JP2009175470A - Optical scanner and image forming apparatus equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device used in an image forming apparatus such as a digital copying machine, a laser printer, and a laser facsimile, and an image forming apparatus including the optical scanning device.
一般に、光学走査装置は、レーザ発光部(以下LDという)を有するビーム光源装置(LDユニット)から射出されたビームを、シリンダレンズ、ポリゴンミラー、fθレンズ等から構成される走査光学系により、ビームスポットとして被走査面上に結像させ、ポリゴンミラーを回転させることにより、被走査面上を主走査方向に等速走査させるようにしたものである。特に、複数のLDを備えたマルチ光学走査装置は、1つのビームを用いて走査する場合に比べ、ポリゴンミラーの回転数を上げることなく被走査面の走査及び静電潜像の形成を迅速に行うことができるため、複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に広く用いられている。 In general, an optical scanning device uses a scanning optical system including a cylinder lens, a polygon mirror, an fθ lens, and the like to emit a beam emitted from a beam light source device (LD unit) having a laser light emitting unit (hereinafter referred to as LD). The image is formed as a spot on the surface to be scanned, and the polygon mirror is rotated so that the surface to be scanned is scanned at a constant speed in the main scanning direction. In particular, a multi-optical scanning device having a plurality of LDs can quickly scan the surface to be scanned and form an electrostatic latent image without increasing the number of rotations of the polygon mirror, compared to scanning using a single beam. Therefore, it is widely used in image forming apparatuses such as copying machines, laser printers, and laser facsimiles.
従来の光学走査装置の構成を図10に示す。光学走査装置4は、LD駆動部(図示せず)からの指示に基づいてLDユニット30よりビームを射出し、射出されたビームはコリメータレンズ(図示せず)やシリンダレンズ(図示せず)を通過してポリゴンミラー31に入射する。ポリゴンミラー31は正確な多角形をしており、一定方向に一定速度で回転し、LDユニット30からのビームを偏向し、被走査面101上において主走査方向(図の白矢印方向)に等速走査させる。この例においては、ポリゴンミラー31は正六角形であり、時計回りに一定速度で回転するものとする。ポリゴンミラー31により偏向されたビームはfθレンズ32に入射する。fθレンズ32はLDユニット30からのビームをビームスポットとして被走査面101上に結像させる。
The configuration of a conventional optical scanning device is shown in FIG. The
ビーム検知センサ33は、ポリゴンミラー31で偏向したビームを検出するものであり、ビームの主走査方向の走査開始タイミングを設定するために被走査面101の走査開始側の有効露光領域外に設けられている。ビーム検知センサ33の検出結果に基づいて、ポリゴンミラー31で偏向したビームの主走査方向の走査開始タイミングを補正する。
The
このような光学走査装置においては、ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータの回転ムラ、LDの特性のばらつきによる波長の違い、或いは環境温度等の変動に伴うfθレンズの特性変化等により、印刷画像の等倍度(走査倍率)不良や縦線揺らぎ等の画像不具合が発生し易い。しかしながら、上記の光学走査装置においては、ビーム検知センサ33を走査開始側にのみ設けているため、書込み幅全体の情報が得られず、走査倍率の変動に伴う書込み幅のずれを補正することができない。
In such an optical scanning device, the printed image or the like may be caused by uneven rotation of a polygon motor that rotates a polygon mirror, a wavelength difference due to variation in LD characteristics, or a change in characteristics of an fθ lens due to a change in environmental temperature or the like. Image defects such as double (scanning magnification) failure and vertical line fluctuation are likely to occur. However, in the above optical scanning device, since the
そこで、ビーム検知センサにより走査開始側と走査終了側のビームを検知して書込み幅のずれを補正する方法が提案されており、特許文献1には、ビーム検知センサを走査開始側と走査終了側の2箇所に配置した光学走査装置が開示されている。また、特許文献2には、走査開始側と走査終了側のビームを光路変更手段で偏向することで、1つのセンサで検知可能としたビーム走査装置が開示されている。
Therefore, a method has been proposed in which the beam detection sensor detects the beam on the scanning start side and the scanning end side and corrects the deviation of the writing width, and
このような構成とすることにより、ビーム検知センサが走査開始側と走査終了側のビームを検知するタイミングの時間差、即ち走査時間を測定し、基準となる時間と比較することによりビームの書込み幅のずれを補正可能となり、ポリゴンミラーの回転ムラやLDのばらつきによる波長の違い、或いは環境温度等の変動に伴うfθレンズの特性変化によるビームの走査倍率の変化や走査開始タイミングを制御することができ、画像の劣化を防止できる。
しかしながら、特許文献1の方法ではビーム検知センサを2箇所に配置する必要があり、特許文献2の方法では折り返しミラー等の光路変更手段を配置する必要があるため、ビーム検知センサや光路変更手段の配置スペースを確保しなければならず、且つ、部品点数の増加及び製造工程の煩雑化に繋がりコスト面においても不利となっていた。また、特許文献1には走査開始側若しくは走査終了側のいずれか一方のセンサのみを用いて有効走査時間を測定可能である点も記載されているが、具体的な測定方法や測定タイミング等については何ら記載されていなかった。
However, in the method of
本発明は、上記問題点に鑑み、1つのビーム検知センサを用いてビームの走査倍率の変化や走査開始タイミングのずれを補正可能である簡易な構成の光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a simple optical scanning apparatus capable of correcting a change in scanning magnification of a beam and a shift in scanning start timing using a single beam detection sensor, and an image forming apparatus including the same. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために本発明は、光源から射出されるビームを偏向する複数の反射面を有する正多面体形の光偏向器と、該光偏向器により主走査方向に走査されるビームを被走査面の有効露光領域外で検知するビーム検知手段と、該ビーム検知手段の検知タイミングに基づいて光源から射出されるビームの書込み周波数を変調する制御手段と、を備えた光学走査装置において、前記制御手段は、前記ビーム検知手段により前記光偏向器の所定の反射面で偏向されたビームが検知されてから次の反射面で偏向されたビームが検知されるまでの面間走査時間を、走査直前から前記反射面の面数の整数倍分遡って加算して前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出し、算出された走査時間を基準時間と比較して当該走査における書込み周波数を基準周波数から変調することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a regular polyhedral optical deflector having a plurality of reflecting surfaces for deflecting a beam emitted from a light source, and a beam scanned in the main scanning direction by the optical deflector. An optical scanning apparatus comprising: a beam detecting unit that detects outside an