JP2014081453A - マルチビーム走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチビーム走査装置において、走査光学系の大型化を招くことなく、且つ低コストで光ビームの副走査方向の位置ずれを検出する。
【解決手段】レーザダイオードはｃｈ１〜ｃｈ４からなる４本のレーザビームを射出する。光検出器８の副走査方向長は４本のレーザビームの副走査方向の全長より短い。レーザビームの副走査方向の位置ずれを検出するときには、４本のレーザビームを順番に点灯する。４面のようにｃｈ１とｃｈ２を検知した場合は、副走査方向下流側に位置ずれ(ポリゴン面倒れ)が起きていると判定し、６面のようにｃｈ３とｃｈ４を検出した場合は、副走査方向上流側に位置ずれ(ポリゴン面倒れ)が起きていると判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の光ビームにより被走査面を走査するマルチビーム走査装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

従来から、カールソンプロセスを用いて多色画像を形成する画像形成装置としては、例えば、黒、イエロー、マゼンダ、シアンの成分画像に対応する潜像を、４つの感光ドラムの表面上にそれぞれ形成し、これらの潜像を対応する色のトナーにより可視化して得られたトナー像を、転写体を介して記録媒体としての用紙上にそれぞれ重ね合わせて定着させることにより多色画像を形成する画像形成装置が知られている（例えば特許文献１）。

また、最近では光走査装置による処理を高速化することにより、画像形成装置の生産性の向上を図るための手段としてマルチビーム走査装置が主流となりつつある（例えば特許文献２）。

マルチビーム走査装置は、副走査方向位置が異なる複数の光ビームで一括して被走査面を走査することにより、例えばポリゴンミラーなどの光偏向手段の回転速度を増加させることなく、走査速度を上げることができる。

マルチビーム走査装置を備えた画像形成装置において、経時的に発生する副走査方向の色ずれの要因として、例えば、光学素子（レンズ、ポリゴンミラー等）の位置変化や、光源や光学素子が配置されているハウジング自体の変形等が挙げられる。これらは、光ビームを光学素子で集光して得られる光スポットの副走査方向の位置ずれを検出することができれば、適当な補正手段を用いて補正することができる。

そして、マルチビーム走査装置において、非平行な辺縁を有するフォトダイオード（以下、ＰＤ）を用い、光ビームがこの辺縁を走査するタイミングでＰＤから出力される２つの信号（立ち上がり、立ち下がり）の時間間隔を検出することで、光スポットの副走査方向の位置ずれを検出することが知られている（例えば特許文献３）。

しかし、非平行な辺縁を有するＰＤは第１にコストが高い。第２に、通常の（汎用の）ＰＤに比べて、ＰＤ自体が大きく、それに伴ってパッケージも大きくなってしまう。ＰＤは、通常、画像形成に寄与する領域外に設けられるため、大きなパッケージのＰＤは、画像形成領域に対してより外側に配置しなければならない。

このことは、ポリゴンミラーなどの光偏向手段により走査可能な領域を広く設定しなければならないことを意味しており、その結果、光偏向手段を含む走査光学系が大型化してしまう。そして、走査光学系の大型化は、光路長の増大や光学系の広角化を引き起こし、誤差感度の増大や走査レンズの厚肉化に伴う製造上の難易度の増大といった問題が発生する。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、マルチビーム走査装置において、走査光学系の大型化を招くことなく、且つ低コストで光ビームの副走査方向の位置ずれを検出できるようにすることである。

本発明に係るマルチビーム走査装置は、光源から射出された副走査方向位置が異なる複数の光ビームを主走査方向に偏向する走査光学系と、前記走査光学系により偏向された光ビームを受光する受光面を有する光検出器とを備え、前記受光面の副走査方向長が前記複数の光ビーム全体の副走査方向長より短いマルチビーム走査装置である。

本発明によれば、マルチビーム走査装置において、走査光学系の大型化を招くことなく、且つ低コストで光ビームの副走査方向の位置ずれを検出することができる。

本発明の実施形態に係るマルチビーム走査装置を画像形成装置の感光体とともに示す図である。 本発明の実施形態に係るマルチビーム走査装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るマルチビーム走査装置における光ビームと光検出器との位置関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るマルチビーム走査装置における光ビームの位置ずれ検出動作を示すフローチャート図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
〈マルチビーム走査装置の構成及び概略動作〉
図１は本発明の実施形態に係るマルチビーム走査装置を画像形成装置の感光体とともに示す図である。

このマルチビーム走査装置は、光源である複数のレーザダイオード（以下、ＬＤ）１と、ＬＤ１を駆動するＬＤドライブ回路を実装したＬＤドライバボード２とを備えている。ここで、複数のＬＤ１は単一のハウジングに収容されている。

