JP2008179080A - マルチビーム走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】走査(印刷)不良を起こさないマルチビーム走査装置を提供する。
【解決手段】レーザビームの走査開始前にレーザビームを1本ずつ前記ビーム検出手段106に入射して、その際に発生するレーザビームの検出信号をモニタし、レーザビームがすべて正常に発生していることを確認してから、前記ビーム検出手段106による同期検出信号の発生動作を開始する制御部107を備えたことを特徴とする
【選択図】図1
【解決手段】レーザビームの走査開始前にレーザビームを1本ずつ前記ビーム検出手段106に入射して、その際に発生するレーザビームの検出信号をモニタし、レーザビームがすべて正常に発生していることを確認してから、前記ビーム検出手段106による同期検出信号の発生動作を開始する制御部107を備えたことを特徴とする
【選択図】図1
Description
本発明は、複数のレーザビームを同時に走査するマルチビーム走査装置及びそれを用いた画像形成装置に係り、特に多数のビームを用いた場合にも主走査方向の走査(画像形成)開始位置を揃え、良質な画質を得ることができるマルチビーム走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。
レーザプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置は、感光体表面を一様に帯電した後、レーザビームを用いた露光装置により記録情報に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーで現像して、転写部において用紙などの被記録媒体に転写し、更に定着して被記録媒体上に画像を形成している。
従来この種の画像形成装置として、複数のレーザビームをポリゴンミラーにより走査することにより、複数のラインを同時に走査するマルチビーム走査装置を備えた画像形成装置が提案されている。この画像形成装置は、ポリゴンミラーの一面で複数ラインの画像を形成するので、低速回転のポリゴンモータ、低出力の半導体レーザを用いて高速で画像形成ができるという特長を有する。
マルチビーム画像形成装置において、複数のレーザビームを用いて複数ライン分の画像データを同時に記録するには、それぞれのレーザビームにおける主走査方向の画像形成開始位置を揃える必要があり、良好な画質を得るためには必要不可欠である。
そのため一般に、画像形成を開始する前に、有効走査範囲外の所定位置に配置されたビーム検出手段にレーザビームを照射して、そのビーム検出信号から所定の時間間隔を主走査方向の画像形成開始位置とする制御方式が用いられている。
特開平10−202943号公報(特許文献1)には、複数のレーザビームの主走査方向の画像形成開始位置を制御する方式が開示されている。
図8は、この方式を説明するための画像形成装置の一部概略図である。図中の1はポリゴンミラー、2は結像レンズ系、3はミラー、4は感光体ドラム、5は同期検出部、6はレーザ制御部、LD1,LD2は第1及び第2の半導体レーザである。
この2つの第1及び第2の半導体レーザLD1,LD2から出射されたレーザビームは、ポリゴンミラー1の偏向反射面で反射され、水平方向に振られた後、fθレンズ等の結像レンズ系2により集束光となる。更にミラー3により光路を下方向に曲げられ、感光ドラム4上で2つの光スポットS1,S2(図9参照)として集光され、感光ドラム4上を主走査方向に同時に走査して静電潜像を形成する。
前記第1及び第2の半導体レーザLD1,LD2は、図9に示すように光スポットS1,S2が解像度分に相当する僅かの距離Pを隔てて形成されるように、主走査方向に並べて配置されている。このため感光体4上や同期検出部5を走査する2つの光スポットS1,S2の位置は、主走査方向に距離Lだけずれた状態となり、同期検出部5の受光面5aを通過する際にこの距離Lの分の時間差が生じる。
従って半導体レーザLD1,LD2を発光させると、同期検出部5の受光面5aより、図10(a)のように各光スポットS1,S2に対応したビーム検出信号が得られる。このビーム検出信号に基いてレーザ制御部6で同図(b),(c)のように画像データの送信タイミングを決めることで、各レーザビームの主走査方向の画像形成開始位置を常に安定して制御することができる。