effective exposure area of a scanning surface; and a control unit that modulates a writing frequency of a beam emitted from a light source based on a detection timing of the beam detecting unit. The control means scans the inter-surface scanning time from when the beam deflected by the beam deflecting means is detected by the predetermined reflecting surface of the optical deflector until the beam deflected by the next reflecting surface is detected. A scanning time per predetermined rotation of the optical deflector is calculated by adding back an integral multiple of the number of reflection surfaces from immediately before, and the calculated scanning time is compared with a reference time to calculate the writing period in the scanning. It is characterized by modulating the number from the reference frequency.
また本発明は、上記構成の光学走査装置において、前記制御手段は、前記面間走査時間を前記反射面の面数の2倍以上加算して算出された前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を、前記光偏向器が2回以上の所定回数回転する毎に基準時間と比較して書込み周波数を基準周波数から変調することを特徴としている。 According to the present invention, in the optical scanning device having the above-described configuration, the control unit scans per predetermined rotation of the optical deflector calculated by adding the inter-surface scanning time more than twice the number of reflection surfaces. The writing frequency is modulated from the reference frequency by comparing the time with a reference time every time the optical deflector rotates a predetermined number of times more than twice.
また本発明は、上記構成の光学走査装置において、前記面間走査時間を少なくとも前記反射面の面数分だけ記憶可能な記憶手段が設けられ、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された面間走査時間を走査直前から新しい順に前記反射面の面数の整数倍だけ加算して前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出することを特徴としている。 According to the present invention, in the optical scanning device having the above-described configuration, a storage unit capable of storing the inter-surface scanning time by at least the number of reflection surfaces is provided, and the control unit is a surface stored in the storage unit. The scanning time per predetermined rotation of the optical deflector is calculated by adding the inter-scanning time by an integral multiple of the number of the reflecting surfaces in the order from immediately before scanning.
また本発明は、上記構成の光学走査装置において、前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を記憶する記憶手段が設けられ、前記制御手段は、走査直前に前記記憶手段に記憶された前記走査時間を基準時間と比較することを特徴としている。 According to the present invention, in the optical scanning device having the above-described configuration, storage means for storing a scanning time per predetermined rotation of the optical deflector is provided, and the control means stores the scanning stored in the storage means immediately before scanning. It is characterized by comparing time with reference time.
また本発明は、上記構成の光学走査装置を備えた画像形成装置である。 The present invention is also an image forming apparatus including the optical scanning device having the above-described configuration.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、記録媒体上又は像担持体上に印刷された画像を検知する画像検知手段を備え、前記画像検知手段により検知された基準画像の位置情報に基づいて書込み周波数を調整して走査倍率を補正するとともに、補正時の書込み周波数を前記基準周波数に設定し、前記基準画像の印刷中に前記ビーム検知手段により検知された面間走査時間を前記反射面の面数の整数倍だけ加算して前記基準時間に設定することを特徴としている。 According to the present invention, in the image forming apparatus configured as described above, the image forming apparatus includes an image detection unit that detects an image printed on a recording medium or an image carrier, and is based on position information of a reference image detected by the image detection unit. The writing frequency is adjusted to correct the scanning magnification, the writing frequency at the time of correction is set to the reference frequency, and the inter-surface scanning time detected by the beam detecting means during printing of the reference image is set to the reflecting surface. The reference time is set by adding an integral multiple of the number of faces.
本発明の第1の構成によれば、面間走査時間を反射面の面数の整数倍だけ加算して得られた光偏向器の所定回転当たりの走査時間を用いて書込み周波数を補正するため、光偏向器の面精度に関係なくミラーの回転ムラによる走査倍率の変化を高精度に制御可能となる。また、面間走査時間を走査直前から遡って加算するため、常に最新の走査時間を基準時間と比較することができ、書込み周波数の補正精度がより高くなる。 According to the first configuration of the present invention, the writing frequency is corrected using the scanning time per predetermined rotation of the optical deflector obtained by adding the inter-plane scanning time by an integral multiple of the number of reflection surfaces. Therefore, regardless of the surface accuracy of the optical deflector, it is possible to control the change in the scanning magnification due to the uneven rotation of the mirror with high accuracy. Further, since the inter-surface scanning time is added retroactively from immediately before scanning, the latest scanning time can always be compared with the reference time, and the correction accuracy of the writing frequency becomes higher.
