JP2011123147A - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光束により被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus, and more particularly to an optical scanning apparatus that scans a surface to be scanned with a light beam and an image forming apparatus including the optical scanning apparatus.
電子写真の画像記録では、レーザ光を用いたプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置が広く用いられている。この画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラム(以下、「感光体ドラム」ともいう)の軸方向に偏向器(例えば、ポリゴンミラー)を用いてレーザ光を走査しつつ、感光体ドラムを回転させ、感光体ドラムの表面(被走査面)に潜像を形成する方法が一般的である。 In electrophotographic image recording, image forming apparatuses such as printers and digital copying machines using laser light are widely used. This image forming apparatus includes an optical scanning device, and scans a laser beam using a deflector (for example, a polygon mirror) in the axial direction of a photosensitive drum (hereinafter also referred to as a “photosensitive drum”) while performing a photosensitive operation. A general method is to form a latent image on the surface (scanned surface) of the photosensitive drum by rotating the photosensitive drum.
画像形成装置では、光走査装置からの光束(走査光束)が感光体ドラムの表面に照射される際に、所定の位置からずれた位置に照射されると、形成される画像の品質低下を招くおそれがある。 In the image forming apparatus, when the light beam (scanning light beam) from the optical scanning device is irradiated to the surface of the photosensitive drum, if the light beam is irradiated to a position shifted from a predetermined position, the quality of the formed image is deteriorated. There is a fear.
そこで、例えば、特許文献1には、転写体に記録された検出パターンより、走査ラインの曲がり及び傾きを含む各々のレジストずれを、主走査方向に沿った3箇所以上の位置で検出する検出手段と、走査ラインの傾き及び走査ラインの曲がりを補正する走査軌跡可変手段を備えた画像形成装置が開示されている。
Therefore, for example,
また、特許文献2には、書き込み開始位置検知用ビームスポット位置検知手段と、書き込み終端位置検知用ビームスポット位置検知手段と、光学素子をビームの副走査方向に矯正してビームによる走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正手段と、光学素子の全体を傾けて走査線の傾きを補正する走査線傾き補正手段とを有する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置が開示されている。そして、画像形成装置は、傾き検知手段として、転写ベルトの非通紙領域に形成されるテストパターンを読み取るフォトセンサを有している。 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228688 discloses a beam spot position detecting means for detecting a writing start position, a beam spot position detecting means for detecting a writing end position, and an optical element corrected in the sub-scanning direction of the beam to bend the scanning line by the beam. There is disclosed an optical scanning device having a scanning line bending correction unit that corrects a scanning line, and a scanning line inclination correction unit that corrects the inclination of the scanning line by tilting the entire optical element, and an image forming apparatus including the optical scanning device. . The image forming apparatus includes a photo sensor that reads a test pattern formed in a non-sheet passing area of the transfer belt as an inclination detecting unit.
また、特許文献3には、光学素子の副走査方向に関する位置を調整するための光学素子副走査位置調整機構が設けられた光走査装置と、転写搬送ベルト上のトナーマークに対応した検知センサとを備える画像形成装置が開示されている。
また、特許文献4には、被走査面上に結像される光束を射出する光源手段とは別の調整用光源を用い、該調整用光源から射出され結像光学系を介した光束の集光位置を検出し、該集光位置に基づく位置情報より、光源手段又は入射光学系の少なくとも一方の位置を調整して、光源手段から射出した光束の主走査方向の集光位置が調整されている光走査装置が開示されている。
In
ところで、光走査装置の光学ハウジングは、稼働中に内外からの熱に起因して変形することがあり、その光学ハウジングの変形により、稼働中に被走査面上での副走査方向に関する光スポットの位置ずれを生じるおそれがあった。 By the way, the optical housing of the optical scanning device may be deformed due to heat from inside and outside during operation. Due to the deformation of the optical housing, the light spot in the sub-scanning direction on the surface to be scanned during operation. There was a risk of misalignment.
しかしながら、特許文献1〜4に開示されている装置では、光スポットの位置ずれを精度良くリアルタイムで求めるのは困難であった。
However, in the devices disclosed in
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、安定して高精度の光走査を行うことができる光走査装置を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of stably performing high-precision optical scanning.
また、本発明の第2の目的は、安定して高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of stably forming a high quality image.
本発明は、第1の観点からすると、光源と、該光源からの光束を偏向する偏向器と、走査光学素子を含み、前記偏向器で偏向された光束を被走査面上に集光する走査光学系とを備え、前記被走査面を光束により主走査方向に走査する光走査装置において、前記光源と前記偏向器との間の光路上に配置され、前記光路を副走査方向に関して偏向する偏向素子と;前記被走査面の有効走査領域内の主走査方向に関して互いに異なる複数の位置に対応する複数の位置に配置され、入射する光束の副走査方向に関する位置ずれ情報が含まれる信号を出力する複数の光検知センサと;前記光源からの光束が、前記偏向器及び前記走査光学系を介して前記複数の光検知センサに入射するように前記偏向素子を制御する制御装置と;を更に備えることを特徴とする光走査装置である。 From a first aspect, the present invention includes a light source, a deflector that deflects a light beam from the light source, and a scanning optical element, and condenses the light beam deflected by the deflector on a surface to be scanned. In an optical scanning device comprising an optical system and scanning the surface to be scanned in the main scanning direction with a light beam, the deflection is arranged on an optical path between the light source and the deflector and deflects the optical path in the sub-scanning direction An element; arranged at a plurality of positions corresponding to a plurality of positions different from each other in the main scanning direction within the effective scanning area of the surface to be scanned, and outputs a signal including positional deviation information regarding the sub-scanning direction of the incident light beam A plurality of light detection sensors; and a control device that controls the deflection elements such that a light beam from the light source is incident on the plurality of light detection sensors via the deflector and the scanning optical system. Features An optical scanning device for.
これによれば、安定して高精度の光走査を行うことが可能となる。 According to this, it becomes possible to perform stable and highly accurate optical scanning.
本発明は、第2の観点からすると、少なくとも1つの像担持体と;前記少なくとも1つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光束を走査する少なくとも1つの本発明の光走査装置と;を備える画像形成装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided at least one image carrier; and at least one optical scanning device according to the present invention that scans the at least one image carrier with a light beam modulated according to image information. And an image forming apparatus.
これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、安定して高品質の画像を形成することが可能となる。 According to this, since the optical scanning device of the present invention is provided, as a result, a high-quality image can be stably formed.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図39に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ2000の概略構成が示されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
このカラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置2010、4つの感光体ドラム(2030a、2030b、2030c、2030d)、4つのクリーニングユニット(2031a、2031b、2031c、2031d)、4つの帯電チャージャ(2032a、2032b、2032c、2032d)、4つの現像ローラ(2033a、2033b、2033c、2033d)、4つのトナーカートリッジ(2034a、2034b、2034c、2034d)、転写ベルト2040、定着ローラ2050、給紙コロ2054、レジストローラ対2056、排紙ローラ2058、給紙トレイ2060、排紙トレイ2070、通信制御装置2080、位置ずれ検出器2245及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090などを備えている。
The
なお、ここでは、XYZ3次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をY軸方向、4つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をX軸方向として説明する。 In the following description, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the direction along the longitudinal direction of each photosensitive drum is defined as the Y-axis direction, and the direction along the arrangement direction of the four photosensitive drums is defined as the X-axis direction.
通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。
The
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図1における面内で矢印方向に回転するものとする。 Each photosensitive drum has a photosensitive layer formed on the surface thereof. That is, the surface of each photoconductive drum is a surface to be scanned. Each photosensitive drum is rotated in the direction of the arrow in the plane of FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown).
感光体ドラム2030aの表面近傍には、感光体ドラム2030aの回転方向に沿って、帯電チャージャ2032a、現像ローラ2033a、クリーニングユニット2031aが配置されている。
A charging
感光体ドラム2030a、帯電チャージャ2032a、現像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034a、及びクリーニングユニット2031aは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Kステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030bの表面近傍には、感光体ドラム2030bの回転方向に沿って、帯電チャージャ2032b、現像ローラ2033b、クリーニングユニット2031bが配置されている。
A charging charger 2032b, a developing
感光体ドラム2030b、帯電チャージャ2032b、現像ローラ2033b、トナーカートリッジ2034b、及びクリーニングユニット2031bは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Cステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030cの表面近傍には、感光体ドラム2030cの回転方向に沿って、帯電チャージャ2032c、現像ローラ2033c、クリーニングユニット2031cが配置されている。
A charging
感光体ドラム2030c、帯電チャージャ2032c、現像ローラ2033c、トナーカートリッジ2034c、及びクリーニングユニット2031cは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Mステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030dの表面近傍には、感光体ドラム2030dの回転方向に沿って、帯電チャージャ2032d、現像ローラ2033d、クリーニングユニット2031dが配置されている。
Near the surface of the
感光体ドラム2030d、帯電チャージャ2032d、現像ローラ2033d、トナーカートリッジ2034d、及びクリーニングユニット2031dは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Yステーション」ともいう)を構成する。
The
各帯電チャージャは、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。 Each charging charger uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.
光走査装置2010は、上位装置からの多色の画像情報(ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置2010の構成については後述する。
Based on the multicolor image information (black image information, cyan image information, magenta image information, yellow image information) from the higher-level device, the
なお、各感光体ドラムにおいて、画像情報が書き込まれる領域は、有効走査領域あるいは画像形成領域と呼ばれている。 In each photosensitive drum, an area where image information is written is called an effective scanning area or an image forming area.
