JP2007164043A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で倍率およびサイドレジを検知しカラーレジずれを補正する光走査装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】ＳＯＳセンサ２１でレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫが主走査方向に離間したビーム中の特定のビームについて検出時間を測定することによってレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫの主走査方向における倍率と、書き出し開始の位置とを検知する。従来では複数のセンサを用いて行っていた書き出し位置補正／倍率補正をＳＯＳセンサ２１にて行うことができるので、部品点数の削減／コストダウンが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次元配列された単一の光源から射出した複数の光ビームを単一の偏向器により偏向したのち、光路を分離して複数の感光体をそれぞれ複数の光ビームで走査露光する光走査装置、およびこの光走査装置を用いた画像形成装置に関する。

近年、感光体ドラム等の潜像担持体をレーザビームで走査露光することによりカラー画像を形成（印刷）する電子写真複写機やレーザープリンタ等の多色画像形成装置が急速に普及している。カラー画像の形成は、印刷の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｋ）の４つの色を感光体ドラム上で重ね合わせることで実現できるが、白黒の画像形成装置と比べて処理時間が長くかかり、生産性が悪いという問題があった。このため、複数の感光体ドラムを備えたタンデム方式の多色画像形成装置が考案されている。

タンデム方式の多色画像形成装置では、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色毎に分解された画像データに基づく複数のレーザビームで、各々対応する感光体ドラムを露光した後、現像して同一の記録媒体上に重ねあわせて転写する。すなわち、各色の画像を同時に形成するので、生産性を大幅に向上させることができる。

しかしながら、タンデム方式の多色画像形成装置は、各色の画像に対応する各レーザビームの光学特性のばらつきにより、各色の画像を重ね合わせる際に位置ずれが生じ易い。このため、各色の画像が同一位置で重ね合うように位置合わせを行わなければ、印字画像の品位を保つことができない。この位置合わせに必要な項目としては、主走査方向の走査線の書き出し位置（サイドレジ）、主走査方向の走査線の書き終わり位置または印字幅（倍率）、などの項目が挙げられる。この位置合わせが正確に行われて初めて、高品位なカラー画像を形成できる。

複数のレーザ光をセンサで検知し、時間差でレジ合わせや倍率調整をする構成が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

図５に示すように特許文献１の例では２つのレーザーユニット１０２、１０３から出力されるレーザー光をポリゴンミラー１０１によって偏向し、感光ドラム１０４上に記録画像を形成する。このとき、２つのレーザー光の感光ドラム１０４上での間隔は、２つのレーザー光がビーム検知基板１０５、１０６によって検知される時間差に対応している。この時間差が所定の値になるように、モーター１０９を駆動させてレーザーユニット取付板１１０を移動させる。上記の例ではレーザユニット２基に対してセンサ（検知基板）も２基用いており、レーザの数が増えればセンサもそれだけ必要となり、コスト上昇に繋がる問題がある。

また特許文献２の例では各色のレーザビームの主走査方向の画像書出しタイミングを規定するラインシンク信号の発生タイミングを、Ｋ色の検知信号ＳＯＳ（Ｋ）からの時間間隔（経過時間）を示すラインシンク設定データとして設定する。このとき、Ｍ、Ｃ色のラインシンク信号が、Ｋ、Ｙ色のラインシンク信号に対して、回転多面鏡の１８０度回転分（６反射面分）遅れて発生するように設定する。Ｋ色の検知信号ＳＯＳ（Ｋ）と、他の色の検知信号ＳＯＳ（Ｙ）、ＥＯＳ（Ｍ）、ＥＯＳ（Ｃ）との時間間隔をそれぞれ測定し、時間間隔に変動があった場合には、その変化量（各インターバルカウント値の変化量）に基づいて、各色のラインシンク設定データを修正し、主走査方向の書出し位置を維持する。この場合も複数のセンサを用いており、色数が増えればコスト上昇の原因となる。

本発明の目的は、複数のセンサを用いずに高精度な書き出し位置補正、カラーレジ合わせを行うことのできる光走査装置および画像形成装置を提供することである。
特開平７−２８１１１２号公報 特開２００１−１２１７３９号公報