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の光学走査装置において、面間走査時間を反射面の面数の2倍以上加算して走査時間を算出し、光偏向器が2回以上の所定回数回転する毎に基準時間と比較して書込み周波数を基準周波数から変調することにより、書込み周波数の補正頻度が減少するため、光偏向器が高速回転する光学走査装置においても処理速度を走査速度に追従させることができる。また、制御手段の負荷も低減可能となる。 According to the second configuration of the present invention, in the optical scanning device of the first configuration, the scanning time is calculated by adding the inter-surface scanning time to twice or more the number of reflection surfaces, and the optical deflector In the optical scanning device in which the optical deflector rotates at a high speed, the write frequency is corrected from the reference frequency by modulating the write frequency from the reference frequency every time the lens is rotated a predetermined number of times more than twice. The processing speed can be made to follow the scanning speed. Also, the load on the control means can be reduced.
また、本発明の第3の構成によれば、上記第1又は第2の構成の光学走査装置において、面間走査時間を少なくとも反射面の面数分だけ記憶手段に記憶しておき、記憶された面間走査時間を走査直前から新しい順に反射面の面数の整数倍だけ加算して光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出することにより、各走査直前の走査時間を迅速且つ効率的に算出することができる。 Further, according to the third configuration of the present invention, in the optical scanning device having the first or second configuration, the inter-surface scanning time is stored in the storage unit at least by the number of reflection surfaces. By calculating the scanning time per predetermined rotation of the optical deflector by adding the inter-surface scanning time by an integer multiple of the number of reflective surfaces in the order from immediately before scanning, the scanning time immediately before each scanning can be quickly and efficiently performed. Can be calculated.
また、本発明の第4の構成によれば、上記第1又は第2の構成の光学走査装置において、予め面間走査時間を加算して算出された光偏向器の所定回転当たりの走査時間を記憶手段に記憶しておき、走査直前に記憶された走査時間を基準時間と比較することにより、記憶手段の記憶容量を小さくすることができる。 According to the fourth configuration of the present invention, in the optical scanning device having the first or second configuration, the scanning time per predetermined rotation of the optical deflector calculated by adding the inter-plane scanning time in advance is set. By storing in the storage means and comparing the scan time stored immediately before the scan with the reference time, the storage capacity of the storage means can be reduced.
また、本発明の第5の構成によれば、上記第1乃至第4のいずれかの構成の光学走査装置を搭載することにより、光偏向器の回転ムラや光源の波長のばらつき、レンズ等の光学部材の特性変化等に起因する走査倍率の変化を精度良く補正して画像の伸縮を効果的に防止できる画像形成装置となる。 Further, according to the fifth configuration of the present invention, by mounting the optical scanning device having any one of the first to fourth configurations, the rotation unevenness of the optical deflector, the wavelength variation of the light source, the lens, etc. An image forming apparatus capable of effectively preventing the expansion and contraction of the image by accurately correcting the change in the scanning magnification caused by the change in the characteristics of the optical member.
また、本発明の第6の構成によれば、上記第5の構成の画像形成装置において、画像検知手段により検知された基準画像の位置情報に基づいて書込み周波数を調整して走査倍率を補正するとともに、補正時の書込み周波数を基準周波数に設定し、基準画像の印刷中に検知された面間走査時間を加算して基準時間に設定することにより、装置の状態や環境条件等に応じた適切な基準時間及び基準周波数を設定可能となる。 According to the sixth configuration of the invention, in the image forming apparatus having the fifth configuration, the scanning frequency is corrected by adjusting the writing frequency based on the position information of the reference image detected by the image detection means. At the same time, the writing frequency at the time of correction is set to the reference frequency, and the inter-surface scanning time detected during printing of the reference image is added to set the reference time, so that it is appropriate according to the state of the device, environmental conditions, etc. It is possible to set an appropriate reference time and reference frequency.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の光学走査装置が搭載されたタンデム型カラー画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成装置100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a tandem type color image forming apparatus equipped with the optical scanning device of the present invention. In the main body of the