トナーカートリッジ2034aにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033aに供給される。トナーカートリッジ2034bにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033bに供給される。トナーカートリッジ2034cにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033cに供給される。トナーカートリッジ2034dにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033dに供給される。
The toner cartridge 2034a stores black toner, and the toner is supplied to the developing
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像(以下では、「トナー画像」ともいう)は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト2040の方向に移動する。
As each developing roller rotates, the toner from the corresponding toner cartridge is thinly and uniformly applied to the surface thereof. Then, when the toner on the surface of each developing roller comes into contact with the surface of the corresponding photosensitive drum, the toner moves only to a portion irradiated with light on the surface and adheres to the surface. In other words, each developing roller causes toner to adhere to the latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum so as to be visualized. Here, the toner-attached image (hereinafter also referred to as “toner image”) moves in the direction of the
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト2040上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the
給紙トレイ2060には記録紙が格納されている。この給紙トレイ2060の近傍には給紙コロ2054が配置されており、該給紙コロ2054は、記録紙を給紙トレイ2060から1枚づつ取り出し、レジストローラ対2056に搬送する。該レジストローラ対2056は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト2040に向けて送り出す。これにより、転写ベルト2040上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ2050に送られる。
Recording paper is stored in the
定着ローラ2050では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ2058を介して排紙トレイ2070に送られ、排紙トレイ2070上に順次スタックされる。
In the fixing
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電チャージャに対向する位置に戻る。 Each cleaning unit removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position facing the corresponding charging charger again.
位置ずれ検出器2245は、転写ベルト2040の−X側に配置されている。
The
この位置ずれ検出器2245は、一例として図2に示されるように、3つの位置検出センサ(2245a、2245b、2245c)を有している。
As shown in FIG. 2 as an example, the
各位置検出センサは、−Y方向に向かって、位置検出センサ2245a、位置検出センサ2245b、位置検出センサ2245cの順に一列に配置されている。
Each position detection sensor is arranged in a line in the order of the
位置検出センサ2245aは、転写ベルト2040の+Y側端部近傍を照明するLED2242aとその反射光を受光するフォトセンサ2241aを有している。位置検出センサ2245bは、転写ベルト2040のY軸方向に関する中央部を照明するLED2242bとその反射光を受光するフォトセンサ2241bを有している。位置検出センサ2245cは、転写ベルト2040の−Y側端部近傍を照明するLED2242cとその反射光を受光するフォトセンサ2241cを有している。各フォトセンサは、それぞれ受光量に応じた信号(光電変換信号)を出力する。
The
すなわち、一例として図3に示されるように、各感光体ドラムの有効走査領域における主走査方向の両端部近傍に対応する位置に位置検出センサ2245a及び位置検出センサ2245cが配置され、各感光体ドラムの有効走査領域における主走査方向の中央部近傍に対応する位置に位置検出センサ2245bが配置されている。そして、各感光体ドラムの有効走査領域における、位置検出センサ2245aに対応する位置をY1、位置検出センサ2245bに対応する位置をY2、位置検出センサ2245cに対応する位置をY3とする。
That is, as shown in FIG. 3 as an example, the
そして、位置ずれ検出器2245を用いた位置ずれ検出処理が行われる際には、転写ベルト2040における位置Y1、位置Y2、及び位置Y3に、それぞれ位置検出用のトナーパッチTPが形成される。
When the misregistration detection process using the
トナーパッチTPは、一例として図4に示されるように、転写ベルト2040の進行方向に隣接している第1ライン群と第2ライン群とを有している。第1及び第2ライン群は、いずれも4本のラインパターン(pk、pc、pm、py)から構成されている。ラインパターンpkは、Kステーションで形成されたラインパターンであり、ラインパターンpcは、Cステーションで形成されたラインパターンである。また、ラインパターンpmは、Mステーションで形成されたラインパターンであり、ラインパターンpyは、Yステーションで形成されたラインパターンである。
As an example, as shown in FIG. 4, the toner patch TP includes a first line group and a second line group that are adjacent to each other in the moving direction of the
第1ライン群では、各ラインパターンは、Y軸方向に対して時計方向に45度傾斜している。一方、第2ライン群では、各ラインパターンは、Y軸方向に対して反時計方向に45度傾斜している。 In the first line group, each line pattern is inclined 45 degrees clockwise with respect to the Y-axis direction. On the other hand, in the second line group, each line pattern is inclined 45 degrees counterclockwise with respect to the Y-axis direction.
ここでは、転写ベルト2040の回転に伴って、第1ライン群のラインパターンpy、ラインパターンpm、ラインパターンpc、ラインパターンpk、第2ライン群のラインパターンpk、ラインパターンpc、ラインパターンpm、ラインパターンpyの順に、位置検出センサのLEDによって照明されるように配置されている(図5参照)。
Here, as the
位置ずれ検出処理において、各位置検出センサから出力される信号が、一例として図6に示されている。tyは、第1ライン群のラインパターンpyを検知してから第2ライン群のラインパターンpyを検知するまでの時間である。tmは、第1ライン群のラインパターンpmを検知してから第2ライン群のラインパターンpmを検知するまでの時間である。tcは、第1ライン群のラインパターンpcを検知してから第2ライン群のラインパターンpcを検知するまでの時間である。tkは、第1ライン群のラインパターンpkを検知してから第2ライン群のラインパターンpkを検知するまでの時間である。 FIG. 6 shows an example of a signal output from each position detection sensor in the position shift detection process. ty is the time from when the line pattern py of the first line group is detected until the line pattern py of the second line group is detected. tm is the time from when the line pattern pm of the first line group is detected until the line pattern pm of the second line group is detected. tc is the time from when the line pattern pc of the first line group is detected until the line pattern pc of the second line group is detected. tk is the time from when the line pattern pk of the first line group is detected until the line pattern pk of the second line group is detected.
また、tkcは、第2ライン群のラインパターンpkを検知してから第2ライン群のラインパターンpcを検知するまでの時間である。tkmは、第2ライン群のラインパターンpkを検知してから第2ライン群のラインパターンpmを検知するまでの時間である。tkyは、第2ライン群のラインパターンpkを検知してから第2ライン群のラインパターンpyを検知するまでの時間である。 Further, tkc is the time from when the line pattern pk of the second line group is detected until the line pattern pc of the second line group is detected. tkm is the time from when the line pattern pk of the second line group is detected until the line pattern pm of the second line group is detected. tky is the time from when the line pattern pk of the second line group is detected until the line pattern py of the second line group is detected.
次に、前記光走査装置2010の構成について説明する。
Next, the configuration of the
光走査装置2010は、一例として図7〜図12に示されるように、2つの光源(2200a、2200b)、2つのカップリングレンズ(2201a、2201b)、2つの開口板(2202a、2202b)、2つの光束分割プリズム(2203a、2203b)、4つの液晶偏向素子(2211a、2211b、2211c、2211d)、4つのシリンドリカルレンズ(2204a、2204b、2204c、2204d)、ポリゴンミラー2104、4つの偏向器側走査レンズ(2105a、2105b、2105c、2105d)、8つの折り返しミラー(2106a、2106b、2106c、2106d、2108a、2108b、2108c、2108d)、4つの像面側走査レンズ(2107a、2107b、2107c、2107d)、4つのセンサアレイ(2112a、2112b、2112c、2112d)、及び走査制御装置(図示省略)などを備えている。そして、上記光学素子は、不図示の光学ハウジング内に収容されている。
As shown in FIGS. 7 to 12 as an example, the
また、カップリングレンズ2201aの光軸に沿った方向を「w1方向」、カップリングレンズ2201bの光軸に沿った方向を「w2方向」とする。さらに、Z軸方向及びw1方向のいずれにも直交する方向を「m1方向」、Z軸方向及びw2方向のいずれにも直交する方向を「m2方向」とする。
Also, the direction along the optical axis of the
なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。 In the following, for convenience, the direction corresponding to the main scanning direction is abbreviated as “main scanning corresponding direction”, and the direction corresponding to the sub scanning direction is abbreviated as “sub scanning corresponding direction”.
光源2200aにおける主走査対応方向は「m1方向」であり、副走査対応方向はZ軸方向と同じ方向である。また、光源2200bにおける主走査対応方向は「m2方向」であり、副走査対応方向はZ軸方向と同じ方向である。
The main scanning corresponding direction in the
光源2200aと光源2200bは、X軸方向に関して離れた位置に配置されている。
The
カップリングレンズ2201aは、光源2200aから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
The
カップリングレンズ2201bは、光源2200bから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
The
開口板2202aは、開口部を有し、カップリングレンズ2201aを介した光束を整形する。
The
開口板2202bは、開口部を有し、カップリングレンズ2201bを介した光束を整形する。
The
光束分割プリズム2203aは、開口板2202aの開口部を通過した光束の光路上に配置されている。
The
光束分割プリズム2203bは、開口板2202bの開口部を通過した光束の光路上に配置されている。
The
各光束分割プリズムは、入射光束の半分を透過させ、残りを反射するハーフミラー面と、該ハーフミラー面で反射された光束の光路上にハーフミラー面に平行に配置されたミラー面とを有している。すなわち、各光束分割プリズムは、入射光束を互いに平行な2つの光束に分割する。 Each light beam splitting prism has a half mirror surface that transmits half of the incident light beam and reflects the remaining light beam, and a mirror surface that is arranged in parallel with the half mirror surface on the optical path of the light beam reflected by the half mirror surface. is doing. That is, each light beam splitting prism splits an incident light beam into two parallel light beams.
以下では、光束分割プリズム2203aからの2つの光束のうち−Z側の光束を「光束La」ともいい、+Z側の光束を「光束Lb」ともいう。また、光束分割プリズム2203bからの2つの光束のうち+Z側の光束を「光束Lc」ともいい、−Z側の光束を「光束Ld」ともいう。
Hereinafter, of the two light beams from the light
液晶偏向素子2211aは、光束分割プリズム2203aからの光束Laの光路上に配置されている。
The liquid
液晶偏向素子2211bは、光束分割プリズム2203aからの光束Lbの光路上に配置されている。
The liquid
液晶偏向素子2211cは、光束分割プリズム2203bからの光束Lcの光路上に配置されている。
The liquid
液晶偏向素子2211dは、光束分割プリズム2203bからの光束Ldの光路上に配置されている。
The liquid
各液晶偏向素子は、印加電圧に応じて、入射光をZ軸方向に関して偏向する。 Each liquid crystal deflecting element deflects incident light in the Z-axis direction according to the applied voltage.