本発明は上記事実を考慮し、簡単な構成でカラーレジずれを補正する光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の光走査装置は、複数の感光体と、２次元に配列された複数の発光点を備えた光源と、前記光源より発せられた複数のビーム光を複数の感光体の各々に向かう複数の経路に分岐し前記複数の感光体を同時に走査露光して画像形成する光学系と、前記複数のビーム光が導かれる共通の検知器を有し、前記複数のビーム光の同期を検知する同期検知手段と、を備え、前記同期検知手段にて検知した、各ビーム光の主走査方向に離間した前記ビーム光の時間間隔に応じて画像倍率と画像書き出し位置の少なくとも一方を補正することを特徴とする。

上記構成の発明では、各ビーム光の主走査方向に離間したビームの時間間隔を１個のセンサで検出することにより、複数のセンサを用いずに高精度な書き出し位置補正、カラーレジ合わせを行うことができる。

請求項２に記載の画像形成装置は、複数の感光体と、２次元に配列された複数の発光点を備えた光源と、前記光源より発せられた複数のビーム光を複数の感光体の各々に向かう複数の経路に分岐し前記複数の感光体を同時に走査露光して画像形成する光学系と、前記複数のビーム光が導かれる共通の検知器を有し、前記複数のビーム光の同期を検知する同期検知手段と、画像倍率を補正する倍率補正手段と、画像書き出し位置を補正する位置補正手段と、を備え、各ビーム光ごとに前記同期検知手段にて検知した、主走査方向に離間した前記ビーム光の時間間隔に応じて、各ビーム光ごとの画像倍率と画像書き出し位置を補正して色合わせを行うことを特徴とする
上記構成の発明では、各ビーム光の主走査方向に離間したビームの時間間隔を１個のセンサで検出することにより、複数のセンサを用いずに高精度な書き出し位置補正、カラーレジ合わせを行うことができる。

請求項３に記載の画像形成装置は、前記複数のビーム光中に設けられた所定の基準ビーム光と、前記各ビーム光内で主走査方向に離間した特定の前記ビーム光との時間間隔に応じて、各ビーム光ごとの感光体上での画像書き出し位置を補正することを特徴とする。

上記構成の発明では、各ビーム光の主走査方向に離間したビームの時間間隔を１個のセンサで検出することにより、複数のセンサを用いずに高精度な書き出し位置補正を行うことができる。

請求項４に記載の画像形成装置は、前記各ビーム光内で主走査方向に離間した前記ビーム光中の特定の二つのビーム光の時間間隔に応じて、各ビーム光ごとの感光体上での画像書き出し位置を補正することを特徴とする。

上記構成の発明では、各ビーム光の主走査方向に離間したビームの時間間隔を１個のセンサで検出することにより、複数のセンサを用いずに高精度な書き出し位置補正を行うことができる。

本発明は上記構成としたので、簡単な構成でカラーレジずれを補正する光走査装置および画像形成装置とすることができた。

＜基本構成＞
図１には、本発明の第１実施形態に係る光走査装置が示されている。

図１に示すように、カラーレーザープリンタに備えられた光走査装置１０は、４本の被走査体としての感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにそれぞれ光束群としてのレーザービーム群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図示しない転写ベルトに転写される。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。

光走査装置１０は、光源１４、偏向前光学系１６、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群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを射出して走査光学系において各レーザービーム群を分離して４本の感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに結像走査させる。なお、光走査装置のポリゴンミラー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から発せられたレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは偏向前光学系１６を通過してポリゴンミラー１８を含む走査光学系２０に入射する。レーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは回転するポリゴンミラー１８にて偏向され、平面ミラー３４Ｙ〜３４Ｋ、３６Ｙ〜３６Ｋにて反射されトロイダルレンズ３２Ｙ〜３２Ｋにて主走査方向の線速度を補正されたのち感光体１０Ｙ〜１０Ｋ上に結像する。

このとき、ポリゴンミラー１８の回転によって主走査方向に走査されるレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫの、露光開始（ＳＯＳ）を検出するために、主走査方向開始側に走査範囲から外れた箇所でビームを検出するＳＯＳセンサ２１を設ける。