この画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、駆動手段(図示せず)により図1において時計回りに回転しながら各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト8上に順次転写(一次転写)された後、二次転写ローラ9において用紙P上に一度に転写(二次転写)され、さらに、定着部7において用紙P上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。
トナー像が転写される用紙Pは、装置下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラ12a及びレジストローラ対12bを介して二次転写ローラ9へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ9の下流側には中間転写ベルト8表面に残存するトナーを除去するためのクリーニングブレード19が配置されている。
The paper P onto which the toner image is transferred is housed in a
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する光学走査装置4と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像ユニット3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)を除去するクリーニング部5a、5b、5c及び5dが設けられている。
Next, the image forming units Pa to Pd will be described. There are
ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで光学走査装置4によってビーム照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット3a〜3dは、感光体ドラム1a〜1dに対向配置された現像ローラ(現像剤担持体)を備え、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置(図示せず)によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット3a〜3dの現像ローラにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、光学走査装置4からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
When the image formation start is input by the user, first, the surfaces of the
そして、中間転写ベルト8に所定の転写電圧で電界が付与された後、転写ローラ6a〜6dにより感光体ドラム1a〜1d上のマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナーがクリーニング部5a〜5dにより除去される。
After an electric field is applied to the
中間転写ベルト8は、従動ローラ10、駆動ローラ11及びテンションローラ20に掛け渡されており、駆動モータ(図示せず)による駆動ローラ11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回りに回転を開始すると、用紙Pがレジストローラ12bから所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラ9へ搬送され、中間転写ベルト8とのニップ部(二次転写ニップ部)において用紙P上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙Pは定着部7へと搬送される。
The
定着部7に搬送された用紙Pは、定着ローラ対13のニップ部(定着ニップ部)を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Pは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。用紙Pの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ15によって排出トレイ17に排出される。
The sheet P conveyed to the fixing
一方、用紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着部7を通過した用紙Pの一部を一旦排出ローラ15から装置外部にまで突出させる。その後、用紙Pは排出ローラ15を逆回転させることにより分岐部14で用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ9に再搬送される。そして、中間転写ベルト8上に形成された次の画像が二次転写ローラ9により用紙Pの画像が形成されていない面に転写され、定着部7に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ17に排出される。
On the other hand, when forming images on both sides of the paper P, a part of the paper P that has passed through the fixing
図2は、図1のタンデム型カラー画像形成装置における中間転写ベルト周辺の構成を示す側面断面図である。図1と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図2では帯電器2a〜2d、クリーニング部5a〜5dは記載を省略している。
FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a configuration around the intermediate transfer belt in the tandem type color image forming apparatus of FIG. Portions common to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In FIG. 2, the
各感光体ドラム1a〜1dの回転方向において現像ユニット3a〜3dの下流側且つ転写ローラ6a〜6dの上流側には濃度検知センサ21a〜21dが配置されている。濃度検知センサ21としては、一般にLED等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサが用いられる。感光体ドラム1a〜1d上のトナー付着量を測定する際、発光素子から感光体ドラム1a〜1d上に形成された各基準画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びドラム表面によって反射される光として受光素子に入射する。
Density detection sensors 21a to 21d are arranged on the downstream side of the developing
トナーの付着量が多い場合には、ドラム表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にドラム表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく受光信号の出力値により各色の基準画像の濃度を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像バイアスの特性値などを調整することにより、各色について濃度補正が行われる。なお、濃度検知センサ21a〜21dは中間転写ベルト8上に転写された基準画像を検知可能な位置に配置しても良い。