シリンドリカルレンズ2204aは、液晶偏向素子2211aからの光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。
The
シリンドリカルレンズ2204bは、液晶偏向素子2211bからの光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。
The
シリンドリカルレンズ2204cは、液晶偏向素子2211cからの光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。
The
シリンドリカルレンズ2204dは、液晶偏向素子2211dからの光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。
The
ポリゴンミラー2104は、Z軸に平行な軸回りに回転する2段構造の4面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、1段目(下段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204aからの光束及びシリンドリカルレンズ2204dからの光束がそれぞれ偏向され、2段目(上段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204bからの光束及びシリンドリカルレンズ2204cからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、1段目の4面鏡及び2段目の4面鏡は、互いに位相が45°ずれて回転し、書き込み走査は1段目と2段目とで交互に行われる。
The
ここでは、シリンドリカルレンズ2204a及びシリンドリカルレンズ2204bからの光束はポリゴンミラー2104の−X側に偏向され、シリンドリカルレンズ2204c及びシリンドリカルレンズ2204dからの光束はポリゴンミラー2104の+X側に偏向される。
Here, the light beams from the
各偏向器側走査レンズはそれぞれ、ポリゴンミラー2104の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。
Each deflector-side scanning lens has a non-circular surface shape having such a power that the light spot moves at a constant speed in the main scanning direction on the corresponding photosensitive drum surface as the
偏向器側走査レンズ2105a及び偏向器側走査レンズ2105bは、ポリゴンミラー2104の−X側に配置され、偏向器側走査レンズ2105c及び偏向器側走査レンズ2105dは、ポリゴンミラー2104の+X側に配置されている。
The deflector
そして、偏向器側走査レンズ2105aと偏向器側走査レンズ2105bはZ軸方向に積層され、偏向器側走査レンズ2105aは1段目の4面鏡に対向し、偏向器側走査レンズ2105bは2段目の4面鏡に対向している。また、偏向器側走査レンズ2105cと偏向器側走査レンズ2105dはZ軸方向に積層され、偏向器側走査レンズ2105cは2段目の4面鏡に対向し、偏向器側走査レンズ2105dは1段目の4面鏡に対向している。
The deflector-
そこで、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204aからの光束は、偏向器側走査レンズ2105a、折り返しミラー2106a、像面側走査レンズ2107a、及び折り返しミラー2108aを介して、感光体ドラム2030aに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030aの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030a上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030aでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030aの回転方向が、感光体ドラム2030aでの「副走査方向」である。
Therefore, the light beam from the
また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204bからの光束は、偏向器側走査レンズ2105b、折り返しミラー2106b、像面側走査レンズ2107b、及び折り返しミラー2108bを介して、感光体ドラム2030bに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030bの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030b上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030bでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030bの回転方向が、感光体ドラム2030bでの「副走査方向」である。
The light beam from the
また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204cからの光束は、偏向器側走査レンズ2105c、折り返しミラー2106c、像面側走査レンズ2107c、及び折り返しミラー2108cを介して、感光体ドラム2030cに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030cの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030c上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030cでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030cの回転方向が、感光体ドラム2030cでの「副走査方向」である。
The light beam from the
また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204dからの光束は、偏向器側走査レンズ2105d、折り返しミラー2106d、像面側走査レンズ2107d、及び折り返しミラー2108dを介して、感光体ドラム2030dに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030dの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030d上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030dでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030dの回転方向が、感光体ドラム2030dでの「副走査方向」である。
The light beam from the
なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー2104から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。
Each folding mirror is arranged so that the optical path lengths from the
また、各ステーションでは、シリンドリカルレンズと像面側走査レンズとにより、対応する感光体ドラム表面とポリゴンミラー2104での偏向点とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系が構成されている。
In each station, a cylindrical lens and an image plane side scanning lens constitute a surface tilt correction optical system in which a corresponding photosensitive drum surface and a deflection point on the
ポリゴンミラー2104と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器側走査レンズ2105aと像面側走査レンズ2107aと折り返しミラー(2106a、2108a)とからKステーションの走査光学系が構成されている。また、偏向器側走査レンズ2105bと像面側走査レンズ2107bと折り返しミラー(2106b、2108b)とからCステーションの走査光学系が構成されている。そして、偏向器側走査レンズ2105cと像面側走査レンズ2107cと折り返しミラー(2106c、2108c)とからMステーションの走査光学系が構成されている。さらに、偏向器側走査レンズ2105dと像面側走査レンズ2107dと折り返しミラー(2106d、2108d)とからYステーションの走査光学系が構成されている。
An optical system disposed on the optical path between the
各光源は、一例として図13に示されるように、2次元的に配列された40個の発光部が1つの基板上に形成された2次元アレイ発光素子100を有している。40個の発光部は、すべての発光部を副走査対応方向に伸びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等間隔となるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは2つの発光部の中心間距離をいう。
As shown in FIG. 13 as an example, each light source has a two-dimensional array
また、各発光部は、発振波長が780nm帯の垂直共振器型の面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)である。すなわち、2次元アレイ発光素子100は、いわゆる面発光レーザアレイである。
Each light emitting unit is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) having an oscillation wavelength of 780 nm band. That is, the two-dimensional array
各液晶偏向素子は、2枚の透明なガラス板の間に液晶が封入された構成であり、一例として図14(A)に示されるように、一方のガラス板の表面の上下に電極が形成されている。この電極間に電位差が与えられると、一例として図14(B)に示されるように、Z軸方向に関して電位の傾斜が発生し、それに応じて液晶の配向が変化し、その結果、Z軸方向に関して屈折率の傾斜が発生する。これにより、プリズムと同様に光の射出軸をZ軸方向に関してわずかに傾けることができる。なお、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。 Each liquid crystal deflecting element has a configuration in which liquid crystal is sealed between two transparent glass plates. As shown in FIG. 14A, for example, electrodes are formed above and below the surface of one glass plate. Yes. When a potential difference is applied between the electrodes, as shown in FIG. 14B as an example, a potential gradient occurs with respect to the Z-axis direction, and the orientation of the liquid crystal changes accordingly. As a result, the Z-axis direction is changed. A refractive index gradient occurs. Thereby, like the prism, the light emission axis can be slightly tilted with respect to the Z-axis direction. As the liquid crystal, nematic liquid crystal having dielectric anisotropy is used.
また、Kステーションにおける光学系の主な光学素子の位置関係が図15に示されている。そして、図15における符号d1〜d11で示される各光路長の具体的な値(単位:mm)の一例が図16に示されている。なお、他のステーションでも同様な位置関係となっている。 FIG. 15 shows the positional relationship of the main optical elements of the optical system in the K station. FIG. 16 shows an example of specific values (unit: mm) of the optical path lengths indicated by reference numerals d1 to d11 in FIG. The other stations have the same positional relationship.
また、シリンドリカルレンズ2204aからの光束の射出方向と、ポリゴンミラー2104の偏向反射面により感光体ドラム2030aの表面における像高0の位置(図15における符号p0の位置)へ向けて反射される光束の進行方向とのなす角(図15におけるθr)は60度である。
Further, the direction of the light beam emitted from the
各偏向器側走査レンズ及び各像面側走査レンズは、いずれも樹脂製である。そして、それらの各面(入射側の面、射出側の面)は、次の(1)式及び次の(2)式で表現される非球面である。ここで、XはX軸方向の座標、YはY軸方向の座標を示す。また、入射面の中央をY=0とする。Cm0はY=0における主走査対応方向の曲率を示し、曲率半径Rmの逆数である。a00,a01,a02,・・・は主走査対応方向の非球面係数である。また、Cs(Y)はYに関する副走査対応方向の曲率、Rs0は副走査対応方向の光軸上の曲率半径、b00,b01,b02,・・・は副走査対応方向の非球面係数である。なお、光軸は、Y=0で副走査対応方向における中央の点を通る軸をいう。 Each deflector-side scanning lens and each image plane-side scanning lens are made of resin. Each of these surfaces (incident side surface and exit side surface) is an aspherical surface expressed by the following equation (1) and the following equation (2). Here, X represents the coordinate in the X-axis direction, and Y represents the coordinate in the Y-axis direction. The center of the incident surface is Y = 0. C m0 indicates the curvature in the main scanning corresponding direction at Y = 0, and is the reciprocal of the curvature radius R m . a 00 , a 01 , a 02 ,... are aspheric coefficients in the main scanning corresponding direction. Cs (Y) is the curvature in the sub-scanning corresponding direction with respect to Y, R s0 is the radius of curvature on the optical axis in the sub-scanning corresponding direction, b 00 , b 01 , b 02 ,. Spherical coefficient. The optical axis is an axis that passes through the center point in the sub-scanning corresponding direction when Y = 0.
各偏向器側走査レンズの各面(入射側の面(第1面)、射出側の面(第2面))におけるRm、Rs0及び各非球面係数の値の一例が図17に示されている。 FIG. 17 shows an example of values of R m , R s0, and each aspheric coefficient on each surface (incident side surface (first surface), exit side surface (second surface)) of each deflector side scanning lens. Has been.
各像面側走査レンズの各面(入射側の面(第3面)、射出側の面(第4面))におけるRm、Rs0及び各非球面係数の値の一例が図18に示されている。各像面側走査レンズは、副走査対応方向に強いパワーを有している。 FIG. 18 shows an example of values of R m , R s0, and each aspheric coefficient on each surface (incident side surface (third surface), exit side surface (fourth surface)) of each image surface side scanning lens. Has been. Each image plane side scanning lens has a strong power in the sub-scanning corresponding direction.
