JP2008089695A

JP2008089695A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2008089695A
Application number: JP2006267725A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Yoshida; 英史吉田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】マルチレーザにおける発光部の取り付け誤差によって生じる主走査方向の書き込みずれを調整する。
【解決手段】基準となるレーザを２つ以上設け、その基準となるレーザで生成される２つ以上のBD間隔を測定し、測定結果を演算することにより、基準以外のレーザの書き込み開始タイミングを生成することで、実際の取り付け誤差を含んだ補正をすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

近年のレーザプリンタを代表とする画像形成装置は、感光材料や、感光体上などに光ビームを走査させて画像信号の記録を行う方式のものが多く知られている。それらの画像形成装置に対する要求として高速化、高画質化があげられる。高速化の実現手段のひとつとしては光源であるレーザをマルチビーム化するという方法が知られている。

画像形成装置を高画質化するためには感光体上に形成する光スポットを高精度に露光する必要がある。特に上記の高速化に際し、マルチビームレーザを用いる画像形成装置では、マルチビームレーザから射出される複数の光ビームの感光体上での露光位置を高精度に調整、制御する必要がある。

図１には、中間転写体を用いた一般的な複数光源を有する画像形成装置の一部を簡略化して示した図である。レーザ光源11より射出した複数のレーザビームはコリメータレンズ12により平行光線にしたのち、ポリゴンミラー13で走査し、fΘレンズ14を透過して走査速度の補正を行い、感光体15の表面を走査し、画像信号に応じた潜像が形成される。また、感光体15上での主走査方向の画像信号書き込みタイミング信号（以下BD信号）を検出するために感光体15の領域外のレーザビーム走査領域にBD検出センサ16が設けられている。感光体15上に形成された潜像は、その後現像されてトナー像として中間転写体17上に転写される。その後中間転写体17上に転写されたトナー像はベルト18上の紙にトナー像が転写される。最終的にトナー像が転写された紙は、不図示の定着器により定着され、画像形成装置外に出力される。

図２(A)は２つの光源を示しており、これを図２（B）のように回転調整すると図２（C）に示すように副走査の解像度に伴った位置関係になるように設計する。その場合主走査方向については光源の回転させることにより生じる主走査方向の位置ずれによってそれぞれの発光させるタイミング異なることから一般的にはそれぞれのBD信号を使用して画像形成をすることで主走査方向のビーム間の色ずれを抑えている。

このような主走査方向の書き出し位置ずれを防止する技術として特開平1-127354号公報には、BD信号（原文中にはSOS信号と記載）に基づいて基準クロックを発生させる技術などが紹介されている。特開平1-127354号公報ではそれぞれの光源から射出されるビーム毎に別々のクロック系統が存在することになり、上記例のような２つの光源ではよいが、もっと多数のビームを射出する光源、例えばVCSELに代表される面発光レーザではその回路は複雑化してしまう。

また、特開2003-276234では、ビデオクロックを単一系統とし、複数ある発光部の主走査方向のずれをあらかじめ保持し、基準となる発光部で生成した画像クロックとBD信号（原文中ではSOS信号と記載）を元に主操作方向のずれを保持していることからBD信号に対して画像出力タイミングを画像クロック基準でカウントすることにより書き込み位置の補正を行っている。また、ビデオクロックの立ち上がり、立下り、を用いることにより0.5dotのずれは補正することが可能である。
特開平1-127354号公報特開2003-276234号公報

しかしながら、特開平1-127354号のように、ビーム毎にビデオクロックを生成してタイミングを調整することでは、それぞれの光源から射出されるビーム毎に別々のビデオクロックを必要とするため、多数のビームを射出する光源（例えば面発光レーザ）を採用した場合、その駆動回路は複雑かつ膨大な数の回路になる。さらに特開2003-276324での技術の場合、副走査方向に隣り合う光スポットの主走査方向の間隔が画像クロックにより生成される隣り合うドット単位の画像情報による画像信号で形成される距離基準の略整数倍に設定されている。これを図２(D)に示す。Nは略整数であり、このN分だけ画像クロックをカウントして副走査方向に隣あう光スポットを制御すれば書き出し位置は変更可能である。

しかしながら、実際には光源の取り付け時に完全な略整数倍Nになるように設置することは難しく、実際は図３のようになる。図３は図２の理想の光源配置となるように実際に取り付けをした場合、その取り付け誤差を含めた図である。理想の精度で取り付けが行われた場合、主走査方向に光スポットは画像クロックの略整数倍Nだけ離間するが、取り付け誤差により、略整数倍ではない、端数を持ったN'に取り付けられたとする。特開平1-127354では0.5dotまでは補正ができるが、それ以下に関しては補正できない。また略整数倍Nになるように調節が必要となり、この工程は時間と手間がかかるという問題が発生する。そしてこの補正は実際に作ってから何らかの方法でその取り付け誤差を測定するという工程も必要である。