When the toner adhesion amount is large, the reflected light from the drum surface is shielded by the toner, so that the light reception amount of the light receiving element decreases. On the other hand, when the toner adhesion amount is small, the amount of reflected light from the drum surface increases, resulting in an increase in the amount of light received by the light receiving element. Therefore, the density of each color is corrected by detecting the density of the reference image of each color based on the output value of the received light signal based on the amount of reflected light received and adjusting the characteristic value of the developing bias in comparison with the predetermined reference density. Is done. The density detection sensors 21a to 21d may be arranged at positions where the reference image transferred onto the
色ずれ検知センサ23は、中間転写ベルト8の進行方向において最下流側に配置された感光体ドラム1dよりも下流側、且つ二次転写ローラ9よりも上流側に配置されており、画像形成部Pa〜Pdにおいて形成され、中間転写ベルト8上に転写された色ずれ補正用の基準画像の位置を検知する。色ずれ検知センサ23としては、濃度検知センサ21a〜21dと同様の反射型光学センサが用いられるが、他のセンサを用いることも可能である。例えば、CCD素子と、レンズ、ドライバ回路等により構成され、対象物の映像をレンズによってCCD素子面に結像させ、光の量をビデオパルス信号に変換して出力させるラインセンサやエリアセンサ等が挙げられる。
The color
図3は、色ずれ補正用の基準画像の一例である。中間転写ベルト8上には、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)及びブラック(B)の各色の斜線と横線M、C、Y及びBからなる基準画像が形成されている。なお、矢印X1はベルト進行方向を示している。図3に示す基準画像M〜Bのパターンは一般的なものであり、各色の斜線と横線を用いて主走査方向(ベルト幅方向)の色ずれを検出し、各色の横線間の間隔から副走査方向(ベルト周方向)の色ずれを検出する。
FIG. 3 is an example of a reference image for color misregistration correction. On the
また、基準画像M〜Bは主走査方向の両端部に同一パターンで形成されることにより、走査倍率や走査傾きを検出可能となっている。さらに、ベルト周方向の色ずれの検知むらを低減するため、基準画像M〜Bは副走査方向に繰り返し形成されており、同一パターンを複数回測定してずれ量の平均値を取るようになっている。これら各色の斜線及び直線の位置関係を色ずれ検知センサ23で検知して予め決められた基準位置と比較し、主走査方向の色ずれを補正する場合は光学走査装置4の露光開始位置及び書込み周波数を調整し、副走査方向の色ずれを補正する場合は光学走査装置4の露光開始タイミングを調整することにより、各色について色ずれ補正が行われる。
Further, the reference images M to B are formed in the same pattern at both ends in the main scanning direction, so that the scanning magnification and the scanning inclination can be detected. Further, in order to reduce uneven detection of color misregistration in the belt circumferential direction, the reference images M to B are repeatedly formed in the sub-scanning direction, and the same pattern is measured a plurality of times to obtain an average value of the misregistration amount. ing. When the positional relationship between the oblique lines and the straight lines of these colors is detected by the color
図4は、本発明の光学走査装置の概略構成図及び制御経路を示すブロック図である。従来例の図10と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、ここでは図1に示した感光体ドラム1a〜1dのうちいずれか一つを被走査面101として走査する場合について説明する。本発明の光学走査装置では、LDユニット30から射出されポリゴンミラー31により偏向走査されたビームを1つのビーム検知センサ33で検知し、検知タイミングに基づいてポリゴンミラー31の1回転当たりの走査時間を算出する。そして、算出された走査時間を基準時間と比較することにより走査倍率の変化を補正する。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration diagram and a control path of the optical scanning device of the present invention. Portions common to FIG. 10 of the conventional example are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Here, a case where any one of the
本発明の光学走査装置における走査倍率の補正方法について説明する。図4において、LDユニット30から射出されたビームはポリゴンミラー31に入射される。ここではポリゴンミラー31は4つの反射面31a〜31dを有する正方形であり、時計回りに一定速度で回転するものとするが、ポリゴンミラー31は正方形に限らず、正多角形であれば他の形状のものも使用できる。また、ポリゴンミラー31の回転方向や回転速度も光学走査装置4の仕様に合わせて適宜設定することができる。
A method of correcting the scanning magnification in the optical scanning device of the present invention will be described. In FIG. 4, the beam emitted from the
ポリゴンミラー31により偏向されたビームはfθレンズ32に入射した後、ビームスポットとして被走査面101上に結像され、主走査方向(図の白矢印方向)に走査が行われる。このとき、ビーム検知センサ33を用いて被走査面101の有効露光領域外の走査開始側でビームを検出する。
The beam deflected by the
ビーム検知センサ33はビームを検出したタイミングに応じて時間カウント部34に信号を出力する。ビーム検知センサ33としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトIC等の各種の光センサを使用することができる。なお、図4ではビーム検知センサ33を被走査面101の有効露光領域外の走査開始側に配置しているが、ビーム検知センサ33を走査終了側、或いは被走査面の走査に影響を及ぼさない他の場所に配置することも可能である。また、ミラーやプリズム等を設けることにより、LDユニット30からビーム検知センサ33までのビーム光路を変更しても良い。
The
時間カウント部34は、ビーム検知センサ33から出力された検知信号の間隔により、ポリゴンミラー31の各反射面から次の反射面までの走査時間(面間走査時間)を測定する。ビーム検知センサ33の出力とポリゴンミラー31の回転周期との関係を図5に示す。ポリゴンミラー31の反射面31a〜31dの面精度(隣接面の角度精度)は各面において異なるため、図5に示すように1面目〜4面目までの面間走査時間t1〜t4も相異なっている。時間カウント部34において計測された面間走査時間は記憶部35へ転送される。
The
