図16(A)に示されるように、光ビームL1と該光ビームL1に対して時間T3だけ遅延した光ビームL2とが上記受光素子PD1及び受光素子PD2に入射すると、一例として図17にAで示されるような信号(CMP比較信号)が比較器から出力される。各受光素子はそれぞれ光ビームが横切る二つの受光部を有しているため、各受光素子からは1つの光ビームあたり2つのパルスを含む信号が出力される。その2つのパルスの時間間隔(T1あるいはT2)は、光ビームが走査される副走査方向の位置に比例する。図16(A)では、各受光素子の上寄りの位置を横切れば2つのパルスの時間間隔は短く、各受光素子の下寄りの位置を横切れば2つのパルスの時間間隔は長くなる。なお、T3は光ビームL1が走査されてから次に光ビームL2が走査されるまでの時間であり、少なくとも受光素子PD1にて光ビームL1が非検出状態になってから、光ビームL2が走査されるように設定されている。これは、受光素子PD1又はPD2の受光部で同時に複数の光ビームが受光されると誤検知の要因となるからである。 In this case, as shown in FIG. 16A as an example, when a light beam L1 and a light beam L2 delayed by a time T3 with respect to the light beam L1 are incident on the light receiving element PD1 and the light receiving element PD2, As an example, a signal (CMP comparison signal) as indicated by A in FIG. 17 is output from the comparator. Since each light receiving element has two light receiving portions that are traversed by the light beam, each light receiving element outputs a signal including two pulses per light beam. The time interval (T1 or T2) between the two pulses is proportional to the position in the sub-scanning direction where the light beam is scanned. In FIG. 16A, the time interval between the two pulses is short if the position above each light receiving element is crossed, and the time interval between the two pulses is long if the position below each light receiving element is crossed. T3 is the time from when the light beam L1 is scanned to the next time when the light beam L2 is scanned. At least after the light beam L1 is not detected by the light receiving element PD1, the light beam L2 is scanned. Is set to be. This is because if a plurality of light beams are simultaneously received by the light receiving portion of the light receiving element PD1 or PD2, it may cause a false detection.
そこで、前記ビーム偏向回路350の副走査方向ずれ検出回路354は、時間T1に基づいて光ビームL1の副走査方向における位置を求め、時間T2に基づいて光ビームL2の副走査方向における位置を求める。更に、副走査方向ずれ検出回路354は、次の(1)式に基づいて、光ビームL1と光ビームL2との間隔ΔPを求める。なお、vは光ビームの走査速度である。
Therefore, the sub-scanning direction
ΔP = v×(T2−T1)/tanθ ……(1) ΔP = v × (T2−T1) / tan θ (1)
そして、駆動信号生成回路356は、副走査方向ずれ検出回路354での検出結果に基づいて、光ビームL1の副走査方向における位置、光ビームL2の副走査方向における位置、及び光ビームL1と光ビームL2との間隔、の少なくともいずれかを補正する駆動信号を生成する。なお、上記(1)式におけるvおよびθは実質的には定数であるため、(T2−T1)の演算結果を用いて光ビームL1と光ビームL2との間隔を補正する駆動信号を生成してもよい。ここでは、駆動信号生成回路356によって液晶偏向素子305に間隔調整量に応じた電気信号を供給する駆動信号生成手段が実現されている。ところで、例えば、記録密度が1200dpiの場合、副走査方向のビーム間隔は約21μmである。
The drive
更に、一例として図16(B)に示されるように、光ビームL1と同一の発光部(便宜上、発光部Xとする)からの光ビームであり光ビームL1とはポリゴンミラー213における異なる偏向反射面で偏向された光ビームL3、及び光ビームL2と同一の発光部(便宜上、発光部Yとする)からの光ビームであり光ビームL2とはポリゴンミラー213における異なる偏向反射面で偏向された光ビームL4を用いても良い。ここでは、光ビームL3は光ビームL2に対して時間T4だけ遅延し、光ビームL4は光ビームL3に対して時間T3´だけ遅延しているものとする。光ビームL3及び光ビームL4が上記受光素子PD1及び受光素子PD2に入射すると、一例として図17にBで示されるような信号(CMP比較信号)が比較器から出力される。この場合に、副走査方向ずれ検出回路354は、時間T1と時間T1´とに基づいて発光部Xからの光ビームの副走査方向における位置を求め、時間T2と時間T2´とに基づいて発光部Yからの光ビームの副走査方向における位置を求めても良い。そして、副走査方向ずれ検出回路354は、例えば次の(2)式に基づいて、発光部Xからの光ビームと発光部Yからの光ビームとの間隔ΔPxyを求めても良い。
Further, as an example, as shown in FIG. 16B, the light beam is from the same light emitting portion (for convenience sake, the light emitting portion X) as the light beam L1, and is different from the light beam L1 by the deflected reflection at the
ΔPxy = v×{(T2−T2´)/2−(T1−T1´)/2}/tanθ …(2) ΔPxy = v × {(T2−T2 ′) / 2− (T1−T1 ′) / 2} / tan θ (2)
これにより、ポリゴンミラー213の面倒れやジターなどに起因する走査誤差成分の影響を少なくすることができる。なお、T4はT3よりも実質的に時間が長く、この間にデータ処理の演算を行っている。
Thereby, it is possible to reduce the influence of the scanning error component due to the surface tilt or jitter of the
また、この場合には、比較器の出力信号を前記各光源制御回路に供給し、主走査方向の同期信号として用いても良い。具体的には、図17におけるT1あるいはT1´を検知してから所定時間後に画像の書き込みを開始しても良い。 In this case, the output signal of the comparator may be supplied to each light source control circuit and used as a synchronization signal in the main scanning direction. Specifically, image writing may be started after a predetermined time from detecting T1 or T1 ′ in FIG.