各像面側走査レンズの形状が、一例として図19(A)及び該図19(A)のA−A断面図である図19(B)に示されている。なお、便宜上、各像面側走査レンズにおける光束の入射方向を「R方向」、主走査対応方向を「M方向」、R方向及びM方向のいずれにも直交する方向を「S方向」とする。また、各像面側走査レンズを区別する必要がないときは、総称して「像面側走査レンズ2107」という。
As an example, the shape of each image plane scanning lens is shown in FIG. 19A and FIG. 19B, which is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 19A. For convenience, the incident direction of the light beam in each image plane side scanning lens is “R direction”, the main scanning corresponding direction is “M direction”, and the direction orthogonal to both the R direction and the M direction is “S direction”. . When there is no need to distinguish between the image plane side scanning lenses, they are collectively referred to as “image plane
像面側走査レンズ2107には、−S側の面にリブ部306aが形成され、+S側の面にリブ部306bが形成されている。そして、リブ部306aには、+R方向に突出した3つの突起部(307a1、307a2、307a3)が形成されている。突起部307a2はM方向に関して中央に位置し、突起部307a1は突起部307a2の−M側に位置し、突起部307a2は突起部307a2の+M側に位置している。
In the image plane
リブ部306bには、+R方向に突出した3つの突起部(307b1、307b2、307b3)が形成されている。突起部307b2はM方向に関して中央に位置し、突起部307b1は突起部307b2の−M側に位置し、突起部307b2は突起部307b2の+M側に位置している。
Three protrusions (307b 1 , 307b 2 , 307b 3 ) protruding in the + R direction are formed on the
そして、突起部307a1は突起部307b1の−S側に位置し、突起部307a2は突起部307b2の−S側に位置し、突起部307a3は突起部307b3の−S側に位置している。 The protrusion 307a 1 is located on the −S side of the protrusion 307b 1 , the protrusion 307a 2 is located on the −S side of the protrusion 307b 2 , and the protrusion 307a 3 is on the −S side of the protrusion 307b 3. positioned.
像面側走査レンズ2107は、その形状を安定的に保ち、傾き調整の際に局部的に力が加えられても像面側走査レンズ2107を変形させることがないように、すなわち、レンズ組み付け時の形状が維持されるように、板金部材に保持されている。
The image-
像面側走査レンズ2107が保持される板金部材301が、一例として図20に示されている。この板金部材301は、板金加工で成形された板部材であり、M方向に平行な方向を長手方向とする底板301aと、該底板301aを挟んで対向する2枚の側板(301b、301c)とを有している。
A
側板301bには、像面側走査レンズ2107の突起部が係合される3つの切欠部(3111、3112、3113)が形成されている。
The
底板301aには、M方向の両端部近傍に、それぞれ開口部313を伴う立曲げ部310が形成されている。これらの立曲げ部310と像面側走査レンズ2107とが接触する。
In the
また、底板301aには、側板301bの各切欠部に対応して3つのねじ穴312が形成されている。各ねじ穴312は、像面側走査レンズ2107が保持されたときに、R方向に関して、像面側走査レンズ2107のほぼ中央の位置に対応した各位置に形成されている。
In addition, three
さらに、M方向に関して、底板301aの一方の端部には突起部318が形成され、他方の端部には切欠部321が形成されている。
Further, with respect to the M direction, a
また、側板301bには、底板301aの各開口部313に対応して2つのスリット314が形成されている。
The
像面側走査レンズ2107は、一例として図21に示されるように、3つの第1板ばね302と2つの第2板ばね303によって、板金部材301に保持される。なお、図21では、わかりやすくするため、各側板の図示を省略している。
As shown in FIG. 21 as an example, the image plane
第2板ばね303は、クリップ状の板ばねであり、像面側走査レンズ2107の−S側の端面に+S方向の押圧を作用させ、板金部材301の底板301aの+S側の面に−S方向の押圧を作用させることによって、像面側走査レンズ2107と板金部材301を挟むようになっている。なお、第2板ばね303の+S側の板部は、外側から開口部313を通過して、スリット304に挿入される。
The
第1板ばね302は、像面側走査レンズ2107のリブ部306aと板金部材301を挟むのに用いられる。ここでは、第1板ばね302は、図22に示されるように、底板部3021と、+R側の側板部3022と、−R側の側板部3023と、該側板部3023の端部から+R方向に延びる上板部3024とからなっている。また、側板部3022には、開口部が形成されている。さらに、底板部3021には、調節ねじ308が貫通する円形の開口部3025が形成されている。
The
そして、図21のA−A断面図である図23に示されるように、側板部3022の開口部にリブ部306aの突起部が係合され、上板部3024によって−R側のリブ部306aに+S方向の押圧が作用される。
Then, as shown in FIG. 23 is an A-A sectional view of FIG. 21, the protrusion of the
また、板金部材301の各ねじ穴312には、第1板ばね302の開口部3025を介して調節ねじ308が螺合される。この調節ねじ308の−S側の先端は、像面側走査レンズ2107の+S側の端面に当接されている。そこで、調節ねじ308をねじ込むことによって像面側走査レンズ2107に−S方向の押圧を作用させることができる。
Furthermore, each
この場合、像面側走査レンズ2107に作用する調節ねじ308による押圧力と、第1板ばね302による押圧力は、互いに逆方向に作用するため、像面側走査レンズ2107に作用する力の微調整が可能となる。
In this case, since the pressing force by the adjusting
例えば、板金部材301の底板301aからの調節ねじ308の突出し量を、立曲げ部310の高さよりも小さくすると、像面側走査レンズ2107をその母線が上側に凸となるように反らすことができる。逆に、調節ねじ308の突出し量を、立曲げ部310の高さよりも大きくすると、像面側走査レンズ2107をその母線が下側に凸となるように反らすことができる。従って、調節ねじ308の突出し量を調整することによって、像面側走査レンズ2107の焦線がS方向に湾曲され、走査線の曲がりを補正することができる。各調節ねじ308による像面側走査レンズ2107の調整における調整軸の方向は、像面側走査レンズ2107の光軸方向に平行である。なお、中央部と立曲げ部310との間に配置されている調節ねじ308によって、M型やW型の曲がりについても補正が可能である。
For example, when the protruding amount of the adjusting
像面側走査レンズ2107が装着された板金部材301は、端部に形成された突起部318を光学ハウジングの保持部に設けられた位置決めガイド(不図示)に勘合して位置決めを行い、−S方向に付勢するように光学ハウジングの保持部に取り付けられた板ばね326を架橋して光学ハウジングに保持される。
The
また、像面側走査レンズ2107には、一例として図24に示されるように、像面側走査レンズ2107をR方向に平行な軸回りに回動させるためのステッピングモータ315が設けられている。なお、ここでは、Kステーションを基準としているため、像面側走査レンズ2107aを回動させるためのステッピングモータは設けられてなくても良い。
Further, as shown in FIG. 24 as an example, the image plane
ステッピングモータ315は、シャフトの先端に形成された送りねじを可動筒316のねじ穴に螺合し、板金部材301の一端に形成された切欠321と可動筒316の凹部とを勘合させることで、ステッピングモータ315の回転により副走査対応方向(ここでは、S方向に平行な方向)に変位可能としている。
The stepping
また、像面側走査レンズ2107の−S側には、支柱322が設けられている。この支柱322は、光学ハウジングの保持部に設けられた支持部320に載置され、板ばね(不図示)により支柱322に押し付けられている。これにより、ステッピングモータ315の正逆回転に追従して像面側走査レンズ2107は光軸と直交する面内で、支持部320との当接点を傾き調整の支点として回動することができる。そして、それに伴って像面側走査レンズ2107の母線が傾き、その結果、走査線が傾けられる。なお、支柱322を設けることなく、像面側走査レンズ2107を、直接、光学ハウジングに設けられた支持部に載置し、板ばね等で保持する構成としても良い。
Further, a
また、ここでは、図25に示されるように、各調節ねじ308の突出し量を調整するためのステッピングモータ315Aが設けられている。
Further, here, as shown in FIG. 25, a stepping
ところで、各ステーションの走査光学系には、1回の走査における書き込み開始前の光束が入射する先端同期検知センサ(図示省略)、及び1回の走査における書き込み終了後の光束が入射する後端同期検知センサ(図示省略)がそれぞれ設けられている。 By the way, the scanning optical system of each station has a leading edge synchronization detection sensor (not shown) in which a light beam before writing starts in one scanning, and a trailing edge synchronization in which a light beam after writing in one scanning enters. Each detection sensor (not shown) is provided.
各同期検知センサは、受光素子を有し、受光光量に応じた電気信号を走査制御装置に出力する。なお、先端同期検知センサの出力信号は、先端同期検知信号とも呼ばれている。また、後端同期検知センサの出力信号は、後端同期検知信号とも呼ばれている。 Each synchronization detection sensor has a light receiving element and outputs an electric signal corresponding to the amount of received light to the scanning control device. The output signal of the tip synchronization detection sensor is also called a tip synchronization detection signal. The output signal of the rear end synchronization detection sensor is also called a rear end synchronization detection signal.
各センサアレイは、感光体ドラムの表面における光束の入射位置を検出する処理(以下、「入射位置検出処理」という)を行う際に用いられる。 Each sensor array is used when processing for detecting the incident position of the light beam on the surface of the photosensitive drum (hereinafter referred to as “incident position detection processing”) is performed.