記憶部35は、少なくともポリゴンミラー31の反射面数(ここでは4面)以上の面間走査時間を記憶可能である。面間走査時間とミラー1回転当たりの走査時間との関係を図6に示す。図6に示すように、各反射面31a〜31d間の面間走査時間t1〜t4は異なるが、面間走査時間t1〜t4を1つずつ含むように加算して得られるミラー1回転当たりの走査時間T1、T2、・・・(以下、Tiとする)では、反射面31a〜31dの面精度の影響は排除される。従って、走査時間Tiを予め設定された基準時間と比較することで、ポリゴンミラー31の回転ムラのみを精度良く検出可能となる。
The
なお、時間カウント部34で測定された面間走査時間t1〜t4を予め加算して得られたミラー1回転当たりの走査時間Tiを記憶部35に記憶するようにしても良い。このようにすれば、記憶部35に記憶するデータ量が減少するため記憶容量を小さくすることができる。また、走査直前の面間走査時間t1〜t4を加算した走査時間Tiを上書きして記憶するようにすれば、常に最新の走査時間Tiのみが記憶部35に記憶されるため、記憶容量を最小限にすることができる。
The scanning time Ti per one rotation of the mirror obtained by adding the inter-surface scanning times t1 to t4 measured by the
算出された走査時間Tiは比較制御部36へ転送される。比較制御部36は基準の走査時間のデータを備えており、転送された走査時間Tiを基準時間T0と比較し、基準時間T0からのずれの比率を計算する。このずれの比率に応じて、基準クロック発生部37から発せられた基準クロックの周波数(基準周波数F0)を書込クロック生成部38において補正する。例えば、計測された走査時間Tiの方が基準時間T0よりも長い場合は、標準のポリゴンミラー31の振り角に対してビーム位置が手前になっているため、画像信号を遅めに出力して画像を引き延ばす必要がある。そこで走査時間のずれの比率に合わせてビデオクロックを遅く、即ちビデオクロックの周波数を基準周波数F0よりも低くする。逆に、計測された走査時間Tiの方が基準時間T0よりも短い場合は、走査時間のずれの比率に合わせてビデオクロックを早く、即ちビデオクロックの周波数を基準周波数F0よりも高くする。
The calculated scanning time Ti is transferred to the
また、基準時間T0、基準周波数F0としては、色ずれ検知センサ23による基準画像M〜K(図3参照)の検知結果に基づく走査倍率の補正時(キャリブレーション時)の値を用いることが好ましい。これにより、装置の状態や環境条件等に応じた適切なT0及びF0を設定することができる。また、光学走査装置4の交換時や、画像形成装置100の起動時、或いは所定の印刷枚数毎にキャリブレーションを自動的に実行する場合、T0及びF0をキャリブレーションが実行される毎に更新できるようにしておけば、常に最新のT0、F0を用いてビデオクロックの周波数を補正可能となる。
Further, as the reference time T0 and the reference frequency F0, it is preferable to use values at the time of correcting the scanning magnification (at the time of calibration) based on the detection results of the reference images M to K (see FIG. 3) by the color
このようにして、基準となるビデオクロックの周波数を補正して書込みクロックを生成し、LD駆動部39へ送信する。LD駆動部39では図示しない画像信号発生部よりLD駆動部39に送信されてくる画像信号の周波数を書込みクロックの周波数に変換することにより、走査倍率を補正して画像の伸縮を防止することができる。なお、ここではLDユニット30の走査開始位置の設定については詳述しないが、色ずれ検知センサ23(図2参照)の検知結果に基づいてビーム検知センサ33で検出される走査開始側のビーム検知タイミングを補正することで開始位置の設定も可能である。
In this way, the write clock is generated by correcting the frequency of the reference video clock and transmitted to the
図7は、本発明の光学走査装置を備えた画像形成装置における印刷中の走査倍率の補正手順を示すフローチャートである。必要に応じて図4〜図6を参照しながら、図7のステップに従い走査倍率を補正する手順について更に詳細に説明する。先ず、印刷に先立ってポリゴンミラー31の回転を開始する(ステップS1)。
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for correcting the scanning magnification during printing in the image forming apparatus including the optical scanning device of the present invention. The procedure for correcting the scanning magnification according to the steps of FIG. 7 will be described in more detail with reference to FIGS. 4 to 6 as necessary. First, rotation of the
そして、ポリゴンミラー31の回転が安定した時点でLDユニット30内のLDを点灯させ、ポリゴンミラー31の各反射面31a〜31dで偏向したビームをビーム検知センサ33で検知して時間カウント部34で面間走査時間tn(ここではt1〜t4)を順次測定し、記憶部35に上書きして記録する(ステップS2)。これにより、記憶部35には常に最新の4つの面間走査時間t1〜t4が記憶されることとなる。そして、印刷が開始されると(ステップS3)、記憶部35に記録された面間走査時間t1〜t4を加算して、i回目の走査直前におけるミラー1回転当たりの走査時間Tiを算出する(ステップS4)。算出された走査時間Tiは比較制御部36へ送信される。
Then, when the rotation of the
次に、比較制御部36において走査時間Tiを基準時間T0と比較する(ステップS5)。図8に示すように、一般的にポリゴンミラー31を駆動するモータには長周期の回転ムラがあるため、走査時間Tiも時間経過と共に走査倍率補正時の基準時間T0から変化する。そこで、走査時間Tiの基準時間T0に対するずれ量の比率Ti/T0を基準クロック発生部37から発せられた基準クロックの周波数F0に乗じてi回目の走査に用いる書込みクロックFiを生成する(ステップS6)。
Next, the
例えばTiがT0よりも小さい場合は、主走査方向に画像が拡大していることになるので、書込クロック生成部38においてTiの基準時間T0に対するずれ量の比率分だけ基準クロックF0の周波数を上げた書込みクロックFiを生成する。逆に、TiがT0よりも大きい場合は、主走査方向に画像が縮小していることになるので、書込クロック生成部38においてT1の基準時間T0に対するずれ量の比率分だけ基準クロックの周波数F0を下げた書込みクロックFiを生成する。
For example, when Ti is smaller than T0, the image is enlarged in the main scanning direction. Therefore, the write
そして、得られた書込みクロックFiを用いて、図6に示すようにi回目(1回目、2回目・・・)の走査を実行する(ステップS7)。そして、走査が終了したか否かが判断され(ステップS8)、走査が終了している場合は処理を終了する。一方、走査が継続している場合はiに1を加算し(ステップS9)、ステップS4に戻って以下同様の処理を繰り返す(ステップS4〜S8)。 Then, using the obtained write clock Fi, the i-th (first, second,...) Scan is executed as shown in FIG. 6 (step S7). Then, it is determined whether or not the scanning is finished (step S8). If the scanning is finished, the process is finished. On the other hand, if scanning continues, 1 is added to i (step S9), and the process returns to step S4 and the same processing is repeated thereafter (steps S4 to S8).
