JP2007206269A - ビーム走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度なビーム走査を簡単な構造で行わせることを可能とする。
【解決手段】ポリゴン・ミラー５の回転位置を検知する回転位置検知装置９を設け、光源制御部３は、検知した回転位置に基づき特定の反射面５ａ，５ｃ，５ｅで光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせるようレーザー・ダイオード１３を制御可能であるため、特定の反射面５ａ，５ｃ，５ｅを優先的に使用することが可能となることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポリゴン・用いたビーム走査装置及び画像形成装置に関する。

従来、レーザー・プリンタ等の画像形成装置では、そのビーム走査装置にポリゴン・ミラーを組み込んだものがある。このビーム走査装置は、レーザ発光部等の光源から出力された光ビームを、シリンダ・レンズ、ポリゴン・ミラー 、走査レンズ等から構成される走査光学系により、ビーム・スポットとして被走査面上に結像させ、このビーム・スポットを、ポリゴン・ミラー の回転を介して被走査面上を主走査方向へ等速走査させるものである。

かかるポリゴン・ミラーを組み込んだビーム走査装置により走査の高速化を図ることができる。

しかし、製造誤差に基づくポリゴン・ミラーの面倒れにより、ポリゴン面数を周期とするジッタが画像の副走査方向に現れ易かった。この問題は、ポリゴン・ミラーの反射面の角度を高精度で管理することにより解決することができる。反面、この高精度の管理が、ポリゴン・ミラーの歩留まり低下やコストアップを招くことになる。

これに対し、特許文献１に記載の従来技術が存在する。この技術は、ポリゴン・ミラーの特定の反射面を用いた走査ラインについて、予め設定した期間又は時間、その副走査方向の位置を検出し、走査ラインを副走査書込位置に一致させるように調整することを可能にしたものである。

かかる従来技術によれば、走査ラインについて副走査方向の位置を検出し、副走査書込位置に一致させる調整を、装置に組み込んだモータなどにより平行平面板を駆動して行わせるため、装置が複雑で大型化するという問題がある。

特許３５９５４１３号公報

解決しようとする問題点は、走査ラインについて副走査方向の位置を検出し、副走査書込位置に一致させる調整をモータなどにより行わせるため、装置が複雑で大型化する点である。

本発明は、高精度なビーム走査を簡単な構造で行わせるため、ポリゴン・ミラーの回転位置を検知する回転位置検知装置を設け、光源制御部は、検知した回転位置に基づき特定の反射面で光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせるよう前記光源を制御可能であることを最も主要な特徴とする。

本発明は、ポリゴン・ミラーの回転位置を検知する回転位置検知装置を設け、光源制御部は、検知した回転位置に基づき特定の反射面で光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせるよう前記光源を制御可能であるため、特定の反射面を優先的に使用することが可能となる。このため、高精度なビーム走査を簡単な構造で行わせることが可能となる。

高精度なビーム走査を簡単な構造で行わせるという目的を、回転位置検知装置及び光源制御部により実現した。

［ビーム走査装置］
図１は、本発明の実施例を適用したビーム走査装置の概略構成図である。

図１のように、ビーム走査装置１は、光源制御部３とポリゴン・ミラー５と感光体ドラム７とに加えて、回転位置検知装置９を備えている。なお、図１では、走査レンズ等を省略している。

光源制御部３は、制御ＩＣで構成されたレーザー・ダイオード制御部１１により制御される光源としてレーザー・ダイオード１３を備えている。従って、画像信号に基づき光変調された光ビームがレーザー・ダイオード１３からポリゴン・ミラー５に照射される構成となっている。