本実施形態では平面ミラー３６Ｙ〜３６Ｋにて反射されトロイダルレンズ３２Ｙ〜３２Ｋを透過したのち、すなわち感光体１０Ｙ〜１０Ｋへ向かうビームの走査開始側端をミラー２３Ｙ〜２３Ｋで一個のＳＯＳセンサ２１に導き、走査露光開始を検出する。

ここで、ＳＯＳセンサ２１ではレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫが主走査方向に離間したビーム中の特定のビームについて検出時間を測定することによってレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫの主走査方向における倍率と、書き出し開始の位置とを検知することができる。

すなわち、従来では複数のセンサを用いて行っていた書き出し位置補正／倍率補正をＳＯＳセンサ２１にて行うことができるので、部品点数の削減／コストダウンが可能となる。
＜個別レンズ前検出＞
図２には、本発明の第２実施形態に係る光走査装置が示されている。

図２に示すように、ポリゴンミラー１８の回転によって主走査方向に走査されるレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫの、露光開始（ＳＯＳ）を検出するために、主走査方向開始側に走査範囲から外れた箇所でビームを検出するＳＯＳセンサ２１を設ける点は第１実施形態と同様である。

本実施形態ではレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫが各色ごとに分岐する前、ポリゴンミラー１８／非球面レンズ２８の直後にミラー２３を配置し、ＳＯＳセンサ２１に導き、走査露光開始を検出する。

これにより本実施形態ではＳＯＳセンサ２１はレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫが各色ごとに分岐した後の平面ミラー３４Ｙ〜３４Ｋ、３６Ｙ〜３６Ｋ、トロイダルレンズ３２Ｙ〜３２Ｋの影響を受けずに偏向直後の位置でビーム位置を検出する。

このため本実施形態のＳＯＳセンサ２１は、例えば光源１４における発光点の配列誤差など、ポリゴンミラー１８よりも上流側に起因するズレの検出に特化した構成となっている。これにより平面ミラー３４Ｙ〜３４Ｋ、３６Ｙ〜３６Ｋ、トロイダルレンズ３２Ｙ〜３２Ｋに起因するズレの検出を行うことはできないが、これらの影響を受けずポリゴンミラー１８よりも上流側に起因するズレのみを検出することができる。
＜各色ビーム２本による検出＞
図３には、本発明の第３実施形態に係る光源が示されている。

図３（ａ）に示すように、各色ごとのレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを射出する光源１４上の発光点が副走査方向にＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙと並んでいるとき、それぞれ２個ずつ検知ビームを決め、その２個の間隔、および各色ごとの間隔によって倍率と書き出し位置とを補正することができる。

例として図３（ｂ）のようにＢＫ１の検出開始を基準とし、ここからＢＫ２の検出開始までの時間（ＴＫ２）を測定し、Ｋ色における主走査方向の倍率を補正するデータとすることができる。

すなわち図３（ｃ）のように基準であるＴ０からＢＫ２の検出開始までの時間（ＴＫ２）によりＫ色中の２点間の時間差ΔＫが解るため、Ｋ色画像中の主走査方向の倍率を補正するデータとすることができる。

次にＴ０からＢＣ１の検出開始までの経過時間（ＴＣ１）を測定し、Ｃ色におけるＫ色との書き出し開始位置ズレを補正するデータとすることができる。すなわちＴＣ１をＫ色からＣ色までのディレイ時間として、これを所定の値と比較して長ければ書き出し開始位置が遅れ（Ｘマージン過大）、短ければ早すぎ（Ｘマージン過小）であるので、画像露光時にこれを補正すればＫ色の書き出し開始位置に対してＣ色の書き出し開始位置を合わせることができる。

またＴ０からＢＣ２の検出開始までの経過時間（ＴＣ２）を測定し、Ｃ色における主走査方向の倍率を補正するデータとすることができる。すなわち基準であるＴ０からＢＣ２の検出開始までの時間（ＴＣ２）によりＣ色中の２点間の時間差ΔＣが解るので、Ｋ色で求めた倍率に合わせるためΔＣ／ΔＫを、Ｃ色の主走査方向の倍率を補正するデータとすることができる。