上記の制御を行うことにより、モータの回転ムラやLDの波長ばらつき、光学部材の特性変化等を加味して補正された周波数で書込みを行うことができ、走査倍率を高精度に補正することができる。例えば、i回目の走査で有効印字幅に5ドットを均等に書き込む場合について考えると、ポリゴンミラーの走査時間が基準時間T0のとき、基準周波数F0で書込みを行った基準画像を図9(a)とする。図8に示したように、i回目の走査時における走査時間TiはT0よりも小さいため、書込み周波数F0を変調しない場合は図9(b)のように基準画像よりも主走査方向に画像が拡大されて書き込まれる。そこで、F0にTi/T0を乗じて変調された周波数Fiで書込みを行うことで、図9(c)のように基準画像と同様に有効印字幅に収めることができる。 By performing the above control, writing can be performed at a frequency corrected in consideration of motor rotation unevenness, LD wavelength variation, optical member characteristic change, etc., and the scanning magnification can be corrected with high accuracy. it can. For example, considering the case where 5 dots are uniformly written in the effective print width in the i-th scan, when the polygon mirror scan time is the reference time T0, the reference image written at the reference frequency F0 is shown in FIG. And As shown in FIG. 8, since the scanning time Ti at the i-th scanning is smaller than T0, when the write frequency F0 is not modulated, the image is shifted in the main scanning direction from the reference image as shown in FIG. 9B. Enlarged and written. Therefore, by writing at a frequency Fi modulated by multiplying F0 by Ti / T0, it is possible to fit within the effective print width as in the reference image as shown in FIG. 9C.
なお、図7のステップS5において、T1/T0が許容できる倍率誤差範囲であれば正常と判断するようにして、それ以上の時間差となった場合に書込み周波数を補正することにより、実用上必要な場合にのみ補正を行うようにしても良い。このようにすれば、全ての走査において補正処理が入ることによる比較制御部36或いはLD駆動部39の負荷を低減して処理の迅速化を図ることができる。
In step S5 in FIG. 7, it is determined as normal if T1 / T0 is an allowable magnification error range, and the writing frequency is corrected when the time difference is larger than that, which is practically necessary. Correction may be performed only in such a case. In this way, it is possible to reduce the load on the
また、ここではポリゴンミラー31の反射面数(4面)分の面間走査時間t1〜t4を加算したポリゴンミラー31の1回転当たりの走査時間Tiを基準時間T0と比較し、全ての走査において書込み周波数を補正する制御としたが、例えば反射面数の2倍以上(8個、12個・・・)の面間走査時間を加算してポリゴンミラー31の複数回転当たりの走査時間を求め、ポリゴンミラー31が所定回数回転する毎に基準時間と比較して書込み周波数を補正する制御としても良い。このような制御とすれば、書込み周波数の補正頻度が減少するため、印刷速度が速くポリゴンミラー31を高速回転させる必要のある画像形成装置においても補正処理速度を書込み速度に追従させることができる。また、比較制御部36の負荷も低減可能となる。
Further, here, the scanning time Ti per rotation of the
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では一つのLDを備えたシングルビーム走査装置について説明したが、複数のLDを備えたマルチビーム走査装置についても全く同様に説明できる。マルチビーム走査装置の場合、ビーム検知センサ33に時刻をずらして複数のLDよりビームを入射させることにより、各ビームの検出信号を個別に発生させ、それに基づいて各LDについて書込みクロックの周波数を変調すれば良い。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above-described embodiment, the single beam scanning apparatus including one LD has been described, but a multi-beam scanning apparatus including a plurality of LDs can be described in exactly the same manner. In the case of a multi-beam scanning device, the
また、本発明の光学走査装置は、図1に示したようなタンデム型のカラープリンタに限らず、モノクロ及びカラー複写機、デジタル複合機、モノクロプリンタ、ファクシミリ等の他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。 The optical scanning device of the present invention is not limited to the tandem type color printer as shown in FIG. 1, but is also applicable to other image forming apparatuses such as monochrome and color copiers, digital multifunction peripherals, monochrome printers, and facsimiles. Of course you can.
本発明は、光源から射出されるビームを偏向する複数の反射面を有する正多面体形の光偏向器と、該光偏向器により主走査方向に走査されるビームを被走査面の有効露光領域外で検知するビーム検知手段と、該ビーム検知手段の検知タイミングに基づいて光源から射出されるビームの書込み周波数を変調する制御手段と、を備えた光学走査装置において、制御手段は、ビーム検知手段により光偏向器の所定の反射面で偏向されたビームが検知されてから次の反射面で偏向されたビームが検知されるまでの面間走査時間を、走査直前から反射面の面数の整数倍分遡って加算して光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出し、算出された走査時間を基準時間と比較して当該走査における書込み周波数を基準周波数から変調する。 The present invention provides a regular polyhedral optical deflector having a plurality of reflecting surfaces for deflecting a beam emitted from a light source, and a beam scanned in the main scanning direction by the optical deflector outside the effective exposure area of the scanned surface. In the optical scanning device comprising: a beam detecting means for detecting the light beam; and a control means for modulating the writing frequency of the beam emitted from the light source based on the detection timing of the beam detecting means. The inter-plane scanning time from the detection of the beam deflected by the predetermined reflecting surface of the optical deflector until the detection of the beam deflected by the next reflecting surface is an integral multiple of the number of reflecting surfaces immediately before scanning. The scanning time per predetermined rotation of the optical deflector is calculated by going back and forth, the calculated scanning time is compared with the reference time, and the writing frequency in the scanning is modulated from the reference frequency.
これにより、反射面の面精度に関係なく光偏向器の回転ムラによる走査倍率の変化を高精度に制御可能な光学走査装置を提供することができる。また、面間走査時間を走査直前から新しい順に加算した最新の走査時間を基準時間と比較するので、書込み周波数の補正精度がより高くなる。 Thereby, it is possible to provide an optical scanning device capable of controlling the change in scanning magnification due to the rotation unevenness of the optical deflector with high accuracy regardless of the surface accuracy of the reflecting surface. Further, since the latest scanning time obtained by adding the inter-surface scanning time in the order from immediately before the scanning is compared with the reference time, the writing frequency correction accuracy is further improved.