ポリゴン・ミラー５は、光源であるレーザー・ダイオード１３から出力される光ビームを主走査方向に偏向するものであり、多角形として本実施例では例えば６角形に形成され、回転方向複数として６個の反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆが形成されている。なお、ポリゴン・ミラー５は、その他の多角形、例えば８角形などに形成することもできる。
ポリゴン・ミラー５は、回転部１５に支持され、駆動部であるポリゴン・モータ１７による回転部１５の回転駆動によりポリゴン・ミラー５が回転駆動される構成となっている。
感光体ドラム７は、モータ等により副走査方向へ回転駆動されている。ポリゴン・ミラー５で反射された光ビームがビーム・スポットとして感光体ドラム７の被走査面上に結像され、このビーム・スポットが、ポリゴン・ミラー５の回転を介して被走査面上を主走査方向へ等速走査され、画像情報が潜像として書き込まれる。
回転位置検出装置９は、ポリゴン・ミラー５の回転位置を検知するものであり、ポリゴン・ミラー５側に設けられたマーク１９とこのマーク１９を検出するマーク検出センサ２１とを備えている。マーク１９は、ポリゴン・ミラー５と一体に回転する回転部１５の側面に形成され、周囲と異なる反射率を有している。マーク１９は、６個の反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの任意の一つである例えば反射面５ａに対応して設けられている。従って、回転位置検出装置９は、ポリゴン・ミラー５が回転するとき、マーク検出センサ２１がマーク１９を検知することでポリゴン・ミラー５の１回転毎に１個の信号を出力し、反射面５ａの位置を検知することができる。
回転位置検出装置９に関連して主走査基準位置検出センサとしてフォト・センサ（ＢＤセンサ）２３が設けられている。フォト・センサ２３は、感光体ドラム７の書き込み領域に応じた焦点範囲を僅かに外れた位置に配置され、ビーム・スポットが入射されると各反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ毎の走査につき１回、１走査の基準信号として信号を出力する。
図２は、ビーム走査装置のブロック図である。
図２のように、光源制御部３は、さらにＢＤ信号カウンタ２５及び印刷タイミング制御部２７を備えている。

ＢＤ信号カウンタ２５は、マーク検出センサ２１及びフォト・センサ２３から信号入力を受け、特定の反射面、例えば反射面５ａを基準とし、反射面毎の番号をカウントする。カウントの具体例は、図３により後述する。

印刷タイミング制御部２７は、ＢＤ信号カウンタ２５からカウント信号を入力すると共に画像入力部２９から画像信号が入力されるようになっている。印刷タイミング制御部２７は、検知した回転位置に基づき特定の反射面で光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせるようレーザー・ダイオード１３を制御可能としている。
検知した回転位置に基づきとは、本実施例において検知した反射面５ａの位置を基準とすることを意味している。
特定の反射面とは、反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの中で相対的に面精度の良い、例えば奇数番目の反射面５ａ，５ｃ，５ｅか偶数番目の反射面５ｂ，５ｄ，５ｆの何れかの組み合わせを選択し、特定の反射面を１個置きに選択することを意味している。面精度の良い特定の反射面は、例えば測定治具により予め測定され、記憶部に記憶されている。特定の反射面は、１個置きに限らず、検知された反射面の位置を基準とする限り任意である。

特定の反射面での光ビームの出力とは、印刷タイミング制御部２７がＢＤ信号カウンタ２５及び画像入力部２９から画像信号を入力し、特定の反射面に画像信号を順次割り当てるようにレーザー・ダイオード１３を制御することを意味する。例えば、奇数番目の反射面５ａ，５ｃ，５ｅにのみ出力し、偶数番目の反射面５ｂ，５ｄ，５ｆに出力されるべき画像信号は、偶数番目の反射面５ｂ，５ｄ，５ｆをパスして次の奇数番目の反射面５ａ，５ｃ，５ｅに出力させる。この出力は、反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ全面を使用する場合と同周波数である行われる。

特定の反射面に出力して画像形成する場合、本実施例のビーム走査装置１を適用した画像形成装置は、シートである記録紙の搬送速度を、前記反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの特定個数に応じて制御することができる。
例えば、反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの全面を使用して画像形成する場合に対して、１個置きの奇数番目の反射面５ａ，５ｃ，５ｅにのみ出力して画像形成する場合は、画像が副走査方向に２倍に伸びてしまうため、印刷出力時の記録紙搬送速度をすべて半分にする。印刷速度は遅くなるが、ポリゴン・ミラー５の面倒れによる影響が少なく、高画質を求めることができる。

