JP2007249104A - Optical scanner, image forming apparatus and color image forming apparatus - Google Patents
Optical scanner, image forming apparatus and color image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007249104A JP2007249104A JP2006075993A JP2006075993A JP2007249104A JP 2007249104 A JP2007249104 A JP 2007249104A JP 2006075993 A JP2006075993 A JP 2006075993A JP 2006075993 A JP2006075993 A JP 2006075993A JP 2007249104 A JP2007249104 A JP 2007249104A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- photodetector
- scanning
- optical scanning
- scanning device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Printer (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光走査装置、画像形成装置、カラー画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device, an image forming apparatus, and a color image forming apparatus.
特許文献1等に示されるタンデム方式による多色画像形成装置においては、各色に対応した感光体ドラムを転写体の搬送方向に沿って配列し、各色の画像形成ステーションで形成したトナー像を重ね合わせることで、1パスでカラー画像が形成でき、高速化が可能である。
In the tandem multicolor image forming apparatus disclosed in
しかしながら、各感光体ドラムに形成される静電潜像の書込み位置および走査ラインの傾きや湾曲を正確に合わせなければ、各色版の位置ずれにより色ずれや色変わりとなって画像品質を劣化させる。 However, unless the writing position of the electrostatic latent image formed on each photoconductor drum and the inclination or curvature of the scanning line are accurately matched, color misregistration or color change due to misregistration of each color plate causes image quality to deteriorate.
従来、この位置ずれは、光走査装置によるもの、光走査装置以外によるものの区分けなく、特許文献2,特許文献3,特許文献4に示されるように、転写体上に形成された位置ずれ検出パターンにより、装置の立上げ時やジョブ間等で定期的に検出し、書込み位置については、ポリゴンミラー1面おきで書き出しのタイミングを合わせることにより、先頭ラインの位置を補正した例が知られている。
Conventionally, this misregistration is not classified into those due to the optical scanning device and those other than the optical scanning device, and as shown in
一方、光走査装置を高速化する手段としてマルチビーム走査装置が提案されている。マルチビーム走査装置は、複数のビームを一括で走査し、隣接する複数のラインを同時に記録することができ、偏向手段であるポリゴンスキャナの回転速度を上げずに高速化が可能となる。 On the other hand, a multi-beam scanning device has been proposed as means for speeding up the optical scanning device. The multi-beam scanning device can scan a plurality of beams at once and simultaneously record a plurality of adjacent lines, and can increase the speed without increasing the rotation speed of the polygon scanner as a deflecting unit.
特許文献5,特許文献6には、半導体レーザアレイを搭載した光源ユニットを結像光学系の光軸の周りに回転調整することで、複数の発光源によるビームスポット列の副走査間隔を調整する例が示されている。
In
また、特許文献7には、2次元アレイ素子を用いて一括走査することで、複数ラインを同時に形成する方式が示されている。
ところで、従来では、複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、複数の光ビームの副走査方向の走査位置ずれ量を検出,補正することができないという問題があった。 By the way, conventionally, a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources are deflected and scanned in the main scanning direction by rotating a deflector having a plurality of surfaces at a predetermined rotation period, and scanned by a scanning image forming means. In the optical scanning device that condenses light toward the medium, there is a problem in that it is impossible to detect and correct the amount of scanning position deviation in the sub-scanning direction of a plurality of light beams.
本発明は、複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、副走査方向の走査位置ずれ量を高精度に検出,補正することの可能な光走査装置、画像形成装置、カラー画像形成装置を提供することを目的としている。 In the present invention, a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources are deflected and scanned in a main scanning direction by rotating a deflector having a plurality of surfaces at a predetermined rotation period, and a scanned medium is scanned by a scanning imaging unit. To provide an optical scanning apparatus, an image forming apparatus, and a color image forming apparatus capable of detecting and correcting a scanning position shift amount in the sub-scanning direction with high accuracy in an optical scanning apparatus that focuses light toward Yes.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、前記複数の光ビームが走査する位置に受光面が配置され、該受光面の副走査方向中央部の主走査方向の幅が受光面の他の部分の主走査方向の幅とは異なっている光検出器と、該光検出器からの検出信号に基づいて光ビーム位置を補正する補正手段とを有しており、前記複数の光源は、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間を少なくとも1つ有し、偏向器の特定面での反射光を前記光検出器にて信号検出するようになっていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources are rotated in a main scanning direction by rotating a deflector having a plurality of surfaces at a predetermined rotation period. In an optical scanning device that performs deflection scanning and collects light toward a scanned medium by a scanning imaging unit, a light receiving surface is disposed at a position where the plurality of light beams are scanned, and a main portion of the light receiving surface at the center in the sub-scanning direction is disposed. A photodetector having a width in the scanning direction different from the width in the main scanning direction of the other part of the light receiving surface; and a correcting means for correcting the position of the light beam based on a detection signal from the photodetector. The plurality of light sources have at least one period of continuous lighting for a certain period of time at substantially the same period as the rotation period of the deflector, and the light detector detects the reflected light on a specific surface of the deflector. It is characterized by being to do.
また、請求項2記載の発明は、請求項1の光走査装置において、前記光検出器は、少なくとも1つ設けられていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the optical scanning device of the first aspect, at least one photodetector is provided.
また、請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の光走査装置において、前記光検出器は、被走査媒体の有効走査領域外に配置されていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect, the light detector is arranged outside an effective scanning area of a scanned medium.
また、請求項4記載の発明は、請求項1または請求項2記載の光走査装置において、前記光検出器は、被走査媒体の有効走査領域の略中央位置に配置されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical scanning device according to the first or second aspect, wherein the photodetector is disposed at a substantially central position of an effective scanning region of the scanned medium. Yes.
また、請求項5記載の発明は、請求項1または請求項2記載の光走査装置において、前記光検出器は、被走査媒体の有効走査領域外と被走査媒体の有効走査領域の略中央位置とにそれぞれ配置されていることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect, the optical detector is located at a substantially central position outside the effective scanning area of the scanned medium and the effective scanning area of the scanned medium. It is characterized by being arranged respectively.
また、請求項6記載の発明は、請求項3または請求項5記載の光走査装置において、前記有効走査領域外に配置されている光検出器での信号検出は、画像データの書込み中に行なわれることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the third or fifth aspect, the signal detection by the photodetector arranged outside the effective scanning area is performed during the writing of the image data. It is characterized by that.
また、請求項7記載の発明は、請求項3乃至請求項5のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記有効走査領域外に配置されている光検出器、および/または、有効走査領域の略中央位置に配置されている光検出器での信号検出は、画像データの書込み期間外で行なわれることを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the third to fifth aspects, the photodetector disposed outside the effective scanning region and / or the effective scanning. The signal detection by the photodetector arranged at the substantially central position of the region is performed outside the image data writing period.
また、請求項8記載の発明は、請求項7記載の光走査装置において、前記補正手段は、ページ間(例えば、紙間)で副走査位置ずれ補正を行うことを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the seventh aspect, the correction unit performs sub-scanning position shift correction between pages (for example, between sheets).
また、請求項9記載の発明は、請求項7記載の光走査装置において、前記補正手段は、画像書き込みジョブ間で副走査位置ずれ補正を行うことを特徴としている。 According to a ninth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the seventh aspect, the correction unit performs sub-scanning position deviation correction between image writing jobs.
また、請求項10記載の発明は、請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記光検出器は、前記走査結像手段の光路内に配置されていることを特徴としている。 According to a tenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to ninth aspects, the photodetector is disposed in an optical path of the scanning imaging means. It is characterized by.
また、請求項11記載の発明は、請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記複数の光源には同一チップ上に構成された面発光レーザが用いられることを特徴とする光走査装置である。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to tenth aspects, a surface emitting laser configured on the same chip is used as the plurality of light sources. An optical scanning device characterized by the above.
また、請求項12記載の発明は、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の光走査装置を有していることを特徴としている。 A twelfth aspect of the invention includes the optical scanning device according to any one of the first to eleventh aspects.
また、請求項13記載の発明は、複数の色に対応した画像信号により光走査する複数の光走査装置と、それぞれの光走査装置によって光走査されることによりそれぞれの色に対応した画像の潜像が形成される複数の潜像担持体と、各潜像担持体に形成される潜像を可視化する現像手段と、現像された画像を重ねて転写する転写手段とを有するカラー画像形成装置において、前記光走査装置には、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられていることを特徴としている。
According to the thirteenth aspect of the present invention, a plurality of optical scanning devices that perform optical scanning with image signals corresponding to a plurality of colors, and latent images of images corresponding to the respective colors by optical scanning with the respective optical scanning devices. In a color image forming apparatus, comprising: a plurality of latent image carriers on which images are formed; a developing unit that visualizes the latent images formed on each latent image carrier; and a transfer unit that transfers the developed images in a superimposed manner The optical scanning device according to any one of
請求項1乃至請求項11記載の発明によれば、複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、前記複数の光ビームが走査する位置に受光面が配置され、該受光面の副走査方向中央部の主走査方向の幅が受光面の他の部分の主走査方向の幅とは異なっている光検出器と、該光検出器からの検出信号に基づいて光ビーム位置を補正する補正手段とを有しており、前記複数の光源は、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間を少なくとも1つ有し、偏向器の特定面での反射光を前記光検出器にて信号検出するようになっているので、光検出器によって、副走査方向の走査位置ずれ量を高精度に検出,補正することが可能となると共に、偏向器の反射面の形状誤差や、反射面と回転軸との距離の誤差、変動によって発生する画素位置ずれを補正することが可能となり、画像形成装置に適用した場合に、画像品質の劣化を低減することが可能となる。 According to the first to eleventh aspects of the present invention, a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources are deflected and scanned in the main scanning direction by rotating a deflector having a plurality of surfaces at a predetermined rotation period. In the optical scanning device that collects the light toward the scanning medium by the scanning image forming means, a light receiving surface is arranged at a position where the plurality of light beams scan, and a main scanning direction at a central portion in the sub-scanning direction of the light receiving surface Has a light detector whose width is different from the width of the other part of the light receiving surface in the main scanning direction, and correction means for correcting the position of the light beam based on the detection signal from the light detector. The plurality of light sources have at least one period of continuous lighting for a certain period of time at substantially the same period as the rotation period of the deflector, and the light detector detects a signal of light reflected from a specific surface of the deflector. The sub-scanning method is It is possible to detect and correct the amount of scanning position deviation with high accuracy, and to correct pixel position deviation caused by the shape error of the reflecting surface of the deflector, the error of the distance between the reflecting surface and the rotation axis, and fluctuation. When applied to an image forming apparatus, it is possible to reduce image quality degradation.