また、高速で走査を行う光学走査装置においては、全ての走査について書込み周波数の補正処理を行うと走査速度に追従させることが困難になるが、面間走査時間を反射面の面数の2倍以上加算して走査時間を算出し、光偏向器が2回以上の所定回数回転する毎に基準時間と比較して書込み周波数を基準周波数から変調するようにすれば、補正頻度が減少するため、光偏向器が高速回転する光学走査装置においても処理速度を走査速度に追従させることができる。また、制御手段の負荷も低減可能となる。 Further, in an optical scanning apparatus that performs scanning at high speed, it is difficult to follow the scanning speed if the writing frequency correction processing is performed for all scanning, but the inter-surface scanning time is twice the number of reflection surfaces. If the scanning frequency is calculated by adding the above and the write frequency is modulated from the reference frequency in comparison with the reference time every time the optical deflector rotates two or more times, the correction frequency decreases. Even in an optical scanning device in which the optical deflector rotates at high speed, the processing speed can be made to follow the scanning speed. Also, the load on the control means can be reduced.
また、上記構成の光学走査装置を画像形成装置に搭載することにより、光偏向器の回転ムラや、LDの波長のばらつき及び光学部材の特性変化等に起因する画像の伸縮を防止し、良好な画像形成を実現することができる。さらに、画像検知手段を用いて基準画像の位置情報から走査倍率を補正するキャリブレーション時の走査時間及び書込み周波数を基準時間及び基準周波数に設定すれば、装置の状態や環境条件等に応じた正確な基準時間及び基準周波数を設定可能となる。 In addition, by mounting the optical scanning device having the above configuration on the image forming apparatus, it is possible to prevent image expansion and contraction due to uneven rotation of the optical deflector, variation in the wavelength of the LD, and changes in the characteristics of the optical member. Image formation can be realized. Furthermore, if the scanning time and the writing frequency at the time of calibration for correcting the scanning magnification from the position information of the reference image using the image detection means are set to the reference time and the reference frequency, the accuracy according to the state of the apparatus and the environmental conditions, etc. It is possible to set an appropriate reference time and reference frequency.
1a〜1d 感光体ドラム
4 光学走査装置
8 中間転写ベルト
23 色ずれ検知センサ(画像検知手段)
30 LDユニット(光源)
31 ポリゴンミラー(光偏向器)
31a〜31d 反射面
32 fθレンズ
33 ビーム検知センサ(ビーム検知手段)
34 時間カウント部
35 記憶部(記憶手段)
36 比較制御部(制御手段)
37 基準クロック発生部
38 書込クロック生成部
39 LD駆動部
100 画像形成装置
101 被走査面
1a to 1d
30 LD unit (light source)
31 Polygon mirror (optical deflector)
31a to
34
36 Comparison control unit (control means)
37 Reference
Claims (6)
該光偏向器により主走査方向に走査されるビームを被走査面の有効露光領域外で検知するビーム検知手段と、
該ビーム検知手段の検知タイミングに基づいて光源から射出されるビームの書込み周波数を変調する制御手段と、を備えた光学走査装置において、
前記制御手段は、前記ビーム検知手段により前記光偏向器の所定の反射面で偏向されたビームが検知されてから次の反射面で偏向されたビームが検知されるまでの面間走査時間を、走査直前から前記反射面の面数の整数倍分遡って加算して前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出し、算出された走査時間を基準時間と比較して当該走査における書込み周波数を基準周波数から変調することを特徴とする光学走査装置。 A regular polyhedral light deflector having a plurality of reflecting surfaces for deflecting a beam emitted from a light source;
Beam detecting means for detecting a beam scanned in the main scanning direction by the optical deflector outside the effective exposure area of the surface to be scanned;
An optical scanning device comprising: control means for modulating the writing frequency of the beam emitted from the light source based on the detection timing of the beam detection means;
The controller is configured to determine an inter-surface scanning time from when the beam deflected by a predetermined reflecting surface of the optical deflector is detected by the beam detecting unit to when the beam deflected by the next reflecting surface is detected. A scanning time per predetermined rotation of the optical deflector is calculated by adding back an integer multiple of the number of reflection surfaces from immediately before scanning, and the writing frequency in the scanning is compared with the reference scanning time. An optical scanning device characterized by modulating the frequency from a reference frequency.
前記画像検知手段により検知された基準画像の位置情報に基づいて書込み周波数を調整して走査倍率を補正するとともに、補正時の書込み周波数を前記基準周波数に設定し、前記基準画像の印刷中に前記ビーム検知手段により検知された面間走査時間を前記反射面の面数の整数倍だけ加算して前記基準時間に設定することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 Comprising image detection means for detecting an image printed on a recording medium or an image carrier,
The writing frequency is adjusted based on the position information of the reference image detected by the image detecting means to correct the scanning magnification, the writing frequency at the time of correction is set to the reference frequency, and the reference image is printed during printing. 6. The image forming apparatus according to claim 5, wherein the inter-surface scanning time detected by the beam detecting unit is set to the reference time by adding an integral multiple of the number of reflection surfaces.
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