逆に、記録紙搬送速度は変更せず、光源制御部３が、反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの特定個数に応じて光ビームの出力速度を制御し、ポリゴン・モータ５が、反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの特定個数に応じてポリゴン・ミラー５の回転数を制御する構成にすることもできる。

例えば、奇数番目の反射面５ａ，５ｃ，５ｅにのみ出力して画像形成する場合は、ポリゴン・モータ５の回転数を２倍とし、レーザー・ダイオード１３の動作周波数も倍にする。これにより、同様に高画質を求めることができる。

本実施例のビーム走査装置の光源制御部３は、前記検知した回転位置に基づき特定モードと非特定モードとを選択可能となっている。
特定モードとは、前記のように特定の反射面、例えば反射面５ａ，５ｃ，５ｅ又は反射面５ｂ，５ｄ，５ｆで光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせるモードである。非特定モードとは、全反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆで光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせるモードである。この選択は、画像形成装置のタッチ・パネル操作による高画質モードへの切り替え、或いは厚紙・ＯＨＰモードへの切り替えなどにより行われる。厚紙やＯＨＰに印刷する場合、トナーを溶着させるために薄紙よりも熱量が必要であり、用紙の排出速度を遅くして熱量を増やす方法がある。同手法を応用して、高画質を得ることができる。但し、選択を行なうことなく、常時特定モードを行わせることもできる。

図３は、反射面毎の番号のカウントを示す波形図及びカウント番号表であり、（ａ）は、フォト・センサ２３による出力波形、（ｂ）は、マーク検出センサ２１の出力波形、（ｃ）は、カウント番号である。

図３のように、（ａ）は、フォト・センサ２３により、前記のように各反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ毎の走査につき１回、１走査の基準信号として出力されたものである。（ｂ）は、前記のようにポリゴン・ミラー５の１回転毎に１個の信号を出力し、反射面５ａの位置を検知するものとして出力されたものである。

これら（ａ）（ｂ）の各信号から、反射面５ａにつき０番が付され、この反射面５ａを基準として各反射面５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆが順次カウントされ、１〜５の番号が付される。

この０〜５の番号により各反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの回転位置が特定されるから、予め特定され記憶されている相対的に面精度の良い反射面、例えば奇数番目の反射面５ａ，５ｃ，５ｅにのみ信号を出力してビーム・スポットを走査し、高画質を得ることができる。

［面倒れ測定］
図４は、ポリゴン・ミラー５の面倒れを予め測定治具により測定する場合のフロー・チャートである。
測定開始により、ステップＳ１が実行されると、「ポリゴン・モータ回転」の処理が行われる。この処理により、図１のポリゴン・モータ１７が駆動され、回転部１５の回転を介してポリゴン・モータ１７が回転し、ステップＳ２へ移行する。
ステップＳ２では、「レーザー点灯」の処理が実行され、ステップＳ３へ移行する。ステップＳ２での処理により、レーザー・ダイオード１３がレーザー・ダイオード制御部１１の制御により点灯し、光ビームがポリゴン・ミラー５へ出力され、このポリゴン・ミラー５で実際に偏向される。

ステップＳ３では、「基準位置検出」の処理が実行される。この処理では、マーク検出センサ２１によるマーク１９の検出信号及びフォト・センサ２３による各反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ毎の基準信号から各反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの基準位置が検出され、ステップＳ４へ移行する。