しかし、前記特開平10−202943号公報記載の制御方式においては、LD1、LD2の代わりに、複数のレーザ素子からなる半導体レーザアレイを用いてレーザビームを増加した場合や、複数の半導体レーザアレイを用いてレーザビームを増加した場合、有効走査範囲が狭くなるという問題が生じる。
例えば10素子の半導体レーザアレイを用いてレーザビームを10本にしたとき、図11に示すように10本のレーザビームのスポットS1〜S10を主走査方向及び副走査方向に所定の間隔でずらした場合、レーザビームによる走査は図12のように表わされる。レーザビームの有効走査範囲は、走査線S1〜S10の全てがオーバラップする範囲であるから、画像形成開始位置Xより所定の範囲R1となる。従って図11のように配置するとオーバラップ部が少なくなり、有効走査範囲が狭くなるという問題を避け難い。
また5素子の半導体レーザアレイを2つ用いレーザビームを10本にした場合も、前記同様に、有効走査範囲が狭くなるという問題がある。
そこで本出願人は、このような従来の制御方式が有する問題を解決し、レーザビームの主走査方向の走査開始位置を常に安定に制御することができると共に、レーザビームの数が増加しても有効走査範囲が狭くならないようなマルチビーム走査装置及びそれを用いた画像形成装置を既に提案した (特願2005−217525号)。
この提案は2つの半導体レーザアレイを用い、図13のようにレーザビームを配置し、ビーム検出手段に入射されるレーザビームは、複数のレーザビームのうち2本(例えばS1、S4)にし、その2本のレーザビームの同期検信号に基づいて、複数本のレーザビームの主走査方向の走査開始位置を制御する制御部を備えたことを特徴とするものである。こうすることで、図14のように有効走査範囲ガ狭くならないようにしている。
特開平10−202943号公報
しかし前記特願2005−217525号記載の制御方式は、例えば10本のレーザビームに対し、例えばS1とS4のように2本のレーザビームの同期検出しか行わず、他の8本のレーザビームの状態がわからないので、仮にビーム検出を行う2本のレーザビーム以外のレーザビームが発光していなくても(例えば光源の劣化や損傷など)、印刷は行ってしまう。その結果、画像抜け、かすれなど印刷不良を招いてしまう。
本発明の目的は、全てのレーザビームが発生してから走査(印刷)を行うことで、走査(印刷)不良を起こさないマルチビーム走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
前記目的を達成するため本発明の第1の手段は、複数本のレーザビームを発生するビーム発生手段と、前記レーザビームを走査する走査手段と、前記レーザビームを入射して走査の同期をとるための同期検出信号を発生するビーム検出手段とを備えたマルチビーム走査装置において、
前記レーザビームの走査開始前にレーザビームを1本ずつ前記ビーム検出手段に入射して、その際に発生するレーザビームの検出信号をモニタし、レーザビームがすべて正常に発生していることを確認してから、前記ビーム検出手段による同期検出信号の発生動作の開始を許可する制御部を備えたことを特徴とするものである。
前記レーザビームの走査開始前にレーザビームを1本ずつ前記ビーム検出手段に入射して、その際に発生するレーザビームの検出信号をモニタし、レーザビームがすべて正常に発生していることを確認してから、前記ビーム検出手段による同期検出信号の発生動作の開始を許可する制御部を備えたことを特徴とするものである。
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記マルチビーム発生手段が、複数のレーザ素子を含む半導体レーザアレイまたは複数の半導体レーザアレイで構成されていることを特徴とするものである。
本発明の第3の手段は、n個(nは2以上の整数)のレーザ素子からなる第1及び第2の半導体アレイと、その第1及び第2の半導体アレイにより発生するレーザビームを合成して2n本のレーザビームを生成するマルチビーム発生手段と、そのマルチビーム発生手段により発生した2n本のレーザビームを走査する走査手段と、各レーザビームの走査の同期をとるための同期検出信号を発生するビーム検出手段とを備えたマルチビーム走査装置において、