また、この場合に、3本以上の光ビームが受光素子PD1及び受光素子PD2に入射しても良い。ここでは、光ビームを2本ずつ組み合わせて、各組み合わせごとに上記(1)式に基づいて間隔を算出する。例えば、光ビームが3本のときは3回、4本のときは6回、上記(1)式に基づく演算を行う。 In this case, three or more light beams may be incident on the light receiving element PD1 and the light receiving element PD2. Here, two light beams are combined, and the interval is calculated based on the above equation (1) for each combination. For example, the calculation based on the above equation (1) is performed three times when there are three light beams and six times when there are four light beams.
また、上記実施形態において、前記光検知センサに代えて、一例として図18に示されるように、dir_sub方向を長手方向とする第1受光部と、dir_sub方向及びdir_main方向のいずれとも異なる方向を長手方向とする第2受光部と、を有する受光素子PD1と、前記第1受光部と前記第2受光部との間に配置され、前記第1受光部に平行な辺と前記第2受光部に平行な辺とをそれぞれ一辺とする三角形状の受光部を有する受光素子PD2とを備える光検出器(PDbとする)を用いても良い。この場合には、光検出器PDbは、前記光検出器PDaと同様に、受光素子PD1の出力信号に対して電流電圧変換及び電圧増幅を行うアンプ(AMP1)、受光素子PD2の出力信号に対して電流電圧変換及び電圧増幅を行うアンプ(AMP2)、及びAMP1の出力信号とAMP2の出力信号との比較結果を出力する比較器(CMP)を更に備えている。 In the above embodiment, instead of the light detection sensor, as shown in FIG. 18 as an example, the first light receiving unit having the dir_sub direction as the longitudinal direction and the direction different from both the dir_sub direction and the dir_main direction as the longitudinal direction. A light-receiving element PD1 having a second light-receiving portion in a direction, and disposed between the first light-receiving portion and the second light-receiving portion, and a side parallel to the first light-receiving portion and the second light-receiving portion. You may use the photodetector (it is set as PDb) provided with light receiving element PD2 which has a triangle-shaped light-receiving part which makes a parallel edge | side each one side. In this case, the photodetector PDb, like the photodetector PDa, an amplifier (AMP1) that performs current-voltage conversion and voltage amplification on the output signal of the light receiving element PD1, and the output signal of the light receiving element PD2. And an amplifier (AMP2) that performs current-voltage conversion and voltage amplification, and a comparator (CMP) that outputs a comparison result between the output signal of AMP1 and the output signal of AMP2.
この場合に、一例として図19(A)に示されるように、前記光ビームL1及び光ビームL2が受光素子PD1及び受光素子PD2に入射すると、一例として図20にAで示されるような信号(CMP比較信号)が比較器から出力される。また、一例として図19(B)に示されるように、前記光ビームL3及び光ビームL4が受光素子PD1及び受光素子PD2に入射すると、一例として図20にBで示されるような信号(CMP比較信号)が比較器から出力される。そして、副走査方向ずれ検出回路354では、前記光検出器PDaのときと同様にして、各光ビームの副走査方向の位置及び間隔が求められる。
In this case, as shown in FIG. 19A as an example, when the light beam L1 and the light beam L2 enter the light receiving element PD1 and the light receiving element PD2, as shown in FIG. CMP comparison signal) is output from the comparator. As an example, as shown in FIG. 19B, when the light beam L3 and the light beam L4 are incident on the light receiving element PD1 and the light receiving element PD2, as shown in FIG. Signal) is output from the comparator. Then, in the sub-scanning direction
また、上記実施形態において、画像形成領域内での光量と光検知センサで必要な光量とが異なる場合には、各光源制御回路は、画像形成領域に向かう光ビームの光量と光検知センサに向かう光ビームの光量とがいずれも所望の光量となるように調整しても良い。これにより、光ビームの副走査方向の位置の検出精度を向上させることができる。 In the above embodiment, when the amount of light in the image forming region and the amount of light necessary for the light detection sensor are different, each light source control circuit goes to the light amount of the light beam toward the image forming region and the light detection sensor. You may adjust so that all the light quantity of a light beam may turn into a desired light quantity. Thereby, the detection accuracy of the position of the light beam in the sub-scanning direction can be improved.