ＬＤ１から射出された複数の光ビーム（レーザビーム）は、シリンドリカルレンズ３に入射して整形され、副走査方向（図の紙面に垂直な方向）に分離した複数のレーザビームが光偏向手段としてのポリゴンミラー４の表面に入射する。ポリゴンミラー４が、図示されていないポリゴンモータにより等速回転すると、ポリゴンミラー４の表面で反射した複数の光ビームは等角速度で主走査方向に一括して偏向される。ポリゴンミラー４により偏向された等角速度の光ビームは、ｆθレンズ５により等線速度の光ビームに変換され、被走査面としての感光体７の表面を主走査方向に走査する。

また、このマルチビーム走査装置は、主走査方向両端部に光ビームを検知する光検出器６，８が備えられている。光検出器６，８はＰＤ、フォトトランジスタ或いはこれらの周辺回路と一体となったフォトＩＣからなる。

ｆθレンズ５を透過した光ビームは感光体７を走査する範囲の両外側で、直接或いは折り返しミラー９を経て光検出器６，８に入射し、検知されるように構成されている。このため、光検出器６，８は同期検知信号となる光ビーム走査同期信号の検知を行うための同期検知センサとして機能する。

また、光検出器６，８は、入射した複数の光ビームの副走査方向の位置ずれを検出する機能も備えている。この機能の詳細については後述する。

図２は本発明の実施形態に係るマルチビーム走査装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。この制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを内蔵するコントローラ１０と、それぞれがコントローラ１０により制御されるＬＤドライブ回路１１及びポリゴンモータドライブ回路１２を備えている。

コントローラ１０には、光検出器６，８の検出信号が入力される。ＬＤドライブ回路１１は、ＬＤドライバボード２に実装されており、ＬＤ１を駆動する。ポリゴンモータドライブ回路１２は、図示されていないポリゴンモータを駆動する。コントローラ１０及びＬＤドライブ回路１１が本発明に係る光源制御手段に対応する。また、コントローラ１０は本発明に係る位置ずれ検出手段にも対応する。

〈光ビームの副走査方向の位置ずれ検出〉
次に本発明の実施形態に係るマルチビーム走査装置における光ビームの副走査方向の位置ずれ検出動作について説明する。

図３は本発明の実施形態に係るマルチビーム走査装置における光ビームと光検出器との位置関係を示す図である。ここで、図３Ａは位置ずれが無い状態を示し、図３Ｂは位置ずれが無い状態及び有る状態を示している。光検出器６，８は同じ構成を有しており、且つ位置ずれ検出は光検出器６，８の少なくとも一方を用いて行うので、ここでは光検出器８として説明する。

光検出器８はその受光面が矩形であり、その長手方向が副走査方向と平行になるように配置されている。ＬＤ１はｃｈ（チャンネル）１〜ｃｈ４からなる４本の光ビームを射出する。４本の光ビームの副走査方向の全長は光検出器８の副走査方向の長さより長い。換言すれば、光検出器８の副走査方向の長さは４本の光ビームの副走査方向の全長より短い。

白丸、黒丸は、それぞれ消灯状態、点灯状態の光ビームのビームスポットを示している。つまり、図３Ａでは、副走査方向両端に位置するｃｈ１及びｃｈ４が消灯、それらの間に位置するｃｈ２及びｃｈ３が点灯している状態を示している。

４本の光ビームの副走査方向の位置ずれを検出するときには、４本の光ビームを順番に点灯する。図３Ａに示すように、位置ずれがない場合は、副走査方向両端に位置するｃｈ１及びｃｈ４のビームスポットは光検出器８と交差せず、それらの間に位置するｃｈ２及びｃｈ３のビームスポットは光検出器８と交差するため、ポリゴンミラー４を回転させながらｃｈ１〜ｃｈ４を順番に点灯すると、ｃｈ２のみが点灯している期間、及びｃｈ３のみが点灯している期間には、光検出器８はポリゴンミラー４の６つの各面で反射した光ビームを検出し、ｃｈ１のみが点灯している期間、及びｃｈ４のみが点灯している期間には、光検出器８は光ビームを検出しない。

これに対して、図３Ｂにおいて、位置ずれが無い場合は、図３Ａと同様、ｃｈ２のみが点灯している期間、及びｃｈ３のみが点灯している期間に光検出器８は光ビームを検出する。この図は、ポリゴンミラー４の１面〜３面、及び５面が光ビームを偏向している期間に、光検出器８が光ビームを検出したことを示している。

また、図３Ｂにおいて、４本の光ビームが副走査方向の下流側にずれた場合は、位置ずれが無い場合と比べると、ｃｈ１のビームスポットが光検出器８と交差し、ｃｈ３のビームスポットが光検出器８と交差しない状態に変化するため、ｃｈ１のみが点灯している期間、及びｃｈ２のみが点灯している期間に光検出器８が光ビームを検出する。この図は、ポリゴンミラー４の４面が光ビームを偏向している期間に、光検出器８が光ビームを検出したことを示している。