走査制御装置は、プリンタ制御装置2090から入射位置検出処理の要求があると、一例として図26及び図27に示されるように、各液晶偏向素子を介して、光束分割プリズムからの光束をZ軸方向に関して偏向する。
When there is a request for incident position detection processing from the
液晶偏向素子2211aで偏向された光束Laは、シリンドリカルレンズ2204a、ポリゴンミラー2104、偏向器側走査レンズ2105a、折り返しミラー2106a、像面側走査レンズ2107a、折り返しミラー2108aを介して、センサアレイ2112aに入射する(図28参照)。
The light beam La deflected by the liquid
液晶偏向素子2211bで偏向された光束Lbは、シリンドリカルレンズ2204b、ポリゴンミラー2104、偏向器側走査レンズ2105b、折り返しミラー2106b、像面側走査レンズ2107b、折り返しミラー2108bを介して、センサアレイ2112bに入射する(図28参照)。
The light beam Lb deflected by the liquid
液晶偏向素子2211cで偏向された光束Lcは、シリンドリカルレンズ2204c、ポリゴンミラー2104、偏向器側走査レンズ2105c、折り返しミラー2106c、像面側走査レンズ2107c、折り返しミラー2108cを介して、センサアレイ2112cに入射する(図29参照)。
The light beam Lc deflected by the liquid
液晶偏向素子2211dで偏向された光束Ldは、シリンドリカルレンズ2204d、ポリゴンミラー2104、偏向器側走査レンズ2105d、折り返しミラー2106d、像面側走査レンズ2107d、折り返しミラー2108dを介して、センサアレイ2112dに入射する(図29参照)。
The light beam Ld deflected by the liquid
以下では、便宜上、各液晶偏向素子で偏向され、センサアレイに向かう光束を検知用光束という。 Hereinafter, for convenience, a light beam deflected by each liquid crystal deflecting element and directed to the sensor array is referred to as a detection light beam.
各センサアレイは、主走査対応方向に沿って等間隔に配置された5つの光検知センサ(181、182、183、184、185)を有している(図30参照)。 Each sensor array has five light detection sensors (18 1 , 18 2 , 18 3 , 18 4 , 18 5 ) arranged at equal intervals along the main scanning corresponding direction (see FIG. 30).
そこで、検知用光束は、ポリゴンミラー2104の回転に伴って各光検知センサに順に入射する。そして、各光検知センサにおける検知用光束の入射位置は、ポリゴンミラー2104の回転に伴って、主走査対応方向(便宜上、m方向とする)に移動する。
Therefore, the detection light flux sequentially enters each light detection sensor as the
各光検知センサの受光面の法線方向は、検知用光束の入射方向に対して傾斜している。これにより、各光検知センサの受光面での反射光が光源に戻り、光量制御に影響を与えることを回避できる。 The normal direction of the light receiving surface of each light detection sensor is inclined with respect to the incident direction of the light beam for detection. Thereby, it can avoid that the reflected light in the light-receiving surface of each light detection sensor returns to a light source, and influences light quantity control.
さらに、各光検知センサの受光面の法線方向は、検知用光束の入射方向に対して、検知用光束の走査してくる方向に3〜5°程度傾斜している。これにより、光検知センサのリードフレーム部とカバーガラスとの間での多重反射によるゴースト光を光検知センサ外へ導きフォトダイオード部に至らなくすることができ、検知精度の低下を回避している。 Further, the normal direction of the light receiving surface of each light detection sensor is inclined by about 3 to 5 ° in the scanning direction of the detection light beam with respect to the incident direction of the detection light beam. As a result, ghost light due to multiple reflections between the lead frame portion of the light detection sensor and the cover glass can be guided out of the light detection sensor so as not to reach the photodiode portion, thereby avoiding a decrease in detection accuracy. .
各光検知センサは、一例として図31に示されるように、2つの受光部(第1受光部18a、第2受光部18b)を有する受光素子、該受光素子からの受光量に応じた信号(光電変換信号)を増幅するアンプ(AMP)18c、該アンプ18cの出力信号レベルと予め設定されている基準レベルVsとを比較し、その比較結果を出力する比較器(CMP)18dを有している。この比較器18dの出力信号は走査制御装置3022に供給される。
As shown in FIG. 31 as an example, each light detection sensor includes a light receiving element having two light receiving parts (a first
受光素子の各受光部は、副走査対応方向(便宜上、s方向とする)の位置によってm方向の互いの間隔が異なっている。 Each light receiving portion of the light receiving element has a different distance in the m direction depending on the position in the sub-scanning corresponding direction (for convenience, the s direction).
第1受光部18aは、一例として長方形状の受光部であり、長手方向がs方向と一致するように配置されている。すなわち、検知用光束が通過する2辺がs方向に平行である。
The first
第2受光部18bは、一例として平行四辺形状の受光部であり、第1受光部18aの+m側に配置されている。そして、第2受光部18bの長手方向は、受光面内において第1受光部18aの長手方向に対して角度θ(0<θ<90°)だけ傾斜している。すなわち、検知用光束が通過する2辺がs方向に対して傾斜している。
The second
アンプ18cでは、入力信号の反転及び増幅が行われる。従って、受光素子の受光量が多いほど、アンプ18cの出力信号レベルは低くなる。
The
前記基準レベルVsは、検知用光束が受光素子で受光されたときのアンプ18cの出力信号レベル(最低値)よりも若干高いレベルに設定されている。そこで、各受光部のいずれかが検知用光束を受光したときに、比較器18dでの判断結果が変化し、それに応じて比較器18dの出力信号が変化する。
The reference level Vs is set to a level slightly higher than the output signal level (minimum value) of the
各光検知センサは、対応する感光体ドラムの表面における光束の入射位置が、設計上の位置のときに、検知用光束が、各受光部のほぼ中央を通過するように調整されている(図32(A)参照)。そして、このときに、検知用光束が第1受光部18aで検知されてから第2受光部18bで検知されるまでの時間は、基準時間Tsとして予め得られている(図32(B)参照)。なお、便宜上、このときの各光検知センサにおける検知用光束の入射位置の移動経路、すなわち設計上の移動経路を「経路A」という。
Each light detection sensor is adjusted such that when the incident position of the light beam on the surface of the corresponding photosensitive drum is a designed position, the detection light beam passes through substantially the center of each light receiving unit (see FIG. 32 (A)). At this time, the time from when the detection light beam is detected by the first
ところで、上記各光学素子を光学ハウジングに取り付ける際の取り付け位置の誤差や、光学ハウジングの変形等により、感光体ドラムに向かう光束の光路が設計上の光路に対して副走査対応方向(ここでは、Z軸方向)にずれることがある。 By the way, due to an error in the mounting position when mounting each optical element to the optical housing, deformation of the optical housing, or the like, the optical path of the light beam toward the photosensitive drum is in a sub-scanning direction (here, May shift in the Z-axis direction).
この場合には、検知用光束も、感光体ドラムに向かう光束と同様に、設計上の光路に対して副走査対応方向(ここでは、s方向)にずれることとなる(図33参照)。 In this case, similarly to the light beam directed to the photosensitive drum, the detection light beam is also shifted in the sub-scanning corresponding direction (here, the s direction) with respect to the designed optical path (see FIG. 33).
そして、一例として図34(A)に示されるように、各光検知センサにおける検知用光束の入射位置の移動経路も、経路Aに対して副走査対応方向にずれる。なお、便宜上、このときの移動経路を経路Bという。 As an example, as shown in FIG. 34A, the movement path of the incident position of the detection light beam in each light detection sensor is also shifted in the sub-scanning corresponding direction with respect to the path A. For convenience, the movement route at this time is referred to as a route B.
そして、このときの移動経路のずれ量Δh(図34(A)参照)は、次の(3)式から求めることができる。ここで、ΔTは、比較器18dの出力信号における立下りから次の立下りまでの時間Tと前記基準時間Tsとの差であり(図34(B)参照)、Vは検知用光束の移動速度(走査速度)である。このずれ量Δhは、感光体ドラムに向かう光束の光路の設計上の光路に対する副走査対応方向のずれ量(以下では、便宜上、「副走査ずれ量」と略述する)と相関関係がある(図35参照)。なお、図35における係数kは、装置固有の値であり、予め求めることができる。
Then, the shift amount Δh (see FIG. 34A) of the movement path at this time can be obtained from the following equation (3). Here, ΔT is the difference between the time T from the falling edge to the next falling edge in the output signal of the
Δh=(V/tanθ)×ΔT ……(3) Δh = (V / tan θ) × ΔT (3)
ここでは、各光検知センサは、その受光面が対応する感光体ドラムの表面と光学的に略等価な位置となるように配置されている。これにより、各光検知センサの受光面上を移動する検知用光束のビーム径を小さくすることができ、検知精度を向上させることができる。また、感光体ドラムの表面での光スポットの位置ずれ量と光検知センサの受光面上での光スポットの位置ずれ量とを等しくすることができる。なお、各光検知センサを、その受光面が対応する感光体ドラムの表面と光学的に略等価な位置となるように配置できない場合は、感光体ドラムの表面での光スポットの位置ずれ量と等しくなるように、光検知センサの受光面上での光スポットの位置ずれ量に予め求めた相関係数(比例係数)をかければ良い。 Here, each light detection sensor is disposed such that its light receiving surface is optically substantially equivalent to the surface of the corresponding photosensitive drum. Thereby, the beam diameter of the detection light beam that moves on the light receiving surface of each light detection sensor can be reduced, and the detection accuracy can be improved. Further, the positional deviation amount of the light spot on the surface of the photosensitive drum can be made equal to the positional deviation amount of the light spot on the light receiving surface of the light detection sensor. If each light detection sensor cannot be arranged so that its light receiving surface is optically substantially equivalent to the surface of the corresponding photosensitive drum, the amount of positional deviation of the light spot on the surface of the photosensitive drum A correlation coefficient (proportional coefficient) obtained in advance may be applied to the positional deviation amount of the light spot on the light receiving surface of the light detection sensor so as to be equal.