前記ビーム検出手段に入射されるレーザビームは、前記第1の半導体アレイのある1つのレーザ素子より発生するレーザビームと、前記第2の半導体アレイのある1つのレーザ素子より発生するレーザビームであり、
その2本のレーザビームの同期信号に基づいて、前記2n本のレーザビームの主走査方向の走査開始位置を制御する制御部を備え、
その制御部はさらに、前記レーザビームの走査開始前に前記レーザビームを1本ずつ前記ビーム検出手段に入射して、その際発生するレーザビームの検出信号をモニタし、レーザビームがすべて正常に発生していることを確認してから、前記ビーム検出手段によるビーム検出動作の開始を許可する機能を備えていることを特徴とするものである。
前記ビーム検出手段に入射されるレーザビームは、前記第1の半導体アレイのある1つのレーザ素子より発生するレーザビームと、前記第2の半導体アレイのある1つのレーザ素子より発生するレーザビームであり、
その2本のレーザビームの同期信号に基づいて、前記2n本のレーザビームの主走査方向の走査開始位置を制御する制御部を備え、
その制御部はさらに、前記レーザビームの走査開始前に前記レーザビームを1本ずつ前記ビーム検出手段に入射して、その際発生するレーザビームの検出信号をモニタし、レーザビームがすべて正常に発生していることを確認してから、前記ビーム検出手段によるビーム検出動作の開始を許可する機能を備えていることを特徴とするものである。
本発明の第4の手段は前記第1ないし第3の手段において、前記制御部は、前記ビーム検出手段からの検出信号がないとビーム検出エラーとして走査動作を中断させることを特徴とするものである。
本発明の第5の手段は、感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電した感光体上にレーザビームを照射して静電潜像を形成するマルチビーム走査装置と、その静電潜像をトナーによって現像する現像装置と、形成されたトナー像を被記録媒体上に転写する転写装置と、転写されたトナー像を前記被記録媒体上に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記第1ないし第4の手段のマルチビーム走査装置を用いたことを特徴とするものである。
本発明によれば、使用する全てのレーザ素子の発光を確認してから、走査(印刷)を開始するので、走査(印刷)不良を未然に防ぐことができ、信頼性の高いマルチビーム走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態を図とともに説明する。図1は、本発明の実施形態に係るマルチビーム画像形成装置の一部概略構成図である。
同図において100は感光体ドラムであり、図示しないモータにより回転駆動される。この感光体ドラム100の表面は、図示しない帯電装置により一様に帯電された後、後述するマルチビーム走査装置を用い記録情報に応じてレーザビームが照射され、静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置(図示せず)により現像され、更に転写装置(図示せず)で被記録媒体に転写され、定着装置(図示せず)で被記録媒体上に画像が定着される。
101はビーム発生手段である。図2(a)は2つの半導体レーザアレイを用いた例、図2(b)は1つの半導体レーザアレイを用いた例である。図2(a)において101aと101bは半導体レーザアレイ(以下LDAと略記)であり、各々画像データに応じて複数本のレーザビームを発生する。LDA101a及びLDA101bにより発生したレーザビームは、ビームスプリッタ103に入って合成される。図2(b)において101cは半導体レーザアレイであり、各々画像データに応じて複数本のレーザビームを同時に発生する。
図1に示すように同時に発生した複数本のレーザビームは、感光体ドラム100の表面を走査する走査手段であるポリゴンミラー104の偏向反射面に照射される。ポリゴンミラー104からのレーザビームはfθレンズ105等の結像手段を通して感光体ドラム100上に結像される。
結像された複数本のレーザビームの光スポットは副走査方向に所定の間隔をおいて形成され、且つ感光体ドラム100の表面を等速走査される。例えば解像度が600dpiの場合、副走査方向に42.3μmずらして感光体ドラム100上に結像される。