また、図３Ｂにおいて、４本の光ビームが副走査方向の上流側にずれた場合は、位置ずれが無い場合と比べると、ｃｈ４のビームスポットが光検出器８と交差し、ｃｈ２のビームスポットが光検出器８と交差しない状態に変化するため、ｃｈ３のみが点灯している期間、及びｃｈ４のみが点灯している期間に光検出器８が光ビームを検出する。この図は、ポリゴンミラー４の６面が光ビームを偏向している期間に、光検出器８が光ビームを検出したことを示している。

つまり、ポリゴンミラー４の各面による光ビームの偏向時にどのｃｈの光ビームを検出したか記憶しておき、図３Ｂの４面のようにｃｈ１とｃｈ２を検出した場合は、副走査方向下流側に副走査位置ずれ(ポリゴン面倒れ)が起きていると判定し、６面のようにｃｈ３とｃｈ４を検出した場合は、副走査方向上流側に副走査位置ずれ(ポリゴン面倒れ)が起きていると判定することができる。

図４は本発明の実施形態に係るマルチビーム走査装置における光ビームの位置ずれ検出動作を示すフローチャート図である。このフローは、コントローラ１０内のＣＰＵがＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭをワークエリアとして実行し、ＬＤドライブ回路１１及びポリゴンモータドライブ回路１２を制御することにより行われる。

まずｃｈ１のみを点灯させ、ポリゴンミラー４の１回転（１面〜６面）のどの面で光検出器８が光ビームを検出したか、即ち、どの面が光ビームを偏向しているときに光検出器８が光ビームを検出したかを記憶する（ステップＳ１０１）。以後、順次、ｃｈ２のみ、ｃｈ３のみ、ｃｈ４のみを順次点灯させ、ポリゴンミラー４の１回転（１面〜６面）のどの面で光検出器８が光ビームを検出したかを記憶する（ステップＳ１０２〜Ｓ１０４）。

各ｃｈの順次の点灯、及び光ビームの検出面を記憶した後、記憶した結果に基づいて、副走査方向の位置ずれの有無と、位置ずれが有る場合に、その方向を検出する（ステップＳ１０５）。

このように、本発明の実施形態に係るマルチビーム走査装置によれば、全ビームが入射しないような副走査方向長の短い光検出器を用い、検出信号の有無（ON／OFF）により、光ビームの副走査方向の位置ずれ検出を行うので、検出回路の簡易化、装置の低コスト化を図ることができる。また、ポリゴンミラー４の各面による光ビームの偏向時にどのｃｈの光ビームを検出したか記憶するので、ポリゴンミラー４の面倒れが原因で位置ずれが発生している場合に、ポリゴンミラー４のどの面で面倒れが発生しているかを検出することができる。

なお、以上の実施形態では、ＬＤ１が４本の光ビームを射出し、光検出器８の副走査方向長を光ビームの２本分としたが、光ビームの本数は２本以上であればよく、光検出器の副走査方向長は光ビームの全光束の副走査方向長より短ければよい。

１…ＬＤ、４…ポリゴンミラー、６，８…光検出器、７…感光体、１０…コントローラ、１１…ＬＤドライブ回路、１２…ポリゴンモータドライブ回路。

特開２００２−３４１２７３号公報 特開２００３−２１１７２８号公報 特開２００７−１７８７６１号公報

Claims (5)

1. 光源から射出された副走査方向位置が異なる複数の光ビームを主走査方向に偏向する走査光学系と、前記走査光学系により偏向された光ビームを受光する受光面を有する光検出器とを備え、
   前記受光面の副走査方向長が前記複数の光ビーム全体の副走査方向長より短いマルチビーム走査装置。
2. 請求項１に記載されたマルチビーム走査装置において、
   前記複数の光ビームが順次に射出されるように前記光源を動作させる光源制御手段と、
   各光ビームが射出されているときに前記光検出器により検出された信号の有無に基づいて、前記複数の光ビームの副走査方向の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
   を有するマルチビーム走査装置。
3. 請求項２に記載されたマルチビーム走査装置において、
   前記位置ずれ検出手段は、位置ずれの有無、及び位置ずれがある場合はそれが上流側か下流側かを検出するマルチビーム走査装置。
4. 請求項２に記載されたマルチビーム走査装置において、
   前記走査光学系はポリゴンミラーを含んでおり、前記位置ずれ検出手段は、前記光検出器により検出された信号と前記ポリゴンミラーの面との対応関係を用いて、前記複数の光ビームの副走査方向の位置ずれを検出するマルチビーム走査装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載されたマルチビーム走査装置を備えた画像形成装置。
   

Images