また、上記実施形態において、前記ハーフミラーに代えて、前記光検知センサを走査する光ビームの光路上に、該光ビームを光検知センサに向かう方向に反射する全反射ミラーを設けても良い。これにより、光検知センサで検知される光ビームの光量ロスを低減することができる。 Moreover, in the said embodiment, it may replace with the said half mirror and may provide the total reflection mirror which reflects this light beam in the direction which goes to a light detection sensor on the optical path of the light beam which scans the said light detection sensor. Thereby, the light quantity loss of the light beam detected by the light detection sensor can be reduced.
また、上記実施形態において、複雑な走査線の曲がりが発生する場合や、各色毎に走査線の曲がりが相対的に異なる場合には、画像形成領域の両端のみではなく、画像形成領域内に向かう光ビームの一部を検知する光検知センサを更に設けても良い。 Further, in the above-described embodiment, when a complicated scan line curve occurs or when the scan line curve is relatively different for each color, the scan line goes not only to both ends of the image formation area but also to the image formation area. A light detection sensor that detects a part of the light beam may be further provided.
また、上記実施形態において、前記液晶変更素子305に代えて、光源ユニットから対応する感光体ドラムに至る光路上に配置された少なくとも一つの光学素子(例えば、走査レンズあるいはミラー)の姿勢を調整する姿勢調整機構を用いても良い。この場合には、前記駆動信号生成回路356は、前記副走査方向ずれ検出回路354での検出結果に基づいて、姿勢調整機構を駆動する駆動信号を生成することとなる。これにより、光ビームの副走査方向の位置及び2つの光ビームにおける副走査方向の間隔を補正することが可能である。
In the above embodiment, instead of the liquid
また、上記実施形態では、画像形成装置としてフルカラー画像形成装置100の場合について説明したが、これに限らず、例えばモノクロのレーザプリンタのように、1色の画像形成装置であっても良い。
In the above embodiment, the case of the full-color
100…フルカラー画像形成装置(多色画像形成装置)、213…ポリゴンミラー(偏向手段)、250a〜250d…光源ユニット、302a〜302d…光検知センサ(光ビーム検知手段)、303a〜303d…光検知センサ(光ビーム検知手段)、354…副走査方向ずれ検出回路(位置検出手段)、356…駆動信号生成回路(駆動信号生成手段)、900…光走査装置、901a〜901d…感光体ドラム(走査対象物)、902a〜902d…帯電チャージャ(転写装置の一部)、903a〜903d…現像ローラ(転写装置の一部)、904a〜904d…トナーカートリッジ(転写装置の一部)、910…定着ローラ(転写装置の一部)、913…転写チャージャ(転写装置の一部)。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
二次元的に配列された複数の光源を有する光源ユニットと;
前記光源ユニットからの複数の光ビームを偏向する偏向手段と;
前記複数の光源のうち、主走査方向に対応する方向と異なる第1の方向に並ぶ光源と、主走査方向に対応する方向及び前記第1の方向のいずれとも異なる第2の方向に並ぶ光源と、を含む複数の光源から出射され、前記偏向手段にて偏向された複数の光ビームを検知する光ビーム検知手段と;を備える光走査装置。 An optical scanning device that scans a surface to be scanned with light,
A light source unit having a plurality of light sources arranged two-dimensionally;
Deflecting means for deflecting a plurality of light beams from the light source unit;
A light source arranged in a first direction different from a direction corresponding to the main scanning direction, and a light source arranged in a second direction different from both the direction corresponding to the main scanning direction and the first direction, among the plurality of light sources. And a light beam detecting means for detecting a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources and deflected by the deflecting means.
前記少なくとも1つの走査対象物に対して画像情報が含まれる光を走査し、前記走査対象物上に像を形成する少なくとも1つの請求項1〜11のいずれか一項に記載の光走査装置と;
前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と;を備える画像形成装置。 At least one scan object;
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 11, wherein the at least one scanning object is scanned with light including image information, and an image is formed on the scanning object. ;
An image forming apparatus comprising: a transfer device that transfers an image formed on the scan target to the transfer target.
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