図3(a)は、5つのレーザ素子を有する5素子のLDAを2つ用いた時の感光体上に結像される10本のレーザビーム(S1〜S10)の位置関係の例を示す図である。この例の場合、奇数番号のレーザビームS1、S3、S5、S7、S9がLDA101a(図2参照)から出射され、偶数番号のレーザビームS2、S4、S6、S8、S10がLDA101b(図2参照)から出射されて、S1とS2、S3とS4、・・・S9とS10が副走査方向に揃うように結像される。先に説明した図13に示す配置と同じである。
図3(b)は、5素子のLDAを2つ用いた時の、感光体上に結像される10本のレーザビーム(S1〜S10)の位置関係の別の例を示す図である。図3(c)は、10素子のLDAを用いた時の、感光体上に結像される10本のレーザビーム(S1〜S10)の位置関係の例を示す図である。
図1の106はビーム検出手段であり、感光体ドラム100と隣接した位置に配置される。即ち、図のようにレーザビームの走査可能範囲をR2、有効走査範囲をR1、画像形成開始位置をXとすると、ビーム検出手段106はR2の範囲内であって、画像形成開始位置Xの走査方向直前に配置される。
図4は、ビーム検出手段106であるフォトIC108の概略構成図である。フォトIC108は、レーザビームを光電変換する2つのフォトダイオードPD1、PD2と、PD1の出力PD1OUTとPD2の出力PD2OUTを比較し、その比較結果に応じてオン、オフのデジタル信号を発生する変換回路(図示せず)により構成されている。
本実施形態では図3(a)に示すように、レーザビームS1とS2、S3とS4、…S9とS10の光スポットが副走査線方向に位置がほぼ揃い、各ペアは主走査方向及び副走査方向に対して、位相をずらすように結像されているために、1つのビーム検出手段では、これらのレーザビームのペアを検出することはできない。そこで、例えばLDA101aの第1番目のレーザビーム(S1)とLDA101bの第2番目のレーザビーム(S4)の検出を行う。
今、図5に示すようにビーム検出手段106のPD1及びPD2上を2本のレーザビーム、例えばLDA101aの第1番目のS1とLDA101bの第2番目のS4が走査されると、まず第1番目のレーザビームS1がPD1を照射している時間だけPD1はオンし、レーザビームがPD1を照射しなくなるとPD1はオフする。同様にレーザビームS1がPD2を照射するとPD2がオンし、レーザビームがPD2を照射しなくなるとPD2はオフする。続いて2本目のレーザビームS4が照射され、同様の動作を行う。
また図3(b)に示す例では、レーザビームS1、S3、S5、S7、S9の光スポット及びS2、S4、S6、S8、S10の光スポットが副走査線方向に位置がほぼ揃い結像されているために、1つのビーム検出手段では、これらのレーザビームのすべてを検出することはできない。そこで、例えばLDA101aの第1番目のレーザビーム(S1)とLDA101bの第1番目のレーザビーム(S2)のビーム検出を行う。
今、図5に示すようにビーム検出手段106のPD1及びPD2上を2本のレーザビーム、例えばLDA101aの第1番目のS1とLDA101bの第2番目のS2が走査されると、まず第1番目のレーザビームS1がPD1を照射している時間だけPD1はオンし、レーザビームがPD1を照射しなくなるとPD1はオフする。同様にレーザビームS1がPD2を照射するとPD2がオンし、レーザビームがPD2を照射しなくなるとPD2はオフする。続いて2本目のレーザビームS2が照射され、同様の動作を行う。
また図3(c)に示す例では、レーザビームS1〜S10の光スポットが主走査線方向にわずかに位相をずらすように結像されているために、1つのビーム検出手段では、これらのレーザビームのすべてを検出することはできない。そこで、例えばLDA101cの第1番目のレーザビーム(S1)と第6番目のレーザビーム(S6)のビーム検出を行う。
今、図5に示すようにビーム検出手段106のPD1及びPD2上を2本のレーザビーム、例えばLDA101cの第1番目のS1と第6番目のS6が走査されると、まず第1番目のレーザビームS1がPD1を照射している時間だけPD1はオンし、レーザビームがPD1を照射しなくなるとPD1はオフする。同様にレーザビームS1がPD2を照射するとPD2がオンし、レーザビームがPD2を照射しなくなるとPD2はオフする。続いて6本目のレーザビームS6が照射され、同様の動作を行う。