すなわち、請求項1乃至請求項11記載の発明では、複数の光ビームが走査する位置に受光面が配置された光検出器において、光検出器の受光面の副走査方向中央部の主走査方向の幅を、受光面の他の部分の主走査方向の幅よりも大きく、又は小さくすることによって、複数の光ビームの副走査方向の走査位置ずれ量を高精度に検出することができ、なおかつ、偏向器の面毎の副走査位置ずれ量の影響を低減するため、複数光源の走査位置の信号検出を偏向器の同一面による走査時に行なうことで高精度に位置ずれ量検出を行なうことができる。また、光検出器の配置の最適化や、位置ずれ補正のタイミングをジョブ、ページ間で例えばカラー機などの場合に制御する方式により、高精度な位置ずれ補正が実現可能な光走査装置を提供することができる。
That is, in the invention described in
特に、請求項11記載の発明では、請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記複数の光源には同一チップ上に構成された面発光レーザが用いられるので、高精細かつ省電力化による画素形成が可能となる。
Particularly, in the invention according to claim 11, in the optical scanning device according to any one of
また、請求項12記載の発明によれば、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の光走査装置を有していることを特徴とする画像形成装置であるので、高精細、高画質、省エネルギー化を実現できる画像形成装置を提供できる。 According to a twelfth aspect of the present invention, an image forming apparatus comprising the optical scanning device according to any one of the first to eleventh aspects. An image forming apparatus capable of realizing high image quality and energy saving can be provided.
また、請求項13記載の発明によれば、複数の色に対応した画像信号により光走査する複数の光走査装置と、それぞれの光走査装置によって光走査されることによりそれぞれの色に対応した画像の潜像が形成される複数の潜像担持体と、各潜像担持体に形成される潜像を可視化する現像手段と、現像された画像を重ねて転写する転写手段とを有するカラー画像形成装置において、前記光走査装置には、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられているので、副走査方向の画素位置を高精度に補正可能な、色ずれの少ない高精細・高画質なカラー画像形成装置を提供できる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, a plurality of optical scanning devices that optically scan with image signals corresponding to a plurality of colors, and an image corresponding to each color by optical scanning with each optical scanning device. Color image formation having a plurality of latent image carriers on which latent images are formed, developing means for visualizing the latent images formed on each latent image carrier, and transfer means for transferring the developed images on top of each other In the apparatus, since the optical scanning device according to any one of
昨今、多色画像形成装置(カラー画像形成装置)においては、高速化が年々進むことで、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷に用いられるようになりつつあり、高画質化への要求とともに、色ずれや色変わりに対する見方が厳しくなっている、反面、1ジョブにおけるプリント枚数の増加に伴ってプリント中の温度変動による位置ずれが発生しやすい状況となっている。そのため、例えば、前述したように特許文献2,特許文献3,特許文献4に示されているような位置ずれ検出パターンを用いた補正を実施するとする場合、位置ずれ検出パターンを用いた補正をせっかく実施しても、ジョブ中にずれてしまい、ジョブの途中に割り込みをかけて一旦プリント動作を休止し、位置ずれ検出パターンを用いた補正を頻繁に行わないと安定的にプリント品質を保てず、これに要する時間が長いとプリント速度は速くなっても生産性は向上できないという課題がある。この対策として、ページ間など記録紙に転写されない期間に、転写体上に位置ずれ検出パターンを形成し補正することが考えられる。しかしながら、前述したような(特許文献5,特許文献6に示されているような)機械的に光学素子の姿勢や形状を可変する方式は、アナログ的に走査ラインの軌跡を可変できるので補正範囲が広く精度も良い反面、ページ間に相当する短時間で動作することは困難である。
In recent years, multi-color image forming apparatuses (color image forming apparatuses) have been used for simple printing as an on-demand printing system as the speed has been increasing year by year. However, there is a stricter view on color change and color change, but on the other hand, as the number of prints in one job increases, misalignment is likely to occur due to temperature fluctuations during printing. Therefore, for example, when the correction using the misregistration detection pattern as shown in
また多色画像形成装置においては、複数の書き込み手段としての光走査装置を備えており、各書き込み手段では偏向器であるポリゴンスキャナや定着装置による発熱の影響によって温度が変化する。この温度変化は、光走査装置内のレンズや光源の位置ずれ、光学素子の屈折率変化などの光学特性を変化させてしまい、被走査面上の光ビームのスポット位置ずれや走査線曲がりなどが発生してしまう。その結果、各色毎の走査線の相対位置が異なり、色ずれが起こってカラー画像の品質が低下する場合が発生する。 The multi-color image forming apparatus includes a plurality of optical scanning devices as writing means, and the temperature of each writing means changes due to the influence of heat generated by a polygon scanner or a fixing device as a deflector. This temperature change changes the optical characteristics such as the displacement of the lens and light source in the optical scanning device and the change in the refractive index of the optical element, resulting in the deviation of the spot position of the light beam on the surface to be scanned and the bending of the scanning line. Will occur. As a result, the relative positions of the scanning lines for the respective colors are different, and color misregistration occurs and the quality of the color image is deteriorated.
また走査光学系において、ポリゴンスキャナ等の偏向器の、偏向反射面の回転軸からの距離のばらつきは、被走査面上を走査する光スポット(走査ビーム)の走査速度ムラを発生させる。この走査速度ムラは画像の揺らぎとなり画像品質の劣化となる。高品位の画質を要求する場合は走査ムラの補正を行う必要がある。偏向器の反射面の形状誤差や反射面と回転軸との距離の誤差によって発生するドット位置ずれは、偏向器の面毎に特性が多少異なるため、高精度なドット位置ずれ補正を行うためには、面毎の位置ずれ量検出および補正が必要となる。 Further, in the scanning optical system, the variation in the distance from the rotation axis of the deflecting / reflecting surface of the deflector such as a polygon scanner causes uneven scanning speed of the light spot (scanning beam) that scans the surface to be scanned. This uneven scanning speed causes image fluctuations and image quality degradation. When high quality image quality is required, it is necessary to correct scanning unevenness. Dot misalignment caused by the shape error of the reflecting surface of the deflector and the error of the distance between the reflecting surface and the rotation axis has slightly different characteristics depending on the surface of the deflector. Therefore, it is necessary to detect and correct the displacement amount for each surface.
本発明は、上述した問題,課題を解決するためのものであって、複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、主走査方向の書込みタイミング及び副走査方向の走査位置ずれ量を高精度に検出,補正することの可能な光走査装置、画像形成装置、カラー画像形成装置を提供することを意図している。 The present invention is for solving the above-described problems and problems, and a plurality of light beams emitted from a plurality of light sources are mainly obtained by rotating a deflector having a plurality of surfaces at a predetermined rotation period. In an optical scanning device that deflects and scans in the scanning direction and collects light toward the scanned medium by the scanning imaging means, it detects and corrects the writing timing in the main scanning direction and the amount of scanning position deviation in the sub-scanning direction with high accuracy. It is intended to provide an optical scanning device, an image forming apparatus, and a color image forming apparatus that can be used.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は4ステーションを走査する光走査装置(光走査ユニット)の構成例を示す図である。また、図2は図1の光走査装置(光走査ユニット)に用いられている光源ユニットの構成例を示す図である。図1の光走査装置は、光源ユニットからの4ステーション分に相当する複数の光ビームを、単一のポリゴンミラーで走査し、対向する方向に偏向し走査することで、4つの各感光体ドラム101,102,103,104を走査するように一体化されている。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical scanning device (optical scanning unit) that scans four stations. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a light source unit used in the optical scanning device (optical scanning unit) of FIG. The optical scanning device in FIG. 1 scans a plurality of light beams corresponding to four stations from the light source unit with a single polygon mirror, deflects them in opposite directions, and scans each of the four photosensitive drums. 101, 102, 103, and 104 are integrated.
図1において、4つの感光体ドラム101,102,103,104は転写体の移動方向105に沿って等間隔に配列され、順次異なる色のトナー像を転写し重ね合わせることでカラー画像が形成されるようになっている。
In FIG. 1, four
図示のように各感光体ドラム101,102,103,104を走査する光走査装置は一体的に構成され、2段に構成されたポリゴンミラー106により各々光ビームを走査するようになっている。
As shown in the figure, the optical scanning device that scans each of the
光源ユニット107,109は、同一方向に走査する2ステーションに対し各々1つずつ配備され、光束分割プリズム108,110を用い、上記ポリゴンミラー106の上下面に対応させて上下2段に光ビームを分岐し、各感光体ドラム101,102,103,104に交互に各ステーションに対応した画像を形成していくようになっている。
Each of the
光源ユニット107,109、および結像光学系を構成するfθレンズ,トロイダルレンズは、ポリゴンミラー106の回転軸を含み感光体ドラム軸に平行な対称面に対し対称に配備され、ポリゴンミラー106により、各光源ユニット107,109からの光ビームは相反する方向に偏向され、各感光体ドラム101,102,103,104に導かれるようになっている。
The
従って、各ステーションにおける走査方向は対向する各感光体ドラムで相反する方向となり、記録領域の幅、言いかえれば主走査方向の倍率を合わせ、一方の走査開始端ともう一方の走査終端とが一致するように静電像を書き込んでいく。 Therefore, the scanning direction at each station is the opposite direction between the opposing photosensitive drums, and the width of the recording area, in other words, the magnification in the main scanning direction is matched, and one scanning start end coincides with the other scanning end. The electrostatic image is written as if.
また、この構成例では、各感光体ドラム101,102,103,104に対して、図12に示すように主走査方向,副走査方向にマトリクス状に等間隔dに配列したn列×m行の発光源(図12の例では8×4にわたって2次元に配列した32個の発光源)を有する面発光型半導体レーザアレイを光源ユニット107,109として配備し、光源ユニット全体をγだけ傾けることにより、感光体ドラム上の副走査方向におけるビームスポット間ピッチpが記録密度に相当する走査ラインピッチに合うように、傾きが調整され、ステーション毎に32ラインが同時に走査されるようにしている。
Further, in this configuration example, for each of the
ここで、光学系全系の副走査倍率βsを用いると、傾け量γは次の式(数1)で表される。 Here, when the sub scanning magnification βs of the entire optical system is used, the tilt amount γ is expressed by the following equation (Equation 1).
当然、面発光型半導体レーザアレイの加工プロセスの段階で、あらかじめ発光点の配列方向が所定角度だけ傾くようにレイアウトしてもよい。 Of course, at the stage of the processing process of the surface emitting semiconductor laser array, it may be laid out in advance so that the arrangement direction of the light emitting points is inclined by a predetermined angle.