そこで、光検知センサ181から得られた副走査ずれ量と光検知センサ185から得られた副走査ずれ量との差から、走査線の傾きを求めることができる。また、5つの光検知センサから得られた副走査ずれ量から、走査線の曲がりを求めることができる。さらに、5つの光検知センサから得られた副走査ずれ量の平均から、いわゆる副走査レジストを求めることができる。 Therefore, the difference between the light detection sensors 18 1 subscanning deviation amount obtained from the light detection sensor 18 sub-scanning shift amount obtained from 5, it is possible to determine the slope of the scan line. Further, the bending of the scanning line can be obtained from the amount of sub-scanning deviation obtained from the five light detection sensors. Furthermore, a so-called sub-scanning resist can be obtained from the average of the sub-scanning deviation amounts obtained from the five light detection sensors.
ところで、ポリゴンミラー2104の発熱や外部からの熱によって、光学ハウジング内の温度が変化すると、その温度変化により板金部材301及び像面側走査レンズ2107はいずれも伸縮する。しかしながら、板金部材301は金属製であり、像面側走査レンズ2107は樹脂製であるため、線膨張係数の差によりそれらの伸縮量に差が生じる。
By the way, when the temperature in the optical housing changes due to heat generated from the
そして、像面側走査レンズ2107が装着された板金部材301では、ステッピングモータ315と板金部材301の嵌合部、及び中央の支点(支柱322と支柱支持部320の当接点)が固定点として働くため、M方向に関して非対称の応力が発生する。具体的には、ステッピングモータ315と嵌合されていないほうの端部近傍は、板ばね326の弾性力のみで支えられているので、固定点とは言えず、伸縮量の差によって生じる応力が集中し、副走査対応方向に大きく変位することとなる(図36及び図37参照)。なお、図37は、このときの像面側走査レンズ2107の変形状態を簡易的に示した図である。
In the
図37における符号(1)は、温度が変化する前の状態を示している。像面側走査レンズ2107のほうが伸縮量は大きいので、ここでは、温度上昇時は符号(2)のように変形し、温度降下時は符合(3)のように変形する。その結果、感光体ドラム上でも光スポットの位置はレンズの反りに応じて変化する。
The code | symbol (1) in FIG. 37 has shown the state before temperature changes. Since the image plane
周囲の温度が25℃のとき、50℃のとき、及び10℃のときの、感光体ドラム上での光スポット位置をそれぞれ測定した結果が図38に示されている。ここでは、像高がマイナス側端部に対応する位置にステッピングモータ315が配置され、像高がプラス側端部に対応する位置は板ばね326の弾性力のみで支えられている。50℃のとき及び10℃のときは、25℃のときに対して、互いに逆方向に変位している。
FIG. 38 shows the results of measuring the light spot positions on the photosensitive drum when the ambient temperature is 25 ° C., 50 ° C., and 10 ° C., respectively. Here, the stepping
なお、像高のマイナス側端部に対応する板金部材301の端部はステッピングモータ315と締結されているため固定端として機能するが、像高のマイナス側端部に対応する像面側走査レンズ2107は完全には板金部材301に固定されていない。そこで、ステッピングモータ315が配置されている像高のマイナス側端部でも光スポット位置は変位している。但し、板ばね326の弾性力のみで支持されている像高がプラス側端部に対応する位置に比べると、光スポット位置の変位は小さい。このように、像高のプラス側とマイナス側とで光スポット位置の変位量が異なることにより、感光体ドラム上において走査線に傾きが生じる。
Note that the end of the
走査制御装置は、一例として図39に示されるように、CPU3210、フラッシュメモリ3211、RAM3212、液晶素子駆動回路3213、IF(インターフェース)3214、画素クロック生成回路3215、画像処理回路3216、書込制御回路3219、光源駆動回路3221、モータ駆動回路3222、LED駆動回路3223などを有している。なお、図41における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
As shown in FIG. 39 as an example, the scanning control device includes a
画素クロック生成回路3215は、画素クロック信号を生成する。なお、画素クロック信号は、1/8クロックの分解能で位相変調が可能である。
The pixel
画像処理回路3216は、CPU3210によって色毎にラスター展開された画像データに所定の中間調処理などを行った後、各光源の発光部毎のドットデータを作成する。
The
書込制御回路3219は、ステーション毎に、先端同期検知センサを監視し、書込開始のタイミングを求める。そして、書込開始のタイミングに合わせて、各発光部のドットデータを画素クロック生成回路3215からの画素クロック信号に重畳させるとともに、発光部毎にそれぞれ独立した変調データを生成する。
The
光源駆動回路3221は、書込制御回路3219からの各変調データに応じて、各光源に各発光部の駆動信号を出力する。
The light
モータ駆動回路3222は、CPU3210の指示に基づいて、各像面側走査レンズの形状を微調整するためのステッピングモータ315A、及び各像面側走査レンズを回動させるためのステッピングモータ315の駆動信号を出力する。
The
LED駆動回路3223は、位置ずれ検出器2245を用いた位置ずれ検出処理が行われるときに、CPU3210から指示され、位置ずれ検出器2245の各LEDに駆動信号を出力する。
The
液晶素子駆動回路3213は、CPU210で決定された印加電圧を各液晶偏向素子に印加する。
The liquid crystal
IF(インターフェース)3214は、プリンタ制御装置2090との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像データは、IF(インターフェース)3214を介して供給される。
An IF (interface) 3214 is a communication interface that controls bidirectional communication with the
フラッシュメモリ3211には、CPU3210にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、及びプログラムの実行に必要な各種データが格納されている。
The
RAM3212は、作業用のメモリである。
The
CPU3210は、フラッシュメモリ3211に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置2010の全体を制御する。
The
例えば、CPU3210は、装置の立ち上げ時やジョブ間等のタイミングで、位置ずれ検出器2245を用いた位置ずれ検出処理を行う(例えば、特開2008−276010号公報、特開2005−238584号公報参照)。なお、1ジョブのプリント枚数が多い場合には、その間の温度変化によるずれを抑えるために、途中で割り込みをかけて位置ずれ検出処理が行われることもある。
For example, the
CPU3210によって行われる位置ずれ検出処理について簡単に説明する。なお、この位置ずれ検出処理は、プリンタ制御装置2090側で行われても良い。この場合は、検出結果が、プリンタ制御装置2090から走査制御装置3022に通知される。
The positional deviation detection process performed by the
(A)書込制御回路3219を介して、上記トナーパッチTPを形成し、転写ベルト2040上に転写させる。
(A) The toner patch TP is formed via the
(B)予め設定されている時間が経過すると、LED駆動回路3223を介して位置ずれ検出器2245の各LEDを点灯させる。
(B) When a preset time elapses, each LED of the
(C)位置ずれ検出器2245の各フォトセンサの出力信号に基づいて、位置Y1、Y2、Y3毎に、ty、tm、tc、tk、tkc、tkm、tkyを求め、フラッシュメモリ3211に格納する。
(C) ty, tm, tc, tk, tkc, tkm, and tky are obtained for each position Y1, Y2, and Y3 based on the output signal of each photosensor of the
(D)LED駆動回路3223を介して位置ずれ検出器2245の各LEDを消灯させる。
(D) Each LED of the
(E)位置Y1、Y2、Y3毎に、フラッシュメモリ3211に格納されているty、tm、tc、tk、tkc、tkm、tkyを用いて所定の演算を行い、各ステーションにおける主走査レジスト、Kステーションを基準としたときの他の3つのステーション(Yステーション、Mステーション、Cステーション)における走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれをそれぞれ求める(例えば、特許第4107578号公報参照)。
(E) For each position Y1, Y2, Y3, a predetermined calculation is performed using ty, tm, tc, tk, tkc, tkm, tky stored in the
ここでは、ty、tm、tc、tkの設計値と計測値との差から、各ステーションにおける主走査レジストを求める。そして、位置検出センサ2245aから得られた主走査レジストと位置検出センサ2245cから得られた主走査レジストとの差から主走査倍率を求める。
Here, the main scanning registration at each station is obtained from the difference between the design value and measurement value of ty, tm, tc, and tk. Then, the main scanning magnification is obtained from the difference between the main scanning registration obtained from the
また、tkc、tkm、tkyの設計値と計測値との差から、Kステーションを基準とした、他の3つのステーションでの副走査レジストずれを求める。ここでは、各位置検出センサから得られた副走査レジストずれの平均値を、該ステーションでの副走査レジストずれとしている。 Further, the sub-scanning registration deviation at the other three stations with respect to the K station is obtained from the difference between the design values of tkc, tkm, and tky and the measured values. Here, the average value of the sub-scanning registration deviation obtained from each position detection sensor is used as the sub-scanning registration deviation at the station.
そして、位置検出センサ2245aから得られた副走査レジストずれと位置検出センサ2245cから得られた副走査レジストずれとの差から、走査線の傾きずれを求める。
Then, the inclination deviation of the scanning line is obtained from the difference between the sub-scanning registration deviation obtained from the
CPU3210は、位置ずれ検出処理で求めた各種ずれが許容範囲を超えていると判断すると、それらの補正処理を行う。
If the
例えば、走査線の傾きずれは、対応するステッピングモータ315に対して、走査線の傾きずれを補正するための駆動信号を生成し、モータ駆動回路3222に出力する。なお、走査線の傾きずれの大きさとそれを補正するためのステッピングモータ315の駆動量との関係は予め求められ、フラッシュメモリ3211に格納されている。
For example, the scan line tilt shift generates a drive signal for correcting the scan line tilt shift for the
また、副走査レジストずれについては、例えば、ポリゴンミラーの1面おき、つまり1走査ラインピッチを単位として副走査方向における書出しタイミングを調整する。 As for the sub-scanning registration deviation, for example, the writing start timing in the sub-scanning direction is adjusted every other surface of the polygon mirror, that is, one scanning line pitch.