ステップＳ４では、「各面の面倒れ量測定」の処理が実行される。この処理では、各面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆでの光ビームの偏向により治具を用いて各面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの面倒れ量が測定され、相対的に精度の良い面の組み合わせが選択され、画像形成装置の記憶部に記憶させる。例えば、奇数番目の反射面５ａ，５ｃ，５ｅと偶数番目の反射面５ｂ，５ｄ，５ｆとを比較し、奇数番目の角度誤差が少ないと判断されたときは、奇数番目の反射面５ａ，５ｃ，５ｅが記憶される。

［画像印刷］
図５は、特定の反射面を用いた走査により画像印刷を可能にするフロー・チャートである。

図５は、印刷開始操作により実行され、ステップＳ１０では、「ポリゴン・モータ回転」の処理が実行され、図４のステップＳ１同様に、ポリゴン・ミラー５が回転し、ステップＳ１１へ移行する。

ステップＳ１１では、「レーザー点灯」の処理が実行され、レーザー・ダイオード制御部１１の制御によりレーザー・ダイオード１３が点灯され、ステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１２では、「厚紙・ＯＨＰモードｏｒ高画質モード」の判断処理が実行される。この処理では、操作パネルの操作などにより、厚紙・ＯＨＰモードｏｒ高画質モードが選択されているときは（ＹＥＳ）、ステップＳ１３へ移行し、厚紙・ＯＨＰモードｏｒ高画質モードが選択されていなければ（ＮＯ）、ステップＳ１５へ飛ぶ。

ステップＳ１３では、「基準面検出」の処理が実行される。この処理では、マーク検出センサ２１及びフォト・センサ２３の出力信号からＢＤ信号カウンタ２５でカウントが行われ、例えば図３のように基準面（実施例では反射面５ａ）が０として特定され、この基準面を基に他の反射面５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの位置が決まり、ステップＳ１４へ移行する。

ステップＳ１４では、「使用面決定」の処理が実行される。この処理では、予め面精度が良いとして図４の処理により記憶された反射面５ａ，５ｃ，５ｅの読み込みが行われ、ステップＳ１５へ移行する。

ステップＳ１５では、「画像データ印刷」の処理が実行される。この処理では、ステップＳ１２〜Ｓ１４を経て移行したとき、ステップＳ１４で読み込まれたポリゴン・ミラー５の反射面５ａ，５ｃ，５についてのみ出力が行われ、感光体ドラム７に潜像が形成され、この潜像に基づき、厚紙、ＯＨＰへの印刷出力、記録紙への高画質の印刷出力が行われる。ステップＳ１２からステップＳ１５へ処理が飛んだときは、ポリゴン・ミラー５の反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの全面へ順次出力が行われ、通常の画像形成が行われる。

［実施例の効果］
本発明実施例は、ポリゴン・ミラー５の回転位置を検知する回転位置検知装置９を設け、光源制御部３は、検知した回転位置に基づき特定の反射面５ａ，５ｃ，５ｅで光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせるようレーザー・ダイオード１３を制御可能であるため、特定の反射面５ａ，５ｃ，５ｅを優先的に使用することが可能となる。このため、走査ラインをモータ等により調整する機構を必要とすることなく、高精度なビーム走査を簡単な構造で行わせることが可能となる。

前記反射面は、６個などの偶数個であり、光源制御部３は、特定の反射面５ａ，５ｃ，５ｅを１個置きに選択するため、反射面の特定が容易であり、簡単な処理で、高画質の画像形成を行わせることができる。

前記特定の反射面５ａ，５ｃ，５ｅは、複数の反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの中で相対的に面精度の良いものであるため、ポリゴン・ミラー５の反射面の角度管理が容易となり、ポリゴン・ミラー５の歩留まり向上やコストダウンを図ることが可能となる。