尚、液晶偏向素子117では液晶の配列方向に合った偏光成分のみが偏向されるため、発光源の偏光方向は一方向に揃えられている。
In the liquid
また、図2に示すように、光束分割プリズム108は、ハーフミラー面141とハーフミラー面141と平行なミラー面142とを有し、光源ユニット107からの複数のビームは、各々ハーフミラー面で1/2の光量が反射され、残りの1/2は透過して上下に2分岐され、方向を揃えて副走査方向に所定間隔をもって射出されるようになっている。この例では、この間隔をポリゴンミラー、fθレンズの上下間隔とともに6mmとしている。
As shown in FIG. 2, the light
また、液晶偏向素子117は、光束分割プリズム108の射出面の上下に各々配備され、電圧を印加すると、副走査方向に電位分布を生じて液晶の配向が変化し、屈折率分布を発生させて光線の方向を傾けることができ、印加電圧に応じて感光体ドラム面上の走査位置を可変にできる。
Further, the liquid
図5には、光軸変更手段としての液晶偏向素子117の概要が示されている。液晶偏向素子117は液晶を透明なガラス板間に封入した構成であり、一方のガラス板表面の上下に電極が形成されている。この上下電極間に電位差を与えると、図5の右図断面に示すように電位の傾斜が発生し、液晶の配向が変化して屈折率分布を発生させ、プリズムと同様に光ビームの射出軸をわずかに傾けることができる。ここで、液晶としては誘電異方性を有するネマティック液晶等が用いられる。従って、副走査方向に電極を設ければ、印加電圧に応じて感光体面での走査位置を可変にできる。
FIG. 5 shows an outline of the liquid
また、シリンダレンズ113,114は、分岐された各光ビームに対応させて2段に設けられ、その一方は光軸を中心に回動調整可能に取り付けられ、各々の焦線が平行となるように調節できるようにしており、副走査方向に6mm間隔に2段に構成されたポリゴンミラー106の各々に入射されるようになっている。
The
シリンダレンズ113,114は、少なくとも副走査方向に正の曲率を有し、ポリゴンミラー面上で、一旦ビームを収束させることで、後述するトロイダルレンズとにより、偏向点と感光体面上とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系をなす。
The
また、ポリゴンミラー106は4面で、同一の偏向面により各発光点列からの複数のビームを一括で偏向,走査するようになっている。また、上下のポリゴンミラーの位相は45°ずつずれており、光ビームの走査は上下段で交互に行われる。
Further, the
また、結像光学系はfθレンズとトロイダルレンズとからなり、いずれもプラスチック成形によるもので、fθレンズ120は、主走査方向にはポリゴンミラーの回転に伴って感光体面上でビームが等速に移動するようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、層状に2段に積み重ねて一体に構成されている。
The imaging optical system is composed of an fθ lens and a toroidal lens, both of which are made by plastic molding. The
トロイダルレンズを通った走査ビームは各々、走査開始端側に配備された光検出器(光検知センサ)138,140、走査終端側に配備された光検出器(光検知センサ)139,141に入射され、光検出器(光検知センサ)138,140の検出信号を基に各々発光源毎の同期検知信号を生成し、書込み開始のタイミングをとるようになっている。 The scanning beams that have passed through the toroidal lens are incident on photodetectors (light detection sensors) 138 and 140 arranged on the scanning start end side and photodetectors (light detection sensors) 139 and 141 arranged on the scanning end side, respectively. Then, based on the detection signals of the photodetectors (light detection sensors) 138 and 140, a synchronization detection signal for each light source is generated, and the timing of starting writing is taken.
一方、走査終端側に配備された光検出器(光検知センサ)139,141の検出信号は、各々走査開始端側に配備された光検出器(光検知センサ)138,140からの光ビームの検出時間差を計測し、あらかじめ定められた基準値と比較して、各発光源を変調する画素クロックを可変にすることで、後述するように、主走査方向の倍率のずれを補正している。 On the other hand, the detection signals of the photodetectors (light detection sensors) 139 and 141 arranged on the scanning end side are the light beams from the photodetectors (light detection sensors) 138 and 140 arranged on the scanning start end side, respectively. By measuring the difference in detection time and comparing it with a predetermined reference value, the pixel clock for modulating each light source is made variable, so that the magnification deviation in the main scanning direction is corrected, as will be described later.
図11に副走査断面における光線の経路を示す。 FIG. 11 shows the path of the light beam in the sub-scan section.
また、図2に示すように、複数の発光源301はカップリングレンズ302の光軸に対して対称に配置され、カップリングレンズ302によって平行光束に変換された各光線は光源ユニット107から射出した後、カップリングレンズ302の後側焦点の近傍で一旦収束され、主走査方向には光線間隔を広げつつfθレンズ120に入射し、副走査方向にはシリンダレンズ113,114により、ポリゴンミラー偏向面の近傍で再度収束されてfθレンズ120に入射する。
Further, as shown in FIG. 2, the plurality of
また、上述したように、光源ユニット107からの複数の光ビームは光束分割プリズム108によって副走査方向上下に2分岐され、各ステーションに対応する感光体ドラム101,102に導かれる。
Further, as described above, the plurality of light beams from the
すなわち、光束分割プリズム108の下段から射出した複数の発光源からのビーム201(図11を参照)は、シリンダレンズ113を介してポリゴンミラー106の下段で偏向,走査され、fθレンズ120の下段を通って折返しミラー129によりトロイダルレンズ123に入射し、折返しミラー130を介して感光体ドラム101上にスポット状に結像し、第1の画像形成ステーションとしてイエロー色の画像情報に対応した潜像を形成する。
That is, beams 201 (see FIG. 11) emitted from the lower stage of the light
また、光束分割プリズム108の上段から射出した複数の発光源からのビーム202(図11を参照)は、シリンダレンズ114を介しポリゴンミラー106の上段で偏向,走査され、fθレンズ120の上段を通って折返しミラー127によりトロイダルレンズ124に入射し、折返しミラー128を介して感光体ドラム102上にスポット状に結像し、第2の画像形成ステーションとしてマゼンタ色の画像情報に対応した潜像を形成する。
Also, beams 202 (see FIG. 11) emitted from the upper stage of the light
同様に、対向するステーションにおいても、光源ユニット109からの複数の光ビームは、光束分割プリズム110によって上下に2分岐され、各ステーションに対応する感光体ドラム103,104に導かれる。
Similarly, in the opposite stations, a plurality of light beams from the
すなわち、光束分割プリズム110の下段から射出した複数の発光源からのビーム203(図11を参照)は、シリンダレンズ115を介してポリゴンミラー106の下段で偏向,走査され、fθレンズ121の下段を通って折返しミラー132によりトロイダルレンズ126に入射し、折返しミラー133を介して感光体ドラム104上にスポット状に結像し、第4の画像形成ステーションとしてブラック色の画像情報に対応した潜像を形成する。
That is, beams 203 (see FIG. 11) emitted from the lower stage of the light
また、光束分割プリズム110の上段から射出した複数の発光源からのビーム204(図11を参照)は、シリンダレンズ116を介してポリゴンミラー106の上段で偏向,走査され、fθレンズ121の上段を通って折返しミラー135によりトロイダルレンズ125に入射し、折返しミラー136を介して感光体ドラム103上にスポット状に結像し、第3の画像形成ステーションとしてシアン色の画像情報に対応した潜像を形成する。
In addition, beams 204 (see FIG. 11) emitted from the upper stage of the
また、図2を参照すると、モノリシックに2次元配列された面発光型半導体レーザアレイ301からの複数の光ビームは、カップリングレンズ302に入射する直前に偏光分離面を形成した分岐ミラー303によりS偏光成分とP偏光成分とに2分され、透過したS偏光成分はカップリングレンズ302のx,y,z方向の配置調整によって、光軸に対して対称に配列され、平行光束として射出される。
Referring to FIG. 2, a plurality of light beams from the surface-emitting type
一方、分岐ミラー303で反射されたP偏光成分は、収束レンズ304を介して面発光型半導体レーザアレイ301を実装する制御基板313に立設した光検知センサ310で検出され、ポリゴンミラーの各面での走査開始後、画像領域に至るまでの時間に、各発光源を時系列に順次点灯して各々のビーム強度を検出し、基準値と比較して各発光源の出力が所定値となるように注入電流をセットするようになっている。
On the other hand, the P-polarized component reflected by the
そして、セットされた注入電流は、画像領域の走査が終了するまで保持され、次のポリゴンミラー面での走査時に再度設定が行われるようにして、ビーム強度を一定に保つようになっている。 The set injection current is held until the scanning of the image area is completed, and is set again at the next scanning on the polygon mirror surface so that the beam intensity is kept constant.
なお、制御基板313には、上記発光源の発光出力を一定に保持するパワー制御回路や、画像情報に応じて発光源を各々変調する駆動回路が形成され、カップリングレンズ302とともに一体的に保持され、光源ユニットが構成されている。
The
上述したように、面発光型半導体レーザアレイ301の複数の発光源は、湾曲量の偏差を許容値内に収めるために、副走査方向の配列数mが限定され、主走査方向の配列数n を多くせざるを得ない。
As described above, the plurality of light emitting sources of the surface-emitting type
そのため、各発光源がカップリングレンズの光軸に直交する面内に揃っていないと、カップリングレンズから射出されたビームの集束状態が各発光源で異なり、結像位置が感光体面上からずれて、ビームスポット径の偏差となり周期的な濃度むらが発生する。あるいは、先頭行をどの発光源から記録するかによって色味が変るといった画像劣化を生じる。 For this reason, if the light emitting sources are not aligned in a plane perpendicular to the optical axis of the coupling lens, the focusing state of the beam emitted from the coupling lens differs for each light emitting source, and the imaging position is shifted from the surface of the photoreceptor. As a result, the beam spot diameter becomes a deviation, and periodic density unevenness occurs. Alternatively, image deterioration such as a change in color occurs depending on from which light source the first row is recorded.
この構成例では、主走査方向の末端に配置する発光源同士の集束状態を揃えられるようにすることで、各発光源がカップリングレンズに対して整列するようにしている。以下その具体例を説明する。 In this configuration example, the light emitting sources arranged at the ends in the main scanning direction are aligned with each other so that the light emitting sources are aligned with the coupling lens. Specific examples will be described below.
図15は光源ユニットの主走査断面を示す図である。図15を参照すると、光源ユニットは、カップリングレンズ302を保持するホルダ部材と、面発光型半導体レーザアレイ301を実装した制御基板313を保持するベース部材とを、カップリングレンズ302の光軸に直交する基準面で接合し、ねじ締結することで一体化した構成となっている。
FIG. 15 is a diagram showing a main scanning section of the light source unit. Referring to FIG. 15, the light source unit includes a holder member that holds the
ここで、ベース部材は、制御基板313を保持する第1の部材321と、分岐ミラー303,収束レンズ304,光検知センサ310を内蔵する第2の部材324とからなり、いずれもアルミダイキャスト製により形成されている。
Here, the base member includes a
面発光型半導体レーザアレイ301は、発光源を形成するチップをリード端子を配備したセラミックパッケージ内に収容した構成であり、発光源の配列面と平行に形成された表面を、第1の部材321に形成された当接面322に突き当て、半導体レーザアレイ301を光軸方向に挟み込むように、制御基板313を2箇所の支柱323にねじ止めしている。
The surface-emitting type
第1の部材321は、第2の部材324に形成した、上記基準面と平行な取付面において、半導体レーザアレイ301の取付部を挟んで主走査方向に配置した2箇所の当接点(すなわち、第1の部材321に一体で形成された突起部326、および第1の部材321に螺合された調節ねじ327の先端部)を突き当てて接合され、調節ねじ327の突出量を増減することで、突起部326を支点として、半導体レーザアレイ取付部の傾きが主走査断面内で調整できる。
The
この傾き調整と、上記カップリングの配置調整により、主走査方向の末端に配置される発光源同士のカップリングレンズに対する発光点位置を調整することができる。 By adjusting the inclination and adjusting the arrangement of the coupling, the position of the light emitting point with respect to the coupling lens between the light emitting sources arranged at the end in the main scanning direction can be adjusted.