そこで本発明は上記問題を解決するために容易に光源の取り付け誤差の発生にもかかわらず容易に画像の書き込みタイミングを調整することが可能な画像形成装置を提供することが目的である。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、主走査方向、及び副走査方向に複数の発光部を有すると共に、副走査方向に隣り合う発光部が主走査方向に所定距離だけ離れた位置にある光源手段と、前記光源手段から射出された光ビームを主走査方向、及び副走査方向に照射し主走査方向に走査すると共に、走査された光ビームを感光体上に光スポットとして結像する走査手段と、所定周期の画像クロックを生成する生成手段と前記光源の各々について前期画像クロックに同期した感光体に形成すべき画像情報の画像信号を生成する画像信号生成手段を備えた画像形成装置において、前記走査手段によって走査される前記光源手段のうち、主走査方向に離間した二つ以上の発光部を基準発光部とし、前記二つ以上の基準発光部が走査する主走査方向の走査線上の一点を検出可能な主走査同期検出手段と、前記基準発光部が前記主走査同期検出手段によって検出される二つ以上の検出間隔を測定する測定手段を有し、前記測定手段から得られる測定結果を元に前記基準発光部以外の主走査同期タイミングを同期検出手段を用いず演算により求めることができる演算手段を有し、前記演算手段により求められる結果を元に前記基準発光部以外の発光部で描画を行う画像書き込み開始位置を制御する制御手段を有し、複数の発光部で行う画像書き込みの開始位置を制御することを特徴とする画像形成装置である。

本発明の画像形成装置は、光源手段、走査光学系を備えている。

光源手段は主走査方向、及び副走査方向に複数の発光部を有すると共に副走査に隣り合う発光部の位置が主走査方向及び副走査方向に離間した位置にある。また、複数ある発光部のうち２つ以上の発光部を基準発光部とし、それぞれの基準発光部の主走査のある一点を検出する主走査同期検出手段により各々の基準発光部の主走査同期検出手段からえられる主走査方向の離間している距離（時間）を測定し、その測定結果を元に基準発光部以外の発光部を主走査同期検出手段を用いず、画像の書き込み位置を演算によって求めることができる。これにより、取り付け誤差などの微妙なずれも測定結果からわかるので、そのずれ量も補正することが可能である。

また、請求項２に記載の発明は前記基準となる基準発光部を固定しないでも、複数ある発光部のうち、主走査方向に離間している２個以上の発光部を基準発光部とすればその他の発光部も特定できることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１もしくは請求項２に記載の画像形成装置において画像の描画単位である画像クロックを実際の画像の１dotに対し１周期以上の画像クロックにすることで１dot以下の書き込み位置の補正が可能であることを示している。

以上説明したように、本発明によれば、取り付け誤差などの微妙なずれも測定結果からわかるので、そのずれ量も補正することが可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

まず請求項１に記載の発明を説明する。図４は本発明を適用した中間転写体を用い、複数光源を有する画像形成装置の一部をしめしている。図５は図４のレーザ光源41の詳細を示したものである。レーザ光源41より射出された複数のレーザービームはコリメータレンズ42により平行光線にした後、ポリゴンミラー43で走査し、fΘレンズ44を透過して操作速度補正を行い、感光体45の表面を走査し、画像信号に応じた潜像が形成される。また、感光体45上での主走査方向の画像信号書き込みタイミング信号（以下BD信号）を検出するために感光体45の領域外のレーザビーム走査領域に位置検出センサ46が設けられている。感光体45上に形成された潜像はその後、現像されて、トナー像として中間転写ベルト47に転写され、搬送ベルト48上の紙に転写される。その後不図示の定着器により転写され画像形成装置外に出力される。

図５のようなマルチビームのレーザ光源41はBeam1からBeam4まで規則的に配置されており、そのBeam同士の間隔は変わらない。ただし、取り付け誤差により図５中の距離Xは多少の変動がある。本発明を適用し、基準発光部はBeam1とBeam4とする。

ここで基準発光部と位置検出センサ46で生成されるBD信号を図６に示す。Beam1はBeam4に対して主走査方向に先行していることから、Beam1でBD信号（本実施例はLowActiveとする）が検出され、その後図５の距離X相当の遅延を持ってBeam4が検出されることからBD信号は図６のようにビーム間距離相当遅延して２回の基準となるBD信号（以下基準BD信号）が発生する。この基準BD信号は図８の基準BD信号間隔測定部81に入力される。

ここであらかじめ実際の画像を潜像する前に、この基準BD信号の時間的な距離を測定する。

本実施例では画像クロックでこの基準BD信号の間隔をカウントし、そのカウント値を元に基準発光部Beam1とBeam4の距離を測定することにする。

図５のとおり、取り付け誤差が生じることがあり図５中のX、つまり主走査方向に対する基準発光部の距離は変わることがあっても、図５中のY、つまり発光部そのものの距離は変わらないことから、上記の測定結果であるカウント値を等分することでBeam2、Beam3の画像書き込み開始のタイミングは求めることが可能である。このような演算を図８の82で行う。