同様にＴ０からＢＭ１の検出開始までの経過時間（ＴＭ１）を測定し、Ｍ色におけるＫ色との書き出し開始位置ズレを補正するデータとすることができる。またＴ０からＢＭ２の検出開始までの経過時間（ＴＭ２）を測定し、Ｍ色における主走査方向の倍率を補正するデータとすることができる。

さらにＴ０からＢＹ１の検出開始までの経過時間（ＴＹ１）を測定し、Ｙ色におけるＫ色との書き出し開始位置ズレを補正するデータとすることができる。またＴ０からＢＹ２の検出開始までの経過時間（ＴＹ２）を測定し、Ｙ色における主走査方向の倍率を補正するデータとすることができる。
＜基準と各色ビーム１本による検出＞
図４には、本発明の第４実施形態に係る光源が示されている。

図４（ａ）に示すように、各色ごとのレーザービーム群ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを射出する光源１４上の発光点が副走査方向にＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙと並んでいるとき、最初に書き込みを行うＫの１点を基準ビームとし、それぞれ１個ずつ検知ビームを決め、基準ビームからそれぞれの検知ビームまでの間隔によって倍率と書き出し位置とを補正することができる。

例として図４（ｂ）のように基準ビームＢｒから検知ビームＢＫ０の検出開始までの時間（ＴＫ０）を測定し、基準ビームＢｒから検知ビームＢＫ０までの距離Ｋと比較することでＫ色における主走査方向の倍率を補正するデータとすることができる。

すなわち図４（ｃ）のように、基準であるＴ０からＢＫ０の検出開始までの時間（ＴＫ０）によりＫ色中の基準ビームＢｒ検知から検知ビームＢＫ０検知までの時間差ΔＫが解るため、既知の値である基準ビームＢｒから検知ビームＢＫ０までの距離Ｋと比較することで、Ｋ色画像中の主走査方向の倍率を補正するデータとすることができる。

次にＴ０からＢＣ０の検出開始時間ＴＣ０までの経過時間（ΔＣ）を測定し、Ｃ色におけるＫ色との書き出し開始位置ズレを補正するデータとすることができる。すなわちＴＣ０をＫ色からＣ色までのディレイ時間として、これを既知の値であるDerayＣの値と比較して長ければ書き出し開始位置が遅れ（Ｘマージン過大）、短ければ早すぎ（Ｘマージン過小）であるので、画像露光時にこれを補正すればＫ色の書き出し開始位置に対してＣ色の書き出し開始位置を合わせることができる。

また、Ｋ色における主走査方向の倍率補正データと突き合わせることによってＣ色の主走査方向倍率を補正するデータとすることができる。Ｋ色は書き出し位置基準であるため倍率のみを補正すればよく、この倍率を係数としてΔＣの値が適正なものであるかを判断し、適正値から乖離していれば書き出し位置を補正することで正しく色レジを行うことができる。つまり（ΔＣ−DerayＣ）／（ΔＫ−Ｋ）を求めることによってＣ色の書き出し位置補正、および倍率補正のデータとすることができる。

同様にＴ０からＢＭ０の検出開始時間ＴＭ０までの経過時間（ΔＭ）を測定し、Ｍ色におけるＫ色との書き出し開始位置ズレを補正するデータとすることができる。すなわちＴＭ０をＫ色からＭ色までのディレイ時間として、これを既知の値であるDerayＭの値と比較して長ければ書き出し開始位置が遅れ（Ｘマージン過大）、短ければ早すぎ（Ｘマージン過小）であるので、画像露光時にこれを補正すればＫ色の書き出し開始位置に対してＭ色の書き出し開始位置を合わせることができる。

また、Ｋ色における主走査方向の倍率補正データと突き合わせることによってＭ色の主走査方向倍率を補正するデータとすることができる。Ｋ色は書き出し位置基準であるため倍率のみを補正すればよく、この倍率を係数としてΔＭの値が適正なものであるかを判断し、適正値から乖離していれば書き出し位置を補正することで正しく色レジを行うことができる。つまり（ΔＭ−DerayＭ）／（ΔＫ−Ｋ）を求めることによってＭ色の書き出し位置補正、および倍率補正のデータとすることができる。