図3には、トロイダルレンズの支持筐体の構成が示されている。 FIG. 3 shows the configuration of the support housing of the toroidal lens.
トロイダルレンズ305は、レンズ部を囲うようにリブ部306が一体形成され、中央部には位置決め用の突起307が形成されている。
The
支持板金301,押え板金302は、短手端部をコの字状に立曲げ形成され、間隔部材303,304を両端に挟みこんで対向させ、トロイダルレンズ305はその枠内に収められて保持される。
The
トロイダルレンズ305は、中央部に形成した突起307を支持板金301の立曲げ部に形成した切欠316に係合させ、リブ上面の両端に間隔部材303,304から内側に延設した設置面321,322に突き当てて副走査方向を位置決めし、また、長手方向のリブ端面から突出したフランジ部323,324を間隔部材303,304の側面に突き当てて光軸方向を位置決めし、間隔部材303,304と押え板金302との間に挟みこんで支持した一対の板ばね306によりトロイダルレンズ305の上面および側面の2方向から付勢して両端を保持し、熱膨張があっても長手方向に自在に伸縮できるようにしている。
The
トロイダルレンズ305のリブ上面には両端保持の間を3等分した中央点および中間点の3箇所に、支持板金301のねじ穴312に螺合した調節ねじ308の先端を当接させ、あらかじめ押え板金302に装着した板ばね307を各々リブ下面から対向させて付勢するようにしている。
The tip of the
トロイダルレンズ305は長尺で剛性が低いため、わずかな応力が加わるだけでも変形(反り)を生じ、周囲温度の変化に伴う温度分布によっても熱膨張差で変形してしまうが、このように支持板金301に沿った複数箇所で保持することで、形状を安定的に保ち、母線の直線性が保持されるようにしている。
Since the
支持板金301は、トロイダルレンズ305の外側に延長して形成され、その一端をハウジングの底面に立設した取付部に、副走査方向を受け面309に、光軸方向を突き当て面310に当接して位置決めし、板ばね314により付勢して支持する。
The
もう一端にはステッピングモータ315が固定され、下側に延びるシャフトに形成した送りねじに螺合させた可動筒317の先端を、押え板金302の延長部を貫通させ、ハウジング底面に形成した受け面312の底面に突き当て、光軸方向を突き当て面311に当接して位置決めし、板ばね314により付勢することで、架橋するようにハウジングに固定する。
A stepping
ステッピングモータ315を固定した一端は、その回転により副走査方向に変位可能となっている。
One end to which the stepping
これにより、トロイダルレンズ305は、ステッピングモータ315の正逆回転に追従して光軸と直交する面内で受け面309を支点として回動調節でき(すなわち、γを調整でき)、それに伴って副走査方向におけるトロイダルレンズの母線が傾いてトロイダルレンズの結像位置としての走査ラインが傾けられ、ステーション間の走査ラインが平行となるように補正できる。
As a result, the
この際、ステッピングモータ315の回転角に対する可動筒317の移動は送りねじのピッチにより決定されるが、この例では、より傾き補正の分解能を得るために、減速ギヤ316を介してシャフトの回転を可動筒317に伝達している。
At this time, the movement of the
ステッピングモータ315の回転はシャフトに配備したギヤ1、減速ギヤ316に配備したギヤ2,ギヤ3、可動筒317に配備したギヤ4の順で伝えられるので、ギヤ1とギヤ4との歯数をわずかにずらしておくことで、その差分だけシャフトの回転角に対する可動筒317の回転角を遅らせ、あるいは、進ませることができ、可動筒の先端を微少量ずつ移動させることができる。
Since the rotation of the stepping
尚、可動筒317,減速ギヤ316は各板金間に挟みこまれ、回転自在に軸支される。
Note that the
この構成例では、第1,第2,第3のステーションのトロイダルレンズにこの傾き補正機構を装着することで、ブラックに対する走査ラインの傾きを、後述する傾き検出結果に基いて各色毎に自動的に補正がなされる。 In this configuration example, the tilt correction mechanism is attached to the toroidal lenses of the first, second, and third stations, so that the scan line tilt with respect to black is automatically determined for each color based on the tilt detection result described later. Will be corrected.
図4はトロイダルレンズの装着状態を光軸方向からみた図である。 FIG. 4 is a view of the toroidal lens attached as seen from the optical axis direction.
トロイダルレンズ305は、3箇所の調節ねじ308の突出し量が設置面321、322の部位に足りない場合には、トロイダルレンズの母線312が上側に凸となるよう反る。
When the protruding amount of the three
逆に突出し量が大きくなると下側に凸に反る。従って、これらの調節ねじを調整することによってトロイダルレンズの焦線が副走査方向に湾曲され、走査ラインの曲がりを高次成分まで補正できる。 On the other hand, when the protruding amount increases, the projection warps downward. Therefore, by adjusting these adjusting screws, the focal line of the toroidal lens is curved in the sub-scanning direction, and the bending of the scanning line can be corrected to higher order components.
一般に、走査ラインの曲がりは光学系を構成する光学素子の配置誤差や成形時の面のねじれや反り等に起因する成分が複合されて、上凸型,下凸型といった単純な形状から、M型やW型,正弦波型といった複雑な形状となるが、主走査方向に沿った3点で、これをキャンセルする方向にトロイダルレンズ305を湾曲させることにより、感光体ドラム面上における各走査ラインを真直に矯正することができる。
In general, the bending of the scanning line is a combination of components due to the placement error of the optical elements constituting the optical system and the twisting and warping of the surface during molding. Each of the scanning lines on the surface of the photosensitive drum is formed by bending the
この例では、全てのトロイダルレンズに各々配備され、組立時に各ステーションの走査ライン間の湾曲の形状が揃うように調整している。 In this example, each of the toroidal lenses is provided so as to adjust the curved shape between the scanning lines of each station at the time of assembly.
図9は、この構成例におけるビームスポット位置ずれ制御を示すブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram showing beam spot position deviation control in this configuration example.
各ステーション間のビームスポット位置ずれは、電源投入時や待機状態からの回復時、所定のプリント枚数経過時など、あらかじめ定められたタイミングで、各色画像の重なり具合を、図1に示す転写ベルト105上に形成したトナー像の検出パターン143を読み取ることで、主走査方向におけるレジスト、および倍率、副走査方向におけるレジスト、および傾きを、特定のステーションを基準とした相対的なずれとして検出し、主走査方向におけるレジストについては、同期検知信号を発生するタイミングを可変して補正し、倍率については、各発光点を変調する画素クロックを可変して補正する。
The position of the beam spot between the stations is determined by the
一方、副走査方向におけるレジストについては、まず、ポリゴンミラー1面おき、つまり同時に走査されるビーム数がnであるから、この例では32ラインピッチ単位で最もレジストずれが小さくなる書き出しタイミングを設定し、それ以下の余分については、複数の発光源から先頭行を形成する発光源を選択することで、1ラインピッチ単位で先頭行の書き出し位置を合わせ、傾きについては、上記したようにステッピングモータを動作してトロイダルレンズを傾けることで補正する。 On the other hand, for registration in the sub-scanning direction, first, every other polygon mirror, that is, the number of simultaneously scanned beams is n. In this example, the write start timing at which the registration deviation is minimized is set in units of 32 line pitches. For the excess, the light source that forms the first row is selected from a plurality of light sources, and the writing position of the first row is adjusted in units of one line pitch. Operate and correct by tilting the toroidal lens.
トナー像の検出パターンの検出手段は、照明用のLED素子154と、反射光を受光するフォトセンサ155と、一対の集光レンズ156とからなり、主走査ラインと約45°傾けたラインパターンを形成し、転写ベルトの移動に応じて検出時間差を読み取っていく。
The toner image detection pattern detecting means comprises an
この例では、中央部と左右両端部との3ヶ所に配備することで、左右両端部の差により傾きを、中央から左右端部までの各倍率を検出し、基準となるステーションに合わせ込むように補正する。 In this example, it is arranged at three locations, the center and both left and right ends, so that the inclination is determined by the difference between the left and right ends, and each magnification from the center to the left and right ends is detected and adjusted to the reference station. To correct.
しかしながら、この補正モード時には、プリント動作を中断することになるため、この頻度が多くなると、プリントの生産性を落とすばかりか、余分なトナーを消費してしまうといった欠点があり、この補正モードの頻度が少ない、言い換えれば、長時間ビームスポット位置が安定的に保持されていることが望ましい。 However, since the printing operation is interrupted in this correction mode, if this frequency increases, there is a disadvantage that not only the productivity of printing is reduced but also excess toner is consumed. It is desirable that the beam spot position be stably maintained for a long time.
次に、図7を用い、書込制御回路の動作について説明する。各色毎にラスター展開された画像データはフレームメモリ408に各々一時保存され、画像処理部に順に読み出されて、前後の関係を参照しながら中間調に対応したマトリクスパターンに応じて各ラインの画素データが形成され、各発光点に対応したラインバッファ407に転送される。 Next, the operation of the write control circuit will be described with reference to FIG. The image data rasterized for each color is temporarily stored in the frame memory 408, read out sequentially to the image processing unit, and the pixels of each line according to the matrix pattern corresponding to the halftone while referring to the relationship before and after. Data is formed and transferred to the line buffer 407 corresponding to each light emitting point.
すなわち、書込制御回路は、半導体レーザアレイの各々の発光点に対し同数のラインバッファ407を備え、同期検知信号をトリガとして各々読み出されて各発光点を独立に変調する。 That is, the write control circuit includes the same number of line buffers 407 for each light emitting point of the semiconductor laser array, and each read out is triggered by the synchronization detection signal as a trigger to independently modulate each light emitting point.
従って、画素データを転送するラインバッファを順送りに選択することで、先頭行を記録する発光点を切り換えることができる。 Therefore, by selecting the line buffer for transferring the pixel data in order, it is possible to switch the light emitting point for recording the first row.
次に各発光点を変調するクロックの生成部401について説明する。カウンタ403では、高周波クロック生成回路402で生成された高周波クロックVCLKをカウントし、比較回路404ではこのカウント値と、デューティ比に基いてあらかじめ設定される設定値L、および画素クロックの遷移タイミングとして外部から与えられ、位相シフト量を指示する位相データHとを比較し、カウント値が上記設定値Lと一致した際に画素クロックPCLKの立下りを指示する制御信号lを、位相データHと一致した際に画素クロックPCLKの立上がりを指示する制御信号hを出力する。 Next, the clock generation unit 401 for modulating each light emitting point will be described. The counter 403 counts the high-frequency clock VCLK generated by the high-frequency clock generation circuit 402, and the comparison circuit 404 externally outputs this count value, a preset value L set in advance based on the duty ratio, and the transition timing of the pixel clock. Is compared with the phase data H instructing the phase shift amount, and when the count value coincides with the set value L, the control signal l instructing the falling edge of the pixel clock PCLK coincides with the phase data H. At this time, a control signal h for instructing rising of the pixel clock PCLK is output.