また、主走査倍率については、画素クロックの基準周波数及び先端同期検知信号による書き出しタイミングを調整することで、画像の全幅と書出し位置を揃える。 As for the main scanning magnification, the full width of the image and the writing position are made uniform by adjusting the writing timing based on the reference frequency of the pixel clock and the leading edge synchronization detection signal.
また、CPU3210は、画像形成時のページ間において、ステーション毎に、対応するセンサアレイの各光検知センサの出力信号に基づいて、感光体ドラムの表面での光束の副走査ずれ量をそれぞれ求め、該複数の副走査ずれ量からさらに、Kステーションを基準としたときの、他の3つのステーションにおける走査線の曲がりずれ、走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれを求める。
Further, the
そして、CPU3210は、位置ずれ検出処理から得られた走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれに基づいて、センサアレイから得られた走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれを補正するための各補正係数を求める。ここで得られた各補正係数は、電源投入時からの経過時間と組にして、フラッシュメモリ3211に蓄積される。
Then, the
次に、画像形成の際に、CPU3210によって行われる走査線の曲がりずれ、走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれの補正処理について説明する。
Next, a description will be given of a correction process for scanning line bending deviation, scanning line inclination deviation, and sub-scanning registration deviation performed by the
(1)ステーション毎に、対応するセンサアレイの各光検知センサの出力信号に基づいて、感光体ドラムの表面での光束の副走査ずれ量をそれぞれ求め、該複数の副走査ずれ量からさらに、Kステーションを基準として、他の3つのステーションにおける走査線の曲がりずれ、走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれをそれぞれ求める。 (1) For each station, the sub-scanning deviation amount of the light beam on the surface of the photosensitive drum is obtained based on the output signal of each light detection sensor of the corresponding sensor array, and further, from the plurality of sub-scanning deviation amounts, Using the K station as a reference, scanning line bending deviation, scanning line inclination deviation, and sub-scanning registration deviation in the other three stations are obtained.
(2)他の3つのステーションについて、フラッシュメモリ3211に蓄積されている複数組の各補正係数と電源投入時からの現在の経過時間とから、現時点での各補正係数をそれぞれ予測する。
(2) For the other three stations, each correction coefficient at the present time is predicted from each of a plurality of sets of correction coefficients stored in the
(3)他の3つのステーションについて、上記(2)で予測した各補正係数を用いて、上記(1)で求めた走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれを修正し、新たな走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれとする。 (3) For the other three stations, using the correction coefficients predicted in (2) above, the inclination deviation of the scanning line and the sub-scanning registration deviation obtained in (1) above are corrected, and a new scanning line is obtained. Tilt deviation and sub-scanning resist deviation.
これにより、センサアレイの出力信号から得られた走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれの精度を向上させることができる。 Thereby, it is possible to improve the accuracy of the scanning line inclination deviation and the sub-scanning registration deviation obtained from the output signal of the sensor array.
(4)上記他の3つのステーションについて、対応するステッピングモータ315Aに対して、上記(1)で得られた走査線の曲がりずれを補正するための駆動信号を生成し、モータ駆動回路3222に出力する。なお、走査線の曲がりずれの大きさとそれを補正するためのステッピングモータ315Aの駆動量との関係は予め求められ、フラッシュメモリ3211に格納されている。
(4) For the other three stations, a driving signal for correcting the bending deviation of the scanning line obtained in (1) above is generated for the corresponding stepping
(5)上記他の3つのステーションについて、対応するステッピングモータ315に対して、上記(3)で得られた走査線の傾きずれを補正するための駆動信号を生成し、モータ駆動回路3222に出力する。なお、走査線の傾きずれの大きさとそれを補正するためのステッピングモータ315の駆動量との関係は予め求められ、フラッシュメモリ3211に格納されている。
(5) For the other three stations, a driving signal for correcting the inclination deviation of the scanning line obtained in (3) above is generated for the
(6)上記他の3つのステーションについて、上記(3)で得られた前記副走査レジストずれを補正するための、対応する液晶偏向素子の印加電圧を決定する。なお、副走査レジストずれの大きさと印加電圧との関係は予め求められ、フラッシュメモリ3211に格納されている。
(6) For the other three stations, a voltage applied to the corresponding liquid crystal deflecting element for correcting the sub-scanning resist deviation obtained in (3) is determined. Note that the relationship between the magnitude of the sub-scanning registration deviation and the applied voltage is obtained in advance and stored in the
なお、上記(3)で得られた副走査レジストずれが感光体ドラムにおける走査線間隔の1/2以上の場合は、副走査レジストずれが低減されるように画像データをシフトする。すなわち、画像データを1走査分及びそれ以上前へずらしたり、1走査分及びそれ以上後へずらしたりする。 When the sub-scanning registration deviation obtained in the above (3) is ½ or more of the scanning line interval on the photosensitive drum, the image data is shifted so that the sub-scanning registration deviation is reduced. That is, the image data is shifted forward by one scan or more, or shifted by one scan or more.
また、CPU3210は、ステーション毎に、先端同期検知センサの出力信号(先端同期検知信号)と後端同期検知センサの出力信号(後端同期検知信号)から、各同期検知センサの間を光束が走査するのに要した時間を求め、その時間に予め設定されている数のパルスが収まるように画素クロック信号の基準周波数を再設定するとともに、中間像高においても倍率の歪みが生じないように、あらかじめ、温度変化に伴って生じる各分割区間毎の倍率変化を予測して重み付けられた位相データを、全幅倍率の可変量に対応してデータテーブルより読み出し、主走査方向の全域にわたって倍率が均一になるようにしている。
Further, for each station, the
また、光学ハウジング内の温度を計測するための温度センサを設け、CPU3210は、上記(3)において、さらに温度センサの出力信号に加味して、上記補正係数を予測しても良い。
Further, a temperature sensor for measuring the temperature in the optical housing may be provided, and the
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置2010では、走査制御装置によって、位置ずれ補正装置、傾き補正装置、位置調整装置、及び制御装置が構成されている。
As is clear from the above description, in the
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置2010によると、2つの光源(2200a、2200b)と、各光源からの光束の光路上に配置された4つの液晶偏向素子(2211a、2211b、2211c、2211d)と、各液晶偏向素子を介した光束を偏向するポリゴンミラー2104と、ポリゴンミラー2104で偏向された光束を4つの感光体ドラム(2030a〜2030d)の表面に個別に集光する4つの走査光学系と、4つの感光体ドラムに対応して設けられた4つのセンサアレイ(2112a〜2112d)、及び走査制御装置などを備えている。
As described above, according to the
そして、走査制御装置は、入射位置検出処理の際に、光源からの光束を液晶偏向素子でZ軸方向に関して偏向させ、ポリゴンミラー2104及び走査光学系を介してセンサアレイに入射させる。
Then, in the incident position detection process, the scanning control device deflects the light beam from the light source with respect to the Z-axis direction by the liquid crystal deflecting element, and enters the sensor array via the
各センサアレイは、主走査方向に関して互いに異なる位置に配置された5つの光検知センサを有し、対応する感光体ドラムの有効走査領域に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれ情報が含まれる信号を出力する。 Each sensor array has five light detection sensors arranged at different positions with respect to the main scanning direction, and includes positional deviation information regarding the sub-scanning direction of the light beam condensed on the effective scanning area of the corresponding photosensitive drum. Output a signal.
この場合は、CPU3210で、走査線の曲がりずれ、走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれを精度良くリアルタイムに求めることができる。
In this case, the
そして、CPU3210は、走査線の曲がりずれ及び走査線の傾きずれが補正されるように、モータ駆動回路3222を介して各ステッピングモータを駆動制御している。すなわち、走査線の曲がりずれ及び走査線の傾きずれを精度良くリアルタイムに補正することができる。
The
また、CPU3210は、副走査レジストずれがほぼ0となるように、液晶偏向素子の印加電圧を決定し、液晶素子駆動回路3213を介して対応する液晶偏向素子に印加している。すなわち、副走査レジストずれを精度良くリアルタイムに補正することができる。
Further, the
そこで、稼働中に光学ハウジング内の温度が上昇しても、走査線の曲がり、走査線の傾き、及び副走査レジストずれが、ステーション間で異なるのを抑制することができる。 Therefore, even if the temperature in the optical housing rises during operation, it is possible to suppress the bending of the scanning line, the inclination of the scanning line, and the sub-scanning registration deviation from being different between stations.
また、経時変化によって、走査線の曲がり、走査線の傾き、及び副走査レジストずれが、ステーション間で異なるのを抑制することができる。 In addition, it is possible to suppress the bending of the scanning line, the inclination of the scanning line, and the sub-scanning registration deviation from being different between stations due to a change with time.
従って、安定して高精度の光走査を行うことが可能となる。 Therefore, stable and highly accurate optical scanning can be performed.
また、検知用光束を射出する光源を個別に設ける必要がないため、従来の光走査装置に容易に適用することができる。 In addition, since it is not necessary to provide a light source for emitting the detection light beam, it can be easily applied to a conventional optical scanning device.
また、検知用光束を書き込み用光束と分離するための分離光学素子を設ける必要がないため、分離光学素子の姿勢変化の影響を受けることがなく、各ずれを精度良く求めることができる。 In addition, since it is not necessary to provide a separation optical element for separating the detection light beam from the writing light beam, each shift can be accurately obtained without being affected by the change in the posture of the separation optical element.
また、検知用光束を光検知センサに導くための光学系(検知用光学系)を、簡単な構成とすることができる。 In addition, an optical system (detection optical system) for guiding the detection light flux to the light detection sensor can have a simple configuration.
さらに、検知用光束と書き込み用光束の分離が容易である。 Further, it is easy to separate the detection light beam and the writing light beam.