さらにＴ０からＢＹ０の検出開始時間ＴＹ０までの経過時間（ΔＹ）を測定し、Ｙ色におけるＫ色との書き出し開始位置ズレを補正するデータとすることができる。すなわちＴＹ０をＫ色からＹ色までのディレイ時間として、これを既知の値であるDerayＹの値と比較して長ければ書き出し開始位置が遅れ（Ｘマージン過大）、短ければ早すぎ（Ｘマージン過小）であるので、画像露光時にこれを補正すればＫ色の書き出し開始位置に対してＹ色の書き出し開始位置を合わせることができる。

また、Ｋ色における主走査方向の倍率補正データと突き合わせることによってＹ色の主走査方向倍率を補正するデータとすることができる。Ｋ色は書き出し位置基準であるため倍率のみを補正すればよく、この倍率を係数としてΔＹの値が適正なものであるかを判断し、適正値から乖離していれば書き出し位置を補正することで正しく色レジを行うことができる。つまり（ΔＹ−DerayＹ）／（ΔＫ−Ｋ）を求めることによってＹ色の書き出し位置補正、および倍率補正のデータとすることができる。

本発明は上記の構成としたので、１個のＳＯＳセンサで各色画像の書き出し位置および主走査方向の倍率を補正することができ、簡単な構成で主走査方向の色ズレを補正することができる。
＜その他＞
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、４色フルカラープリンタへの応用であるが、これに限定されず例えば３色以下のプリンタでも良いし、５色以上であっても良い。

また、本発明における画像記録とは、記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、工業目的に用いられる画像記録全般に対しても本発明を利用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るビーム検出を示す図である。 本発明の第４実施形態に係るビーム検出を示す図である。 従来の光走査装置を示す図である。

符号の説明

１０ 光走査装置
１２ 感光体（被走査体）
１４ 光源
１６ 偏向前光学系
１８ ポリゴンミラー（偏向手段）
２０ 走査光学系
２１ ＳＯＳセンサ
２２ カップリングレンズ
２８ 非球面レンズ（第１走査光学系）
３２ トロイダルレンズ（第２走査光学系）
３４Ｙ 第１平面ミラーＹ
３４Ｍ 第１平面ミラーＭ
３４Ｃ 第１平面ミラーＣ
３４Ｋ 第１平面ミラーＤ
３６Ｙ 第２平面ミラーＹ
３６Ｍ 第２平面ミラーＭ
３６Ｃ 第２平面ミラーＣ
３６Ｋ 第２平面ミラーＤ

Claims (4)

1. 複数の感光体と、
   ２次元に配列された複数の発光点を備えた光源と、
   前記光源より発せられた複数のビーム光を複数の感光体の各々に向かう複数の経路に分岐し前記複数の感光体を同時に走査露光して画像形成する光学系と、
   前記複数のビーム光が導かれる共通の検知器を有し、前記複数のビーム光の同期を検知する同期検知手段と、
   を備え、
   前記同期検知手段にて検知した、各ビーム光の主走査方向に離間した前記ビーム光の時間間隔に応じて画像倍率と画像書き出し位置の少なくとも一方を補正することを特徴とする光走査装置。
   
2. 複数の感光体と、
   ２次元に配列された複数の発光点を備えた光源と、
   前記光源より発せられた複数のビーム光を複数の感光体の各々に向かう複数の経路に分岐し前記複数の感光体を同時に走査露光して画像形成する光学系と、
   前記複数のビーム光が導かれる共通の検知器を有し、前記複数のビーム光の同期を検知する同期検知手段と、
   画像倍率を補正する倍率補正手段と、
   画像書き出し位置を補正する位置補正手段と、
   を備え、
   各ビーム光ごとに前記同期検知手段にて検知した、主走査方向に離間した前記ビーム光の時間間隔に応じて、各ビーム光ごとの画像倍率と画像書き出し位置を補正して色合わせを行うことを特徴とする画像形成装置。
   
3. 前記複数のビーム光中に設けられた所定の基準ビーム光と、前記各ビーム光内で主走査方向に離間した特定の前記ビーム光との時間間隔に応じて、各ビーム光ごとの感光体上での画像書き出し位置を補正することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
   
4. 前記各ビーム光内で主走査方向に離間した前記ビーム光中の特定の二つのビーム光の時間間隔に応じて、各ビーム光ごとの感光体上での画像書き出し位置を補正することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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