この際、カウンタ403は制御信号hと同時にリセットされ再び0からカウントを行うことで、連続的なパルス列が形成できる。こうして、1クロック毎に位相データHを与え、順次パルス周期が可変された画素クロックPCLKを生成する。 At this time, the counter 403 is reset simultaneously with the control signal h and starts counting from 0 again, whereby a continuous pulse train can be formed. In this way, the phase data H is given for each clock, and the pixel clock PCLK whose pulse cycle is sequentially changed is generated.
この例では、画素クロックPCLKは、高周波クロックVCLKの8分周とし、1/8クロックの分解能で位相が可変できるようにしている。 In this example, the pixel clock PCLK is divided by 8 of the high frequency clock VCLK so that the phase can be varied with a resolution of 1/8 clock.
図8は、任意の画素の位相をシフトした説明で、1/8クロックだけ位相を遅らせた例である。 FIG. 8 is an example in which the phase of an arbitrary pixel is shifted, and is an example in which the phase is delayed by 1/8 clock.
デューティ50%とすると設定値L=3が与えられ、カウンタ403で4カウントされ画素クロックPCLKを立ち下げる。1/8クロック位相を遅らせるとすると位相データH=6が与えられ、7カウントで立上げる。同時にカウンタがリセットされるので、4カウントで再び立ち下げる。つまり、隣接するパルス周期が1/8クロック分縮められたことになる。
If the duty is 50%, a set value L = 3 is given, and the counter 403
こうして生成された画素クロックPCLKは、光源駆動部405に与えられ、この画素クロックPCLKに対してラインバッファ407から読み出された画素データを重畳させた変調データにより、半導体レーザを駆動する。 The pixel clock PCLK generated in this way is supplied to the light source driving unit 405, and the semiconductor laser is driven by the modulation data in which the pixel data read from the line buffer 407 is superimposed on the pixel clock PCLK.
このように位相をシフトする画素を所定間隔で配置することによって、各分割区間の境界で主走査レジストずれがゼロとなるように主走査方向に沿った画素間隔の疎密を調整し、部分的な倍率の偏差を補正することができる。 By arranging the pixels that shift the phase at predetermined intervals in this way, the density of the pixel intervals along the main scanning direction is adjusted so that the main scanning registration deviation becomes zero at the boundary of each divided section. The deviation of magnification can be corrected.
つまり、全体の倍率は画素クロックPCLK自体のシフトによって均等に画素間隔を伸縮して補正し、部分的な倍率は所定の画素数おきに画素間隔を変化させることで補正する。 That is, the overall magnification is corrected by uniformly expanding and contracting the pixel interval by shifting the pixel clock PCLK itself, and the partial magnification is corrected by changing the pixel interval every predetermined number of pixels.
この例では、図10に示すように主走査領域を複数の区間に分割し、分割区間毎に位相をシフトする画素の間隔とシフト量を以下に示す如く設定し位相データとして与えている。 In this example, as shown in FIG. 10, the main scanning region is divided into a plurality of sections, and the interval and the shift amount of the pixels for shifting the phase are set as shown below and given as phase data.
いま、主走査位置xに対する倍率の変化をL(x)とすると、ビームスポット位置ずれの変化M(x)は、次式(数2)のように、その積分値で表される。 Now, assuming that the change in magnification with respect to the main scanning position x is L (x), the change M (x) in the beam spot position deviation is expressed by its integral value as shown in the following equation (Equation 2).
分割区間の始点と終点でビームスポット位置ずれが0となるように補正することを想定すると、任意の分割区間の倍率変化に伴う分割区間幅のずれをΔm、位相シフトの分解能をσ(一定)、分割区間内の画素数をNとする場合、位相をシフトする画素の間隔は、D≒N/(Δm/σ)となる。但し、Dは整数で示され、D画素毎にσずつ位相をシフトすればよい。 Assuming that the beam spot position deviation is corrected to 0 at the start and end points of the divided section, the deviation of the divided section width due to the change in magnification of the arbitrary divided section is Δm, and the phase shift resolution is σ (constant). When the number of pixels in the divided section is N, the interval between the pixels for shifting the phase is D≈N / (Δm / σ). However, D is represented by an integer, and the phase may be shifted by σ for each D pixel.
上記の例では、σは1/8画素となる。従って、あらかじめ設定する分割数を、分割区間の中間位置で発生するビームスポット位置ずれ残差が許容範囲内となることを目安に決めてやればよい。 In the above example, σ is 1/8 pixel. Therefore, the number of divisions set in advance may be determined with reference to the fact that the beam spot position deviation residual generated at the intermediate position of the division section is within the allowable range.
この例では8等分割に設定している。当然、分割区間幅を変えて偏分割としてもよい。 In this example, eight equal divisions are set. Of course, partial division may be performed by changing the division interval width.
ところで、従来では、画像を形成するための複数の光ビーム(レーザビーム)が走査する位置に受光面が配置された光検出器(例えば、光検出器138)は、複数の光ビームの副走査方向の走査位置ずれ量を検出することができず、従って、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正することができないという問題があった。 Conventionally, a photodetector (for example, the photodetector 138) in which a light receiving surface is arranged at a position where a plurality of light beams (laser beams) for forming an image scans is sub-scanned by the plurality of light beams. Therefore, there is a problem in that the amount of scanning position deviation in the direction cannot be detected, and therefore the imaging positions in the sub-scanning direction of a plurality of light beams cannot be corrected.
図14には、従来技術における、光検出器(例えば、光検出器138)による検出パターンの一例が示されている。 FIG. 14 shows an example of a detection pattern by a photodetector (for example, a photodetector 138) in the prior art.
図14に示すように、従来の光検出器(四角形状の光検出器)に対して、副走査方向に位置の異なる複数光源1〜7が走査するときを考える。
As shown in FIG. 14, consider a case where a plurality of
光源3,4,5を点灯した場合、光検出器で得られる信号幅をt3,t4,t5とすると、t3=t4=t5の関係が得られる。これは、従来では、光検出器の形状が副走査方向に向けて同じ形状であるためであり、光検出器のどの部分に、複数光源が走査しているのかを検出することは検出時間幅(信号幅)から求めることは非常に困難である。
When the
そこで、本発明では、画像を形成するための複数の光ビーム(レーザビーム)が走査する位置に受光面が配置された光検出器(例えば、光検出器138)において、該光検出器の受光面の副走査方向中央部の主走査方向の幅を受光面の他の部分の主走査方向の幅と異なったものにしている。 Therefore, in the present invention, in a photodetector (for example, the photodetector 138) in which a light receiving surface is arranged at a position where a plurality of light beams (laser beams) for forming an image scan, the light reception of the photodetector. The width in the main scanning direction of the central portion in the sub-scanning direction of the surface is made different from the width in the main scanning direction of other portions of the light receiving surface.
具体的に、図6に示すように、主走査方向に対して垂直方向(副走査方向)について、中央部の主走査方向の幅が他の部分の主走査方向の幅よりも大きくなるような、あるいは、小さくなるような形状にし(図6の例では、受光面の主走査方向の幅が副走査方向中央部から副走査方向端部に行くに従って小さくなるような形状となっている)、複数の走査光を走査開始端側から走査するときに、後述のずれ量検出手段601で検知される光検出器の検出信号の時間幅を比較することで、もっとも長い(あるいは、もっとも短い)時間幅の光源の位置と複数光源の副走査方向中央に位置する光源との副走査位置ずれ量に基づいて、例えば液晶偏向素子117を用いてフィードバック制御することで、各色画像の副走査レジストがずれないよう走査位置を保持することができる。
Specifically, as shown in FIG. 6, in the direction perpendicular to the main scanning direction (sub-scanning direction), the width of the central portion in the main scanning direction is larger than the width of the other portions in the main scanning direction. Alternatively, the width is reduced (in the example of FIG. 6, the width of the light receiving surface in the main scanning direction is reduced from the center in the sub scanning direction toward the end in the sub scanning direction). The longest (or shortest) time is obtained by comparing the time widths of the detection signals of the photodetectors detected by the later-described deviation amount detection means 601 when scanning a plurality of scanning lights from the scanning start end side. The sub-scanning resist of each color image is shifted by feedback control using, for example, the liquid
図6は副走査方向に位置の異なる光源1〜6について示した例であり、各光源1〜6のそれぞれを走査したとき光検出器で得られる信号を検出信号1〜6とし、その検出時間幅をt1〜t6とする。このとき検出時間の比較を行うための検出クロック信号により検出信号1〜6のオン時間をカウントすることで、複数光源の検出信号から、それぞれ異なるカウント値を得ることが出来る。例えば光源4,5,6の場合を図6に図示しているが、この場合t4>t5>t6の関係よりカウント値はN4≧N5≧N6となる。検出信号の時間差に対して検出クロック信号の周期が小さい場合には、時間差をカウント値として比較できるが、周期が大きい場合には複数光源の走査により得られる検出信号のカウント値が同一値となり、カウント値の比較により、どの光源が検出器の中央位置を走査しているかの判断及び検出精度が悪くなるため、検出クロック信号の周期は、異なる副走査位置を走査する光源同士の検出信号が、異なるカウント値を得られるように設定することが望ましい。
FIG. 6 shows an example of the
図6の例では、主走査方向の略同一位置に光源が配置されており、図示のように受光面が配置されている光検出器に対して図示のような主走査方向に走査がなされる場合には、光検出器の受光面を光が走査し始めるときに検出信号が立ち上がるとするとき、各検出信号の立ち下がりタイミングは、同一タイミングとなる。 In the example of FIG. 6, the light source is arranged at substantially the same position in the main scanning direction, and scanning is performed in the main scanning direction as shown in the figure with respect to the photodetector having the light receiving surface as shown in the figure. In this case, when the detection signal rises when light begins to scan the light receiving surface of the photodetector, the fall timing of each detection signal is the same timing.
一方、立ち上がりタイミングは各光源の光検出器の受光面に対する走査位置により異なるため、この立ち下がりタイミングにより光源の発光タイミングを制御することで、画像の書込み開始タイミングを制御することが可能となる。またカウント値が最も大きい光源を検出することで、複数光源の副走査中央位置光源に対するずれ量を検出することができ、このように検出された複数光源の副走査中央位置光源に対するずれ量に基づいて、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正することが可能となる。 On the other hand, since the rising timing varies depending on the scanning position of each light source with respect to the light receiving surface of the photodetector, it is possible to control the image writing start timing by controlling the light emission timing of the light source based on the falling timing. Further, by detecting the light source having the largest count value, it is possible to detect the shift amount of the plurality of light sources with respect to the sub-scanning center position light source, and based on the detected shift amount of the plurality of light sources with respect to the sub-scanning center position light source. Thus, it is possible to correct the imaging positions of the plurality of light beams in the sub-scanning direction.