図７は本発明を利用して書き込み開始タイミングを調整した場合のタイミングチャートをあらわしている。基準BD信号を下に上記基準BD信号間隔のカウント、そしてそのカウント値の等分という演算からBeam2、Beam3の書き込み開始タイミングを補正する信号を図8の書き込み開始タイミング生成部83で生成し、画像信号制御部84は書き込み開始タイミング生成部で生成される補正信号を元に画像の書き込みタイミングに合わせて画像信号を出力することで、それぞれのBeamに対して正しいタイミングで画像信号を出力することが可能である。

次に請求項２に記載の発明に関して説明をする。ここでは請求項１に記載の発明をもとに説明を行うので、図などは共通で説明を行う。

基準BD信号は上記説明においてはBeam1とBeam4を用いているが、これはその２点に限らず、Beam1とBeam２などの組み合わせでもよい。図８の基準BD信号間隔測定部において、Beam１とBeam２の間隔をはかり、測定値演算部82において前記測定値を元にBeam3はBeam１に対して測定結果の２倍の距離があることがわかることから２倍の演算をすればBeam3に関しての書き込み信号開始位置も計算できBeam4も同様に求めることが可能である。

最後に請求項３に記載の発明に関して説明をする。

図８の基準BD信号間隔測定部81は基準BD信号をあるクロックでカウントを行っている。

つまりこのクロック周期を短くすればするほど細かい取り付け誤差まで測定することができる。一般的にレーザの点灯制御はPWM波形の信号でレーザのオン、オフを切り替えることで潜像を行う。そこで画像クロックにあわせて図８の画像信号制御部はPWM波形を生成している。そのタイミングチャートを図９に示す。ON領域にある場合、レーザは点灯し、OFF領域にある場合、レーザは消灯する。つまり画像はこの画像クロック周波数の分解能より細かい制御は基本的にできない。そこで基準BD信号間隔測定部81が動作するクロックとこの画像クロックを共に倍の周波数にした場合を考える。

このように２倍にすれば分解能が２倍となり、基準BD信号測定の分解能にあわせて書き込み開始位置もより細かい制御が行えるようになる（図１０参照）。また画像クロックの立ち上がり、立下り、が選択して使えるようになるとさらに倍の分解能を持つことは説明するまでもない。

また、本発明はVCSELに代表されるような面発光を用いた発光部に関しても応用することは可能である。

中間転写体を用いた一般的な複数光源を有する画像形成装置の一部。マルチビームの光源。マルチビームの光源に取り付け誤差が発生した場合。本発明の実施例を説明する中間転写体を用いた一般的な複数光源を有する画像形成装置の一部。実施例でのマルチビーム光源。基準BD信号のタイミングチャート。画像書き込みを補正したタイミングチャート。実施例の構成図。一般的なレーザ点灯制御PWM波形タイミングチャート。画像クロックを倍の周波数にしたPWM波形タイミングチャート。

符号の説明

11 レーザ光源
12 コリメータレンズ
13 ポリゴンミラー
14 fΘレンズ
15 感光体
16 BD検出センサ
17 中間転写ベルト
18 搬送ベルト
41 レーザ光源
42 コリメータレンズ
43 ポリゴンミラー
44 fΘレンズ
45 感光体
46 BD検出センサ
47 中間転写ベルト
48 搬送ベルト

Claims

複数の発光部を有する画像形成装置において、
主走査方向、及び副走査方向に複数の発光部を有すると共に、副走査方向に隣り合う発光部が主走査方向に所定距離だけ離れた位置にある光源手段と、
前記光源手段から射出された光ビームを主走査方向、及び副走査方向に照射し主走査方向に走査すると共に、走査された光ビームを感光体上に光スポットとして結像する走査手段と、
所定周期の画像クロックを生成する生成手段と
前記光源の各々について前期画像クロックに同期した感光体に形成すべき画像情報の画像信号を生成する画像信号生成手段を備えた画像形成装置において、
前記走査手段によって走査される前記光源手段のうち、主走査方向に離間した二つ以上の発光部を基準発光部とし、
前記二つ以上の基準発光部が走査する主走査方向の走査線上の一点を検出可能な主走査同期検出手段と、
前記基準発光部が前記主走査同期検出手段によって検出される二つ以上の検出間隔を測定する測定手段を有し、
前記測定手段から得られる測定結果を元に前記基準発光部以外の主走査同期タイミングを同期検出手段を用いず演算により求めることができる演算手段を有し、
前記演算手段により求められる結果を元に前記基準発光部以外の発光部で描画を行う画像書き込み開始位置を制御する制御手段を有し、
複数の発光部で行う画像書き込みの開始位置を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記基準発光部は発光部の場所を特定としないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
画像の書き込みを行う前期画像クロックは１周期が画像情報の１ドット以上の周波数を持つことを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の画像形成装置。