フォトIC108内の変換回路は図5に示すように、PD1OUTとPD2OUTとを比較し、例えばPD1OUT>PD2OUTのときL(低)レベルの検出信号を出力し、逆にPD2OUT>PD1OUTのときH(高)レベルの検出信号を出力するような動作をする。
ここで、検出を行うビームの主走査方向の間隔は、当然、ビーム検出手段106のPD1とPD2の主走査方向の幅より広くなければならない。そうしないと、先行入射のレーザビームの検出時に後行入射のレーザビームが、ビーム検出手段106に入射してしまうため、誤検出を招く。
図6の(a)は、図3(a)のように光スポットが結像されている時のビーム検出手段106(フォトIC108)より得られる検出信号の波形図を示すもので、最初のパルスa1は先行入射のレーザビームS1がPD1、PD2を走査したときに発生した信号を表わし、2番目のパルスa2は後行入射のレーザビームS4がPD1、PD2を走査したときに発生した信号を表わす。これらの検出信号a1,a2は、図1の制御部107に送られる。
制御部107は、図6の(b)のように、検出信号の最初のパルスa1から所定時間T1後に1ビーム目(S1)の主走査方向における画像形成開始位置の基準となるS1用基準パルスbを発生する。T1の時間は、S1用基準パルスbが検出信号の2番目のパルスa2を超えるような時間となる。また同図(c)のように、検出信号の最初のパルスa1から所定時間T3後に3ビーム目(S3)の主走査方向の画像形成開始位置の基準となるS3用基準パルスcを発生する。なお(T3−T1)の時間は、図3に示すレーザビームS1とレーザビームS3の主走査方向の間隔に相当する時間となる。
以降同様に、同図(d),(e),(f)のように、5ビーム目(S5)、7ビーム目(S7)、9ビーム目(S9)の主走査方向の画像形成開始位置の基準となる基準パルスd,e,fを、ビームの間隔に相当する時間で発生し、これらを基準として、画像データの送信タイミングを制御して、LDA101によるレーザビームの主走査方向の画像形成開始位置を揃える。
一方、同図の(g)のように検出信号の2番目のパルスa2から所定時間T2後に2ビーム目(S2)の主走査方向の画像形成開始位置の基準となるS2用基準パルスgを発生する。なお(T1−T2)の時間は、レーザビームS1とレーザビームS4の主走査方向の間隔に相当する時間となる。また同図(h)のように、検出信号の2番目のパルスから所定時間T4後に4ビーム目(S4)の主走査方向の画像形成開始位置の基準となるS4用基準パルスhを発生する。なお(T4−T2)の時間は、レーザビームS2とレーザビームS4の主走査方向の間隔に相当する時間となる。
以降同様に、同図(i),(j),(k)のように、6ビーム目(S6)、8ビーム目(S8)、10ビーム目(S10)の主走査方向の画像形成開始位置の基準となる基準パルスi,j,kを、ビームの間隔に相当する時間で発生し、これらを基準として、画像データの送信タイミングを制御して、LDA102によるレーザビームの主走査方向の画像形成開始位置を揃える。
なお図3(b)及び(c)のように光スポットが配置された場合も、前記と同様に2つのビーム検出信号から基準パルスを発生させ、主走査方向の画像開始位置を揃えればいい。
また本実施形態では、例えばLDA101aの第1番目のレーザビームS1とLDA101bの第2番目のレーザビームS4を用いたが、第3番目のレーザビームS3と第6番目のレーザビームS6など他のレーザビームを用いて、ビーム検出を行ってもよい。
また制御部107は、例えば図7のような順序で各レーザビームの発光のエラーチェックを実施する。同図に示すようにマルチビーム画像形成装置は、メインコントローラなどから印刷要求を受けると(S1)、まず、1本目のレーザビームS1を発光させる(S2)。レーザビームS1はポリゴンミラー104で走査することでビーム検出手段106に入射され、ビーム検出手段106から検出信号を制御部107へ出力する。
制御部107では検出信号の入力があったか否かを判断し(S3)、発光して所定の時間内に検出信号の入力が無い場合はビーム発光エラーとして、パネル上にエラー表示するとともに走査動作を中断させる(S4)。