また、各光源が、2次元アレイ発光素子100を有しているため、1つの感光体ドラムに対して同時に複数の光走査を行うことが可能となる。
Moreover, since each light source has the two-dimensional array
そして、本実施形態に係るカラープリンタ2000によると、光走査装置2010を備えているため、色ずれを従来よりも小さくすることができる。その結果、安定して高品質の画像を形成することが可能となる。
Since the
また、光走査装置2010が2次元アレイ発光素子100を有する光源を備えているため、高速で画像を形成することが可能となる。また、形成される画像の高密度化を図ることが可能となる。
Further, since the
また、ネットワークを介して、カラープリンタ2000と、電子演算装置(コンピュータ等)、画像情報通信システム(ファクシミリ等)等とを接続することにより、1台の画像形成装置で複数の機器からの出力を処理することができる情報処理システムを形成することができる。また、ネットワーク上に複数の画像形成装置を接続すれば、各出力要求から各画像形成装置の状態(ジョブの混み具合、電源が入っているかどうか、故障しているかどうか等)を知ることができ、一番状態の良い(使用者の希望に一番適した)画像形成装置を選択し、画像形成を行うことができる。
In addition, by connecting the
なお、上記実施形態では、各センサアレイが5つの光検知センサを有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。なお、光検知センサの数が多いほど、走査線の曲がりずれ、走査線の傾きずれ、及び副走査レジストずれの検出精度が向上する。 In the above embodiment, the case where each sensor array has five light detection sensors has been described, but the present invention is not limited to this. Note that as the number of light detection sensors increases, the detection accuracy of scanning line bending deviation, scanning line inclination deviation, and sub-scanning registration deviation improves.
また、上記実施形態では、調節ねじ308の突出し量を調整して像面側走査レンズ2107の形状を微調整する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、アクチュエータを用いて像面側走査レンズ2107の形状を微調整しても良い。アクチュエータとしては、例えば圧電素子(ピエゾ素子)のように印加電圧の大きさを変えることにより押圧力を可変できるものを用いることができる。
In the above-described embodiment, the case where the protruding amount of the adjusting
また、上記実施形態において、CPU3210によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良い。
In the above embodiment, at least a part of the processing according to the program by the
また、上記実施形態では、前記第1受光部18aが長方形状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、検知用光束が通過する2辺がs方向に平行な形状であれば良い。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the said 1st light-receiving
また、上記実施形態では、前記第2受光部18bが、平行四辺形状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、検知用光束が通過する2辺がs方向に対して傾斜している形状であれば良い。
Moreover, although the said 2nd light-receiving
また、上記実施形態では、光源が40個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a light source has 40 light emission parts, it is not limited to this.
また、上記実施形態において、前記液晶偏向素子に代えて、Z軸方向に平行な軸回りに回動可能な非平行平板やガルバノミラーを用いても良い。 Moreover, in the said embodiment, it may replace with the said liquid-crystal deflection | deviation element, and may use the non-parallel plate and galvanometer mirror which can be rotated around the axis | shaft parallel to a Z-axis direction.
また、上記実施形態において、前記液晶偏向素子に代えて、例えばMgLN、KTN、LN、NTなどの電気光学素子(EO素子)を用いても良い。 In the above embodiment, instead of the liquid crystal deflecting element, an electro-optical element (EO element) such as MgLN, KTN, LN, or NT may be used.
また、上記実施形態において、副走査レジストずれを補正する際に、画像データをシフトするのに代えて、駆動対象の発光部を副走査対応方向に関して隣接する他の発光部にシフトしても良い。 In the above embodiment, when correcting the sub-scanning registration deviation, instead of shifting the image data, the light-emitting unit to be driven may be shifted to another light-emitting unit adjacent in the sub-scanning corresponding direction. .
また、上記実施形態において、前記先端同期検知センサ及び前記後端同期検知センサが、センサアレイに含まれていても良い。 In the above embodiment, the leading edge synchronization detection sensor and the trailing edge synchronization detection sensor may be included in a sensor array.
また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ2000の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置2010を備えた画像形成装置であれば良い。
In the above embodiment, the case of the
例えば、レーザ光によって発色する媒体(例えば、用紙)に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。 For example, an image forming apparatus that directly irradiates laser light onto a medium (for example, paper) that develops color with laser light may be used.
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。 Further, an image forming apparatus using a silver salt film as the image carrier may be used. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process equivalent to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by a process equivalent to a printing process in a normal silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.
また、上記実施形態では、光走査装置2010がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。
In the above embodiment, the case where the
また、上記実施形態では、感光体ドラムが4つある場合について説明したが、これに限定されるものではない。 In the above embodiment, the case where there are four photosensitive drums has been described. However, the present invention is not limited to this.
本発明の光走査装置によれば、安定して高い精度の光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、安定して高品質の画像を形成するのに適している。 The optical scanning device of the present invention is suitable for performing optical scanning stably and with high accuracy. The image forming apparatus of the present invention is suitable for stably forming a high-quality image.
181〜185…光検知センサ、315…ステッピングモータ(回動機構の一部)、315A…ステッピングモータ(調整機構の一部)、2000…カラープリンタ(画像形成装置)、2010…光走査装置、2030a,2030b,2030c,2030d…感光体ドラム(像担持体)、2080…通信制御装置(通信装置)、2104…ポリゴンミラー(偏向器)、2105a〜2105d…偏向器側走査レンズ(走査光学系の一部)、2107a〜2107d…像面側走査レンズ(走査光学系の一部)、2112a〜2112d…センサアレイ(複数の光検知センサ)、2200a,2200b…光源、2211a〜2211d…液晶偏向素子(偏向素子)、2245a〜2245c…位置検出センサ(パターン検出センサ)、TP…トナーパッチ(検出用パターン)。 18 1 to 18 5 ... Optical detection sensor, 315... Stepping motor (part of rotating mechanism), 315A... Stepping motor (part of adjustment mechanism), 2000. , 2030a, 2030b, 2030c, 2030d ... photosensitive drum (image carrier), 2080 ... communication control device (communication device), 2104 ... polygon mirror (deflector), 2105a to 2105d ... deflector side scanning lens (scanning optical system) 2107a to 2107d... Image surface side scanning lens (part of the scanning optical system), 2112a to 2112d... Sensor array (a plurality of light detection sensors), 2200a and 2200b ... Light source, 2211a to 2211d. (Deflection element), 2245a to 2245c ... position detection sensor (pattern detection sensor), T P: Toner patch (detection pattern).
Claims (13)
前記光源と前記偏向器との間の光路上に配置され、前記光路を副走査方向に関して偏向する偏向素子と;
前記被走査面の有効走査領域内の主走査方向に関して互いに異なる複数の位置に対応する複数の位置に配置され、入射する光束の副走査方向に関する位置ずれ情報が含まれる信号を出力する複数の光検知センサと;
前記光源からの光束が、前記偏向器及び前記走査光学系を介して前記複数の光検知センサに入射するように前記偏向素子を制御する制御装置と;を更に備えることを特徴とする光走査装置。 A light source, a deflector that deflects the light beam from the light source, and a scanning optical system that includes a scanning optical element and condenses the light beam deflected by the deflector on the surface to be scanned. In an optical scanning device that scans in the main scanning direction with a light beam,
A deflecting element disposed on an optical path between the light source and the deflector and deflecting the optical path with respect to a sub-scanning direction;
A plurality of lights that are arranged at a plurality of positions corresponding to a plurality of positions different from each other in the main scanning direction within the effective scanning area of the surface to be scanned and that output signals including positional deviation information regarding the sub-scanning direction of the incident light beam A detection sensor;
A control device that controls the deflection element such that a light beam from the light source is incident on the plurality of light detection sensors via the deflector and the scanning optical system. .
前記複数の光検知センサの出力信号から得られる位置ずれ情報に応じて、前記調整機構を駆動する位置ずれ補正装置を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 The scanning optical element has an adjustment mechanism for finely adjusting the shape of the scanning optical element in the sub-scanning direction,
The optical scanning device according to claim 1, further comprising a misalignment correction device that drives the adjustment mechanism in accordance with misalignment information obtained from output signals of the plurality of light detection sensors.
前記複数の光検知センサの出力信号から得られる位置ずれ情報に応じて、前記回動機構を駆動する傾き補正装置を更に備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査装置。 The scanning optical element has a rotation mechanism for rotating the scanning optical element about an axis orthogonal to both the main scanning direction and the sub-scanning direction,
4. The apparatus according to claim 1, further comprising an inclination correction device that drives the rotation mechanism in accordance with positional deviation information obtained from output signals of the plurality of light detection sensors. 5. Optical scanning device.
前記位置調整装置は、前記被走査面を走査する際に、前記偏向素子を利用して前記位置の調整を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光走査装置。 A position adjusting device that adjusts the position of the light beam condensed on the surface to be scanned in the sub-scanning direction according to the positional deviation information obtained from the output signals of the plurality of light detection sensors;
5. The optical scanning device according to claim 1, wherein the position adjusting device adjusts the position using the deflection element when scanning the surface to be scanned. 6. .
前記少なくとも1つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光束を走査する少なくとも1つの請求項1〜6のいずれか一項に記載の光走査装置と;を備える画像形成装置。 At least one image carrier;
An image forming apparatus comprising: at least one optical scanning device according to any one of claims 1 to 6 that scans the at least one image carrier with a light beam modulated according to image information.
前記少なくとも1つのパターン検出センサの出力信号に応じて、前記少なくとも1つの像担持体に集光される光束の位置ずれを補正する制御装置と;を更に備えることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。 At least one pattern detection sensor for detecting a detection pattern formed on the at least one image carrier and transferred to a medium;
9. The control apparatus according to claim 8, further comprising: a control device that corrects a positional deviation of a light beam condensed on the at least one image carrier in accordance with an output signal of the at least one pattern detection sensor. Image forming apparatus.
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