換言すれば、図6の例では、光検出器の受光面の1つの辺縁を、主走査方向に対して垂直となるようなものにしており、このとき複数光源(複数の光ビーム)がこの辺縁を通る場合、どの光源(どの光ビーム)についても副走査位置が異なる場合であっても、検出信号の立ち下がりタイミングは同一となる。よって、ある光源(ある光ビーム)の検出信号の立ち下がりタイミングによって光源の点灯タイミングを図る主走査同期検知信号を作ることが可能となり、主走査同期検知機能と副走査位置ずれ検出機能との両機能を兼ね備えた光検出器を実現できる。 In other words, in the example of FIG. 6, one edge of the light receiving surface of the photodetector is set to be perpendicular to the main scanning direction. At this time, a plurality of light sources (a plurality of light beams) are provided. When passing through this edge, the fall timing of the detection signal is the same regardless of the sub-scanning position for any light source (any light beam). Therefore, it is possible to create a main scanning synchronization detection signal for timing the lighting of the light source based on the falling timing of the detection signal of a certain light source (a certain light beam). Both the main scanning synchronization detection function and the sub-scanning position shift detection function can be achieved. A photodetector having a function can be realized.
図16には、別の例を示す。すなわち、図16の例は、図6の例が主走査方向に略同一位置に並んだ複数光源の場合であったのに対して、主走査方向,副走査方向の両方に対して複数光源の位置が異なったものとなっている。図16の例では、複数光源の主走査方向の位置が異なるため、信号の立ち下がり位置は各光源により異なる。よって、その立ち下がり信号の時間差を検出クロック信号によりカウントして、複数光源を同時発光した場合に主走査方向において光検出器に最も近くに位置する光源(図16の例では、6個の光源のうちの光源6)を発光信号の基準として、その光源からの立ち下がり信号のずれ量分だけ発光時間をずらすことにより、被走査媒体上の主走査方向の略同一位置に画素を形成することが可能となる。 FIG. 16 shows another example. That is, the example of FIG. 16 is a case of a plurality of light sources arranged in substantially the same position in the main scanning direction in the example of FIG. The position is different. In the example of FIG. 16, since the positions of the plurality of light sources in the main scanning direction are different, the signal falling position is different for each light source. Therefore, the time difference between the falling signals is counted by the detection clock signal, and when a plurality of light sources emits light simultaneously, the light sources located closest to the photodetector in the main scanning direction (in the example of FIG. 16, six light sources). The light source 6) is used as a reference for the light emission signal, and the light emission time is shifted by the amount of shift of the falling signal from the light source, thereby forming pixels at substantially the same position in the main scanning direction on the scanned medium. Is possible.
図17には、さらに別の例を示す。すなわち、図17の例は、複数光源を2次元に配置したものとなっており、図16の光源の半分をずらして副走査方向に2列並べたものとなっている。図17の例でも、図6,図16と同様に、検出信号の信号幅を検出クロック信号によりカウントすることにより、複数光源全体が光検出器のどの位置を走査しているかを判断することが可能となり、そのずれ量に基づいて副走査位置ずれ補正を行うことにより、高精度な画素形成が可能となる。 FIG. 17 shows still another example. That is, in the example of FIG. 17, a plurality of light sources are two-dimensionally arranged, and half of the light sources of FIG. 16 are shifted and arranged in two rows in the sub-scanning direction. Also in the example of FIG. 17, as in FIGS. 6 and 16, it is possible to determine which position of the entire light source is scanned by the plurality of light sources by counting the signal width of the detection signal based on the detection clock signal. This makes it possible to perform high-accuracy pixel formation by performing sub-scanning position deviation correction based on the deviation amount.
このように、本発明では、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査面に向けて集光する光走査装置において、前記複数の光ビームが走査する位置に受光面が配置された光検出器を有し、該光検出器は、受光面の副走査方向中央部の主走査方向の幅が受光面の他の部分の主走査方向の幅とは異なっているので、受光面中央を走査した時の検出信号の時間幅が広い、あるいは、狭い光源位置を検出することで、副走査方向の光源位置ずれを検出することが可能となる。 As described above, in the present invention, in the optical scanning device that deflects and scans the plurality of light beams emitted from the plurality of light sources in the main scanning direction and collects the light beams toward the scanning surface by the scanning imaging unit, The photodetector has a light receiving surface disposed at a position where the light beam scans, and the light detector has a width in the main scanning direction at the center of the light receiving surface in the sub-scanning direction. Because it is different from the width in the direction, it is possible to detect the light source position deviation in the sub-scanning direction by detecting the light source position where the time width of the detection signal is wide or narrow when scanning the center of the light receiving surface It becomes.
また、本発明では、光検出器の受光面が、主走査方向に対して垂直となる辺縁を有しているのが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the light receiving surface of the photodetector has an edge that is perpendicular to the main scanning direction.
ここで、光検出器の受光面の主走査方向に対して垂直となる辺縁は、主走査方向の同期検知手段としての機能を有しており(同期検知信号を検出可能となっており)、この機能を有していることによって、主走査方向の書込みタイミングをも高精度に検出,補正することができる。 Here, the edge that is perpendicular to the main scanning direction of the light receiving surface of the photodetector has a function as synchronization detection means in the main scanning direction (so that a synchronization detection signal can be detected). By having this function, the write timing in the main scanning direction can be detected and corrected with high accuracy.
すなわち、光検出器の受光面の少なくとも一つの辺縁が、主走査方向に対して垂直となっている場合、この受光面側から光ビームを走査することによって、被走査媒体上の略同一主走査位置での走査タイミングを検出することが可能となる。また、光検出器の受光面の少なくとも一つの辺縁が、主走査方向に対して垂直となっていることにより、この受光面側から光ビームを走査する際のタイミング信号に基づいて、光ビームの主走査方向の同期検知を行うことで、複数の光ビームの副走査位置ずれ量検出と、主走査同期タイミング検出とを同時に実現することが可能となる。 That is, when at least one edge of the light receiving surface of the photodetector is perpendicular to the main scanning direction, the light beam is scanned from the light receiving surface side so that substantially the same main surface on the scanned medium is obtained. It becomes possible to detect the scanning timing at the scanning position. Further, since at least one edge of the light receiving surface of the photodetector is perpendicular to the main scanning direction, the light beam is based on the timing signal when scanning the light beam from the light receiving surface side. By detecting the synchronization in the main scanning direction, it is possible to simultaneously detect the sub-scanning position shift amount of the plurality of light beams and the main scanning synchronization timing detection.
さらに、本発明の光走査装置は、図26に示すように、前記光検出器(例えば、光検出器138および/または光検出器139)からの検出信号に基づいて、副走査方向の光源位置ずれ量を検出するずれ量検出手段601と、前記ずれ量検出手段601で検出された副走査方向の光源位置ずれ量に基づいて、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正する補正手段602とをさらに有している。
Further, as shown in FIG. 26, the optical scanning device of the present invention is based on the detection signal from the photodetector (for example, the
ここで、補正手段602は、具体的には、図1の例において、液晶偏向素子117の印加電圧を変化させることで光軸を変化させたり、あるいは、例えば光源107自体の角度(あおり)を変化させることによって、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正するようにしている。
Here, specifically, the correction means 602 changes the optical axis by changing the voltage applied to the liquid
このように、前記光検出器からの検出信号に基づいて、副走査方向の光源位置ずれ量を検出するずれ量検出手段601と、前記ずれ量検出手段601で検出された副走査方向の光源位置ずれ量に基づいて、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正する補正手段602とをさらに有していることにより、複数の光ビームの副走査方向の走査位置ずれ量を検出して、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正することができる。
Thus, based on the detection signal from the photodetector, a deviation
なお、上述したように、本発明の光走査装置では、走査結像手段は、単一のハウジング内に収容された複数の光学部材(例えば、120,129,123,130)を有し、複数の光ビームを同時に走査可能な偏向走査手段により複数の光ビームが走査され前記複数の光学部材からなる走査結像手段を透過して被走査面に至る。ここで、前記光検出器(例えば、138および/または139)は、走査結像手段の光路内に配置されている。 As described above, in the optical scanning device of the present invention, the scanning imaging means has a plurality of optical members (for example, 120, 129, 123, 130) housed in a single housing. A plurality of light beams are scanned by the deflection scanning means capable of simultaneously scanning the light beams and pass through the scanning image forming means comprising the plurality of optical members to reach the scanned surface. Here, the photodetector (for example, 138 and / or 139) is arranged in the optical path of the scanning imaging means.
図1の例において、例えば感光体ドラム101についてのステーョン(第1の画像形成ステーション)に着目するとき、2つの光検出器138,139のいずれか一方を本発明の上述した光検出器にすることもできるが、より好ましくは、2つの光出器138,139の両方を本発明の上述した光検出器にするのが副走査方向の走査位置ずれ量をより高い精度で検出する上で望ましい。この場合、図26のずれ量検出手段601は、例えば、光検出器138からの検出信号と光検出器139との平均をとり、この平均に基づいて副走査方向の光源位置ずれ量を検出することができる。
In the example of FIG. 1, for example, when attention is paid to a station (first image forming station) for the
図1の例において、同様に、感光体ドラム102についてのステーション(第2の画像形成ステーション)の光検出器140,141にも、本発明の光検出器を用いるのが好ましい。さらに、第3,第4の画像ステーションの光検出器にも、本発明の光検出器を用いるのが好ましい。
In the example of FIG. 1, similarly, it is preferable to use the photodetector of the present invention for the
図27には、電子写真プロセスを利用した従来の一般的なレーザプリンタ,デジタル複写機等の画像形成装置の構成例が示されている。この画像形成装置では、光源である半導体レーザユニット1009から発光されたレーザ光は、回転するポリゴンミラー1003により偏向走査(スキャン)され、走査レンズ(fθレンズ)1002を介して被走査媒体である感光体1001上に光スポットを形成し、その感光体1001を露光して静電潜像を形成する。また、位相同期回路1006は、クロック生成回路1005により生成された変調信号を、ポリゴンミラー1003により偏向走査された半導体レーザユニット1009からの光を検出するフォトディテクタ1004に同期した位相に設定する。すなわち、位相同期回路1006は、フォトディテクタ(光検出器)1004の出力信号に基づいて、1ライン毎、位相同期のとられた画像クロック(画素クロック)を生成して画像処理ユニット1007とレーザ駆動回路1008へ供給する。このようにして、半導体レーザユニット1009は、画像処理ユニット1007により生成された画像データと位相同期回路1006により1ライン毎に位相が設定された画像クロックに従い、レーザ駆動回路1008により発光時間がコントロールされることによって、被走査媒体である感光体1001上の静電潜像をコントロールすることができる。
FIG. 27 shows a configuration example of a conventional general image forming apparatus such as a laser printer and a digital copying machine using an electrophotographic process. In this image forming apparatus, laser light emitted from a
ところが近年、印刷速度(画像形成速度)の高速化,画像の高画質化の要求が高まり、それに対しては、偏向器であるポリゴンモータの高速化や、レーザ変調の基準クロックとなる画素クロックの高速化で対応してきたが、どちらの高速化にも限界が近づいてきており、従来の方法では対応しきれなくなってきている。またこのような走査光学系において、ポリゴンスキャナ等の偏向器の面倒れや偏向反射面の回転軸からの距離のばらつきは、被走査媒体上を走査する光スポット(走査ビーム)の走査位置ずれ,走査速度ムラを発生させる。この走査位置ずれ,走査速度ムラは画像の揺らぎとなり画像品質の劣化となる。高品位の画質を要求する場合は、走査位置ずれ,走査ムラの補正を行う必要がある。 However, in recent years, there has been an increasing demand for higher printing speed (image forming speed) and higher image quality. To meet this demand, the polygon motor, which is a deflector, and the pixel clock, which serves as a reference clock for laser modulation, are being used. Although speeding up has been supported, the limits of both speeds are approaching, and the conventional methods are not able to handle them. In such a scanning optical system, the surface tilt of a deflector such as a polygon scanner and the variation in the distance from the rotation axis of the deflecting / reflecting surface are caused by the displacement of the scanning position of the light spot (scanning beam) scanned on the scanned medium. Causes uneven scanning speed. The scanning position deviation and the scanning speed unevenness cause image fluctuation and image quality deterioration. When high quality image quality is required, it is necessary to correct scanning position deviation and scanning unevenness.