一方、検出信号が入力されたときはレーザビームS1は正常発光と判断し、次の2本目のレーザビームS2を発光させる(S5)。同様にレーザビームS2はビーム検出手段に入射され、制御部107は検出信号の有無を判断し(S6)、検出信号の入力が無い場合はビーム発光エラーとして、エラー表示するとともにその場で走査動作を中断させる(S4)。
一方、検出信号が入力されたときはレーザビームS2は正常発光と判断する。以下同様の発光エラーチェックを行い、10本すべてのビーム検出が終了すると、すべてのレーザ素子は正常に発光していると判断する(S8)。
その後、この例ではレーザビームS1とS4の同時発光による通常のビーム検出動作の開始を許可し(S9)、この検出信号に基づいて印刷開始(S10)となる。
本実施形態によれば、ビーム検出で使用するレーザ素子以外のレーザ素子の発光を容易に確認でき、異常発光などで発生する印刷不良を防ぐことができる。
100:感光体ドラム、101:ビーム発生手段、104:ポリゴンミラー、105:fθレンズ、106:ビーム検出手段、107:制御部、108:フォトIC。
Claims (5)
- 複数本のレーザビームを発生するビーム発生手段と、前記レーザビームを走査する走査手段と、前記レーザビームを入射して走査の同期をとるための同期検出信号を発生するビーム検出手段とを備えたマルチビーム走査装置において、
前記レーザビームの走査開始前にレーザビームを1本ずつ前記ビーム検出手段に入射して、その際に発生するレーザビームの検出信号をモニタし、レーザビームがすべて正常に発生していることを確認してから、前記ビーム検出手段による同期検出信号の発生動作の開始を許可する制御部を備えたことを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項1記載のマルチビーム走査装置において、前記マルチビーム発生手段が、複数のレーザ素子を含む半導体レーザアレイまたは複数の半導体レーザアレイで構成されていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
- n個(nは2以上の整数)のレーザ素子からなる第1及び第2の半導体アレイと、その第1及び第2の半導体アレイにより発生するレーザビームを合成して2n本のレーザビームを生成するマルチビーム発生手段と、そのマルチビーム発生手段により発生した2n本のレーザビームを走査する走査手段と、各レーザビームの走査の同期をとるための同期検出信号を発生するビーム検出手段とを備えたマルチビーム走査装置において、
前記ビーム検出手段に入射されるレーザビームは、前記第1の半導体アレイのある1つのレーザ素子より発生するレーザビームと、前記第2の半導体アレイのある1つのレーザ素子より発生するレーザビームであり、
その2本のレーザビームの同期信号に基づいて、前記2n本のレーザビームの主走査方向の走査開始位置を制御する制御部を備え、
その制御部はさらに、前記レーザビームの走査開始前に前記レーザビームを1本ずつ前記ビーム検出手段に入射して、その際発生するレーザビームの検出信号をモニタし、レーザビームがすべて正常に発生していることを確認してから、前記ビーム検出手段によるビーム検出動作の開始を許可する機能を備えていることを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項1ないし3のいずれか1項記載のマルチビーム走査装置において、前記制御部は、前記ビーム検出手段からの検出信号がないとビーム検出エラーとして走査動作を中断させることを特徴とするマルチビーム走査装置。
- 感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電した感光体上にレーザビームを照射して静電潜像を形成するマルチビーム走査装置と、その静電潜像をトナーによって現像する現像装置と、形成されたトナー像を被記録媒体上に転写する転写装置と、転写されたトナー像を前記被記録媒体上に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記マルチビーム走査装置が請求項1ないし4のいずれか1項記載のマルチビーム走査装置であることを特徴とする画像形成装置。
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
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