回転位置検知装置９は、ポリゴン・ミラー５側に設けられたマーク１９とこのマーク１９を検出するマーク検出センサ２１とを備えたため、ポリゴン・ミラー５の回転位置を簡単な構造により検知することができる。
光源制御部３は、検知した回転位置に基づき特定の反射面５ａ，５ｃ，５ｅで光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせる特定モードと全反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆで光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせる非特定モードとを選択可能であるため、ユーザの要求に的確に応じることができる。
本実施例のビーム走査装置１を適用した画像形成装置は、シートである記録紙の搬送速度を、反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの特定個数に応じて制御するため、例えば、奇数番目の反射面５ａ，５ｃ，５ｅにのみ出力して画像形成する場合は、印刷出力時の記録紙搬送速度をすべて半分にして、ポリゴン・ミラー５の面倒れによる影響が少なく、高画質を確実に求めることができる。

逆に、記録紙搬送速度は変更せず、光源制御部３が、反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの特定個数に応じて光ビームの出力速度を制御し、ポリゴン・モータ５が、反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの特定個数に応じてポリゴン・ミラー５の回転数を制御するため、例えば、奇数番目の反射面５ａ，５ｃ，５ｅにのみ出力して画像形成する場合は、ポリゴン・モータ５の回転数を２倍とし、レーザー・ダイオード１３の動作周波数も倍にすることにより、同様に高画質を確実に求めることができる。

ビーム走査装置の概略構成図である（実施例）。 ビーム走査装置のブロック図である（実施例）。 反射面毎の番号のカウントを示す波形図及びカウント番号表であり、（ａ）は、フォト・センサの出力波形、（ｂ）は、マーク検出センサの出力波形、（ｃ）は、カウント番号である（実施例）。 ポリゴン・ミラーの面倒れを予め測定治具により測定する場合のフロー・チャートである（実施例）。 特定の反射面を用いた走査により画像印刷を可能にするフロー・チャートである（実施例）。

符号の説明

１ ビーム走査装置
３ 光源制御部
５ ポリゴン・ミラー
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ 反射面
５ａ，５ｃ，５ｅ 特定の反射面
９ 回転位置検出装置
１７ ポリゴン・モータ（駆動部）
１９ マーク
２１ マーク検出センサ

Claims (7)

1. 光源を制御して画像データを光ビームに変換する光源制御部と、
   前記光源から出力される光ビームを主走査方向に偏向する回転方向複数の反射面を有し駆動部により回転駆動されるポリゴン・ミラーとを備えたビーム走査装置において、
   前記ポリゴン・ミラーの回転位置を検知する回転位置検知装置を設け、
   前記光源制御部は、検知した回転位置に基づき特定の反射面で光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせるよう前記光源を制御可能である
   ことを特徴とするビーム走査装置。
2. 請求項１記載のビーム走査装置であって、
   前記反射面は、偶数個であり、
   前記光源制御部は、前記特定の反射面を１個置きに選択する
   ことを特徴とするビーム走査装置。
3. 請求項１又は２記載のビーム走査装置であって、
   前記特定の反射面は、複数の反射面の中で相対的に面精度の良いものである
   ことを特徴とするビーム走査装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のビーム走査装置であって、
   前記回転位置検知装置は、ポリゴン・ミラー側に設けられたマークとこのマークを検出するマーク検出センサとを備えている
   ことを特徴とするビーム走査装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のビーム走査装置であって、
   前記光源制御部は、前記検知した回転位置に基づき特定の反射面で光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせる特定モードと全反射面で光ビームを主走査方向へ偏向するために光ビームの出力を行わせる非特定モードとを選択可能である
   ことを特徴とするビーム走査装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のビーム走査装置を用いて前記画像データを前記ポリゴン・ミラーの回転速度に応じた搬送速度で搬送されるシートへ印刷出力可能な画像形成装置であって、
   前記シートの搬送速度を、前記反射面の特定個数に応じて制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１〜５の何れかに記載のビーム走査装置を用いて前記画像データを前記ポリゴン・ミラーの回転速度に応じた搬送速度で搬送されるシートへ印刷出力可能な画像形成装置であって、
   前記光源制御部は、前記反射面の特定個数に応じて光ビームの出力速度を制御し、
   前記駆動部は、前記反射面の特定個数に応じて前記ポリゴン・ミラーの回転数を制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
   

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