図18は、電子写真プロセスを利用した本発明の光走査装置(画像形成装置)の構成例を示す図である。図18の構成例では、図27の従来技術に対して、走査毎に光検出器を走査する位置において半導体レーザユニットが発光する場合、1ライン毎に光検出器1004の出力信号に基づいて、カウンタ回路1020により光検出器1004からの信号をカウントし(光検出器1004で検出された信号の回数をカウントし)、カウント値をポリゴンミラー1003の面数と同じに設定することで、ポリゴンミラー1003の同一面が走査したときの光検出器1004の信号を取得することが可能となる。これにより、ポリゴンミラー1003のポリゴン面による光検出器1004の検出誤差に影響されることなく、ポリゴンミラー1003のある特定面での光検出器1004における複数光源の主走査方向位置ずれ量および副走査方向位置ずれ量を高精度に検出することが可能となる。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of an optical scanning apparatus (image forming apparatus) of the present invention using an electrophotographic process. In the configuration example of FIG. 18, when the semiconductor laser unit emits light at a position where the photodetector is scanned for each scan, based on the output signal of the
図21は図18の構成例においてカウンタ1020として示した位置ずれ検出回路の具体例を示す図である。図21を参照すると、図18の光検出器1004で検出された信号は、図21の検出信号セレクタ、ポリゴン面カウンタに入力される。ポリゴン面カウンタでは、後述の図19に示すように、光検出器1004によって得られる周期tp1/6の信号が入力され、ポリゴン面数を6としたとき6回信号が入力することをポリゴン面カウンタでカウントする。検出信号セレクタではポリゴン面カウンタで得られた周期tp1の信号に基づいて、ポリゴンの特定面での検出信号のみを選択して出力する。検出時間カウンタでは、検出信号セレクタから出力された検出信号をもとに、検出信号の時間幅をクロック生成回路からの高周波クロックによりカウントして検出時間幅データとして検出する。次に、メモリでは、ポリゴンミラー1回転毎の光検出器から得られた検出時間幅データを保存する。上記検出時間幅データは発光光源の光検出器に対する副走査方向の位置ずれ量を示しており、複数光源の位置ずれ量を比較することで、ポリゴン特定面における光源の副走査位置ずれ量が求められる。
FIG. 21 is a diagram showing a specific example of the misregistration detection circuit shown as the
図19には、図18の光走査装置(画像形成装置)の処理動作例を説明するためのタイミングチャートを示す図である。図19を参照すると、図18の光走査装置において、光検出器1004の付近を走査する毎に、半導体レーザユニット1009を発光制御するとき、光検出器1004では、ポリゴンミラー1003の回転周期をtp1とした場合、ポリゴンミラー1003の各面で光検出する場合の信号のように周期tp1/6の繰り返し信号が得られる。この信号はポリゴンミラー1003が6面の場合には、6面分の信号が繰り返し得られることになるため、図18の構成例に示すように、カウンタ回路1020により6回信号を得るごとに検出信号を取得する構成とすることにより、図19中の面1のみ〜面6のみの各信号を取得することが可能となる。まず初めに面1のみのタイミングで複数光源からの主走査方向位置ずれ情報および副走査方向位置ずれ情報を光検出器1020により取得する場合を考える。ここで、複数光源分の信号を取得したことをカウントする複数光源信号取得カウンタ(図示しないが、複数の光源が順次に発光し、全光源が発光することをカウントするものであり、レーザ駆動回路1008の発光制御信号を基にカウントするものである)を設けて、このカウント値が複数光源分となった場合には、ポリゴンミラー1003の各面で光検出している信号に対して光検出器1004の信号取得のカウントタイミングを1信号分ずらすことを順次行なうことにより、ポリゴンミラー1003のすべての面に対する主走査方向位置ずれ検出信号および副走査方向位置ずれ検出信号を取得することが可能となり、各面毎に位置ずれ補正量を変更する構成により、より高精度な主走査方向位置ずれ補正および副走査方向位置ずれ補正が可能となる。
FIG. 19 is a timing chart for explaining a processing operation example of the optical scanning device (image forming apparatus) of FIG. Referring to FIG. 19, when the
図20は別の例を示す図である。図18の構成例において、面1のみの検出信号タイミングで光検出器1004による信号検出を行うとするとき、図16に示す6光源で光検出器1004を走査する場合を考える。この場合には、図20に示すように、ポリゴン回転周期tp1間隔で発光させる光源を順次切り替えていくことにより、ポリゴンミラーの特定面に対する複数光源の主走査方向位置ずれ量および副走査方向位置ずれ量を検出することが可能となる。また光源3の点灯時間幅t1d3として、ほかの光源の点灯時間幅も同一周期、タイミングで発光制御する場合には、点灯制御信号を簡略化できるが、複数光源の光検出器に対する主走査方向に最も走査時間の異なる光源1と6が、光検出器を十分走査可能な時間幅に設定する必要がある。すなわち、光検出器に対して、複数光源が主走査方向に走査される場合において、図16に示す光源が同時に発光、消灯した場合、その時間幅が光検出器の幅や複数光源の主走査方向に最も離れた光源同士の走査時間の差に対して充分大きい場合には、その点灯制御信号を全ての光源にポリゴンミラーの面毎に発光光源を変えて走査することで、複数光源の信号検出が可能となる。一方、時間が短い場合、例えば光源6では光検出器を走査する間、検出信号を得ることが出来るが、光源1では同一信号を用いた場合には検出信号が出来ない場合には、発光タイミングをずらした発光制御信号が必要となる。複数光源毎に発光制御信号を生成するのは回路規模が大きくなるため、共通化した発光制御信号で発光し、検出器で信号検出できれば、簡単な構成となる。
FIG. 20 is a diagram showing another example. In the configuration example of FIG. 18, when signal detection by the
図19,図20に示したように、本発明では、さらに、複数の光源は、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間を少なくとも1つ有し、偏向器の特定面での反射光を前記光検出器にて信号検出するようになっている。 As shown in FIGS. 19 and 20, in the present invention, the plurality of light sources further have at least one period of continuous lighting for a certain period of time at substantially the same period as the rotation period of the deflector, and the specific surface of the deflector. The reflected light is detected by the photodetector.
ここで、図19の場合には、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間は6個であり、図20の場合は、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間は1個である。 Here, in the case of FIG. 19, there are six periods of continuous lighting for a certain period of time at substantially the same period as the rotation period of the deflector, and in the case of FIG. 20, a certain period of time at approximately the same period as the rotation period of the deflector. There is one continuous lighting period.
図18の光走査装置(画像形成装置)は、被走査媒体の有効走査領域外に1つの光検出器1004が配置されている場合の例であり、この光検出器1004は、図1の光走査装置(画像形成装置)における光検出器(例えば138)に対応したものとなっているが、本発明では、光検出器の配置位置として、被走査媒体の有効走査領域外のかわりに、被走査媒体の有効走査領域の略中央位置に配置することも可能であるし、被走査媒体の有効走査領域外と被走査媒体の有効走査領域の略中央位置とにそれぞれ配置することも可能である。
The optical scanning device (image forming apparatus) in FIG. 18 is an example in the case where one
図22には、図18の構成例に対して、光検出器を複数個配置した構成例が示されている。すなわち、図22の例では、図18に示されている光検出器1004(被走査媒体の有効走査領域外に配置されている光検出器)に加えて、被走査媒体の略中央位置に光検出器1004'がさらに配置されている。光検出器1004'は、被走査媒体の有効走査領域の略中央位置を光ビームが走査するときに、例えば、この光ビームの一部がハーフミラーによって反射(分光)されて光検出器1004'を走査するように配置されている。図22の構成例では、光検出器1004'がさらに設けられていることにより、走査中央位置での副走査方向位置ずれ量を検出することが可能となり、複数光源の副走査方向位置ずれ量を画像の略中央位置を基準として、検出することが可能となる。これにより、複数光源の副走査方向位置ずれ補正を、より高精度に行なうことができる。
FIG. 22 shows a configuration example in which a plurality of photodetectors are arranged with respect to the configuration example of FIG. That is, in the example of FIG. 22, in addition to the light detector 1004 (light detector arranged outside the effective scanning area of the scanned medium) shown in FIG. A
図23は、走査光に対する光検出器と被走査媒体、検出信号および発光信号の関係の一例を示す図である。図23は光走査装置が図18に示すような構成となっている場合(すなわち、被走査媒体の有効走査領域外に1つの光検出器1004(図23では、A)が配置されている場合)の例であって、走査光が光検出器A,被走査媒体の順に走査する場合、発光信号1により光検出器Aでは検出信号1が得られる。被走査媒体に画像を書き込まない領域の場合には、上記信号1で検出信号を取得できる。一方、画像を書き込む領域においては、発光信号2のように有効書き込み領域において、画像データの発光があるため、光検出器での信号検出を一走査内で同時に行うための発光信号は発光信号2となる。このとき光検出器では検出信号1と同様の検出信号2が得られる。よって、図23の構成では(すなわち、図18,図22のように、被走査媒体の有効走査領域外に光検出器が配置されている構成では)、画像データの書込み中にも位置ずれ量を検出可能となり(すなわち、有効走査領域外に配置されている光検出器での信号検出は、画像データの書込み中に行なわれることが可能となり)、温度変動などの変動要因による主走査方向位置ずれ変動および副走査方向位置ずれ変動に対して、高速に補正を行うことが可能となる。
FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a relationship between a photodetector, a scanned medium, a detection signal, and a light emission signal with respect to scanning light. FIG. 23 shows a case where the optical scanning device has a configuration as shown in FIG. 18 (that is, one photo detector 1004 (A in FIG. 23) is arranged outside the effective scanning area of the scanned medium). ), The scanning light scans in the order of the photodetector A and the medium to be scanned, and the
また、図24は、図23の例に対して、有効書込み領域の略中央位置に光検出器Cをさらに設けた場合の例を示す図である(図22の光走査装置において、光検出器1004(図24では、A)に加えて光検出器1004'(図24では、C)がさらに配置されている場合の例を示す図である)。図24の例では、画像データ領域では光検出器Cにおいて主走査方向位置ずれ量および副走査方向位置ずれ量の検出を行なうことができないため(すなわち、発光信号2,検出信号2によっては、光検出器Cにおいて画像データそのものを検出してしまうために主走査方向位置ずれ量および副走査方向位置ずれ量の検出を行なうことができない)、本構成は画像データの書込み期間外で発光信号1,検出信号1によって主走査方向位置ずれ量および副走査方向位置ずれ量を検出し、主走査方向,副走査方向の位置ずれの補正を高精度に行うようになっている。
FIG. 24 is a diagram showing an example in which a photodetector C is further provided at substantially the center position of the effective writing area with respect to the example of FIG. 23 (in the optical scanning device of FIG. 22, the photodetector 1004 (A in FIG. 24) is a diagram showing an example in which a
換言すれば、本発明において、有効走査領域外に配置されている光検出器(例えば、A)での信号検出は、画像データの書込み中に行なうことができる。 In other words, in the present invention, the signal detection by the photodetector (for example, A) arranged outside the effective scanning area can be performed during the writing of the image data.
また、有効走査領域外に配置されている光検出器(例えば、A)、および/または、有効走査領域の略中央位置に配置されている光検出器(例えば、C)での信号検出は、画像データの書込み期間外で行なうことができる。 In addition, signal detection by a photodetector (for example, A) disposed outside the effective scanning region and / or a photodetector (for example, C) disposed at a substantially central position of the effective scanning region, This can be done outside the image data writing period.
特に、有効走査領域の略中央位置に配置されている光検出器での信号検出は、画像データの書込み期間外で行なわれる必要がある。 In particular, the signal detection by the photodetector arranged at substantially the center position of the effective scanning area needs to be performed outside the image data writing period.
また、図13は本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の例を示す図である。図13を参照すると、被走査媒体である感光体ドラム901の周囲には、感光体ドラム901を高圧に帯電する帯電チャージャ902と、光走査装置900により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ903と、現像ローラ903にトナーを補給するトナーカートリッジ904と、感光体ドラム901に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース905とが配置されている。
FIG. 13 is a diagram showing an example of an image forming apparatus using the optical scanning device of the present invention. Referring to FIG. 13, there are a charging
感光体ドラム901へは、上述したようにポリゴンミラー1面毎の走査により複数ライン同時に画像記録が行われる。
As described above, a plurality of lines of images are simultaneously recorded on the
4つの画像形成ステーションが転写ベルト906の移動方向に並列され、イエロー,マゼンタ,シアン,ブラックのトナー画像が転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
Four image forming stations are arranged in parallel in the moving direction of the
各画像形成ステーションは、トナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。 Each image forming station basically has the same configuration except that the toner color is different.
一方、記録紙は、給紙トレイ907から給紙コロ908により供給され、レジストローラ対909により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送り出され、転写ベルト906よりカラー画像が転写され、定着ローラ910で定着されて、排紙ローラ912により排紙トレイ911に排出される。
On the other hand, the recording paper is supplied from the
図25は、図13の画像形成装置を簡略化した図であり、光走査装置10a〜10dはそれぞれ感光体9a〜9dを走査するユニットであり、a〜dでYMCK各色を表わしている。図25では、紙1〜4に対して書き込みを行う例を示しており、紙1から4の順にユニットa,b,c,dを通っていきカラー画像を形成していくが、紙1に対してすべての色が書き込まれる前に、他の紙が通るため、紙1,2,3,4でそれぞれ画像を形成する場合には、紙間で副走査位置ずれ量を変更して補正することにより高精度なカラー画像を形成することが可能となる。またジョブ間で副走査位置ずれ量を補正する構成により、同一ジョブ間での位置ずれ補正による画像差などを発生させることなく、画素位置ずれ補正を行うことが可能となる。
FIG. 25 is a simplified diagram of the image forming apparatus of FIG. 13. The
すなわち、本発明において、補正手段602は、ページ間(例えば、紙間)で副走査位置ずれ補正を行うことができる。あるいは、補正手段602は、画像書き込みジョブ間で副走査位置ずれ補正を行うことができる。
In other words, in the present invention, the
また、前述したように、本発明において、前記光検出器は、走査結像手段の光路内に配置されているのが好ましい。 Further, as described above, in the present invention, it is preferable that the photodetector is disposed in the optical path of the scanning imaging means.
また、本発明において、複数の光源には同一チップ上に構成された面発光レーザが用いられることが好ましい。複数の光源には同一チップ上に構成された面発光レーザが用いられる場合には、高精細かつ省電力化による画素形成が可能となる。 In the present invention, it is preferable that surface emitting lasers formed on the same chip are used for the plurality of light sources. When surface emitting lasers configured on the same chip are used as the plurality of light sources, it is possible to form pixels with high definition and power saving.
また、上述したように、本発明の光走査装置をカラー(多色)画像形成装置に適用することによって、各色毎の光ビームの走査位置を高精度に検出し、その検出結果を用いて、各色画像の副走査レジストがずれないよう走査位置を保持することにより、ビームスポット位置ずれ量を低減でき、高画質化を実現した多色画像形成装置を提供することが可能となる。 Further, as described above, by applying the optical scanning device of the present invention to a color (multicolor) image forming apparatus, the scanning position of the light beam for each color is detected with high accuracy, and the detection result is used. By holding the scanning position so that the sub-scanning resist of each color image does not shift, it is possible to provide a multicolor image forming apparatus that can reduce the beam spot position shift amount and realize high image quality.
なお、上述の各例では、本発明の光走査装置をカラー画像形成装置(複数(例えば4つの)の画像形成ステーションを有する画像形成装置)に適用する場合について示したが、本発明の光走査装置をカラー画像形成装置以外の画像形成装置(1つの画像形成ステーションしか備えていないモノクロ用の画像形成装置)にももちろん適用することができ、本発明を画像形成装置に適用することにより、高精度なドット位置補正が可能となり、高画質な画像を得ることができる。 In each of the above-described examples, the case where the optical scanning device of the present invention is applied to a color image forming apparatus (an image forming apparatus having a plurality of (for example, four) image forming stations) has been described. Of course, the apparatus can be applied to an image forming apparatus other than a color image forming apparatus (monochrome image forming apparatus having only one image forming station). Accurate dot position correction is possible, and a high-quality image can be obtained.
本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタ等の書込系などに利用可能である。
The present invention can be used for a writing system such as a digital copying machine or a laser printer.
107,109 光源
106 ポリゴンミラー
120 fθレンズ
129,130 折返しミラー
123 トロイダルレンズ
138,139,140,141 光検出器
601 ずれ量検出手段
602 補正手段
1001 感光体
1002 走査レンズ
1003 ポリゴンミラー
1004,1004' 光検出器
1005 クロック生成回路
1006 位相同期回路
1007 画像処理ユニット
1008 レーザ駆動回路
1009 半導体レーザユニット
1020 カウンタ
107, 109
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006075993A JP4919680B2 (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Optical scanning apparatus, image forming apparatus, color image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006075993A JP4919680B2 (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Optical scanning apparatus, image forming apparatus, color image forming apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007249104A true JP2007249104A (en) | 2007-09-27 |
JP4919680B2 JP4919680B2 (en) | 2012-04-18 |
Family
ID=38593425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006075993A Expired - Fee Related JP4919680B2 (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Optical scanning apparatus, image forming apparatus, color image forming apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4919680B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008304828A (en) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Optical scanner |
JP2010072088A (en) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Ricoh Co Ltd | Optical scanner and image forming apparatus |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07253552A (en) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Canon Inc | Image forming device |
JP2004286888A (en) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Ricoh Co Ltd | Optical scanner, image forming device, and image forming system |
-
2006
- 2006-03-20 JP JP2006075993A patent/JP4919680B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07253552A (en) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Canon Inc | Image forming device |
JP2004286888A (en) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Ricoh Co Ltd | Optical scanner, image forming device, and image forming system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008304828A (en) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Optical scanner |
JP2010072088A (en) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Ricoh Co Ltd | Optical scanner and image forming apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4919680B2 (en) | 2012-04-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4955267B2 (en) | Multi-beam scanning apparatus and image forming apparatus | |
JP4843280B2 (en) | Multi-beam light source device, optical scanning device, and image forming apparatus | |
US8005321B2 (en) | Pixel clock generator, optical scanner, and image forming apparatus | |
US7903133B2 (en) | Optical scanner and imaging apparatus using the same | |
JP4868841B2 (en) | Optical scanning apparatus and image forming apparatus | |
JP5051529B2 (en) | Multi-beam light source device, multi-beam scanning device, and image forming apparatus | |
US8314975B2 (en) | Optical scanning device and image forming apparatus | |
US20080212156A1 (en) | Optical scanning device, optical scanning method, program, recording medium, and image forming apparatus | |
JP4321764B2 (en) | Optical scanning apparatus and image forming apparatus | |
JP4007807B2 (en) | Optical scanning device and image forming apparatus using the same | |
US20070019269A1 (en) | Optical scanning device and image forming apparatus | |
JP2007206653A (en) | Optical scanner and image forming apparatus | |
JP2007233211A (en) | Optical scanner and image forming apparatus | |
JP2006198896A (en) | Multicolor image forming apparatus | |
JP4523440B2 (en) | Multicolor image forming apparatus | |
JP4919680B2 (en) | Optical scanning apparatus, image forming apparatus, color image forming apparatus | |
JP2004191847A (en) | Optical scanning device and image forming apparatus | |
JP2007226129A (en) | Optical scanner and image forming apparatus | |
JP2007047428A (en) | Optical scanner and image forming apparatus | |
JP2007178761A (en) | Optical scanner and image forming apparatus | |
JP2006035623A (en) | Multicolor image forming apparatus, optical scanner used therein, and method of correcting color shift therefor | |
JP4903455B2 (en) | Optical scanning apparatus and image forming apparatus | |
JP4313224B2 (en) | Dot position correction method and image forming apparatus using the same | |
JP2008191582A (en) | Multicolor image forming apparatus | |
JP2008076458A (en) | Optical scanner and image forming apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090113 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111108 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120104 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120131 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120131 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4919680 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150210 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |