JP2016110045A - 走査光学装置、画像形成装置及び補正方法 - Google Patents
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まず、製造工程で走査線測定機により測定された照射位置と、画像形成装置の感光ドラム面上での実際の照射位置について、図9を用いて説明する。図9は、感光ドラムDに対して、レーザ光を照射している説明図である。図9(a)は、感光ドラムDと、感光ドラムDに照射されるレーザ光の関係を示す斜視図であり、図9(b)は、図9(a)を矢印方向から見た感光ドラムDと、感光ドラムDに照射されるレーザ光の関係を示す断面図である。図中、一点鎖線で示すLは、副走査方向のレーザ光の照射位置が、傾きや曲がりが生じていない理想的な状態にある場合の走査線を示す。また、二点鎖線で示すL’は、副走査方向のレーザ光の照射位置が傾いている場合の走査線を示す。更に、感光ドラムDの中心をZX座標のO(0,0)とする。尚、走査線L’は、光束L1から光束L2の範囲内で感光ドラムDに照射される。
図1は実施例1のカラー画像形成装置を示す斜視図及び断面図である。本実施例のカラー画像形成装置(以下、プリンタとする)100は、電子写真プロセスを用いた4色フルカラーのレーザプリンタである。プリンタ100は、パーソナルコンピュータ、イメージリーダ、ファクシミリ装置等の不図示の外部ホスト装置から入力される電気的な画像信号に基づいて、記録媒体Sに対する画像形成を実行する。尚、記録媒体Sは、例えば、用紙、OHPシート、ラベル等であり、以下、用紙Sとする。
図2(a)は走査光学装置11の斜視図、図2(b)は走査光学装置11の断面図である。尚、図2(a)の説明においても、必要な場合を除き、色を表す添え字ymckを省略する。光源部302は、各色に対応した光源である半導体レーザと、コリメータレンズ301と、を有している。コリメータレンズ301は、半導体レーザから出射されたレーザ光Lを各々所定形状にするためのレンズである。複眼シリンダレンズ303は、コリメータレンズ301を介して入射されたレーザ光を、後述する回転多面鏡305に焦線状に結像させるためのレンズである。レーザ駆動回路基板304は、半導体レーザを駆動し制御するための基板である。尚、レーザ駆動回路基板304は、後述する記憶手段である記憶部350を有している。記憶部350は、例えば不揮発性メモリである。回転手段である偏向器306は、後述する回転多面鏡305と、回転多面鏡305を駆動する不図示のスキャナモータと、を有している。
図3に走査光学装置11の走査線位置を測定する測定用センサ41−1〜41−3を配置した後述する走査線測定機1000(図5参照)と走査光学装置11の位置関係を示す。図3(a)は、走査光学装置11の主走査方向を示す図であり、図3(b)は副走査方向を示す図で、図3(a)の矢印方向から見た図である。測定用センサ41−1〜41−3は、走査光学装置11と、走査光学装置11が搭載されるプリンタ100の感光ドラム1との実際の位置関係となるように、所定の距離に配置されている。そして、実際の感光ドラム1上に形成される画像の主走査方向における中央(以下、画像中央という)に対応する位置には、測定用センサ41−2が配置されている。尚、画像中央を、0mm像高ともいう。ここで、像高とは、走査光学装置11と感光ドラム1とが上述した所定の距離に配置されているときの主走査方向における位置を表しており、画像中央を0mm、主走査方向の上流側をマイナス、主走査方向の下流側をプラスとして表す。
図4に走査線に傾きがあった場合と曲がりがあった場合の感光ドラム1上の照射位置への影響を示す。図4(a)は走査線の傾きがあった場合を示し、図4(b)は走査線の曲がりがあった場合を示す。ここで、感光ドラム1の半径をR、感光ドラム1上の副走査方向の照射位置をzとする。尚、感光ドラム1yの半径をRy、感光ドラム1mの半径をRm、感光ドラム1cの半径をRc、感光ドラム1kの半径をRkとする。ここで、感光ドラム1の中心O(図9(a)参照)を通り、感光ドラム1の表面に照射されるレーザ光に平行な直線(X軸)と、感光ドラム1の表面が交わる点をz0とする。このz0から、感光ドラム1上の所定の照射位置zまでの感光ドラム1の面に沿った距離LXLは、次の式(1)で表わされる。
LXL=R×arcsin(z/R) (1)
まず、走査線に傾きがあった場合について説明する。平面であるラインセンサ41−1、41−3上では、走査線測定機1000上の走査線の傾き量TLTは、次式のようになる。ここで、傾き量TLTは、走査線測定機1000上の−100mm像高の照射位置z1と走査線測定機1000上の+100mm像高の照射位置z2により発生するものである。
TLT=z1−z2 (2)
TLT’=LXL1−LXL2
=R×(arcsin(z1/R)−arcsin(z2/R)) (3)
ここで、感光ドラム1の形状が曲面を有する形状であるために発生した、走査線測定機1000上の傾き量TLTと感光ドラム1上の傾き量TLT’との誤差をΔTLTとする。そうすると、走査線の傾き量の補正すべき誤差ΔTLTは、式(2)、式(3)を用いて、次の式(4)のようになる。
ΔTLT=TLT’−TLT
=R×(arcsin(z1/R)−arcsin(z2/R))
−(z1−z2) (4)
z1’=z1+ΔTLT/2 (5)
z2’=z2−ΔTLT/2 (6)
このように、走査線に傾きがある場合、感光ドラム1面上での各像高の照射位置z1’、z2’は、走査線測定機により測定した各像高の照射位置z1、z2と感光ドラム1の半径Rに基づき求めることができる。尚、本実施例では、像担持体である感光ドラム1の形状に関する情報として感光ドラム1の表面である円弧面の半径Rを用いているが、例えば曲率等の他の物理量によって像担持体の形状に関する情報としてもよい。
次に、走査線に曲がりがあった場合について説明する。平面であるラインセンサ41−1〜41−3上では、走査線測定機1000上での−100mm像高の照射位置z1と+100mm像高の照射位置z2と0mm像高の照射位置z3により発生する曲がり量BOWは次の(7)のようになる。
BOW=(z1+z2)/2−z3 (7)
BOW’=(LXL1+LXL2)/2−LXL3
=R×((arcsin(z1/R)+arcsin(z2/R))/2
−arcsin(z3/R)) (8)
ここで、感光ドラム1の形状が曲面を有する形状であるために発生した、走査線測定機1000上の曲がり量BOWと感光ドラム1上の曲がり量BOW’との誤差をΔBOWとする。そうすると、走査線の曲がり量の補正すべき誤差ΔBOWは、式(7)、式(8)から次の式(9)のようになる。
ΔBOW=BOW’−BOW
=R×((arcsin(z1/R)+arcsin(z2/R))/2
−arcsin(z3/R))−((z1+z2)/2−z3) (9)
感光ドラム1面上での0mm像高の照射位置z3’は、式(9)を用いて次の式(10)のようになる。
z3’=z3+ΔBOW (10)
このように、走査線に曲がりがある場合、感光ドラム1面上での各像高の照射位置z1’、z2’、z3’は、走査線測定機1000により測定した各像高の照射位置z1、z2、z3と感光ドラム1の半径Rに基づき求め、設定することができる。
図5は、走査線測定機1000のブロック図である。走査線測定機1000は、上述したラインセンサ41−1、41−2、41−3、CPU1050、ROM1051、RAM1052を備えている。CPU1050は、ROM1051に記憶された各種プログラムにしたがって、RAM1052を作業領域として使用しながら各種処理を実行する。CPU1050は、ラインセンサ41−1〜41−3によって走査光学装置11から照射されたレーザ光の照射位置z1、z2、z3を測定する。尚、CPU1050は、各色(本実施例では4色)について、それぞれ走査線測定機1000上の照射位置z1、z2、z3を測定する。
図6は、製造工程において、走査線測定機1000のCPU1050が実行する処理を説明するフローチャートである。走査線測定機1000上に測定対象となる走査光学装置11が設置されると、走査線測定機1000上のレーザ光の照射位置の測定が開始される。尚、図6は一つの色に対する測定を示しており、実際には4色分の測定が行われるものとする。ステップ(以下、Sとする)101でCPU1050は、ラインセンサ41−1〜41−3により、走査光学装置11から照射されるレーザ光の副走査方向の各像高における照射位置z1、z2、z3を測定する。S102でCPU1050は、S101で測定した走査線測定機1000上の照射位置z1、z2、z3の情報を、走査光学装置11の記憶部350に記憶し、処理を終了する。
図7(a)に本実施例のプリンタ100のブロック図を示す。プリンタ100は、処理部105と、走査光学装置11と、温度センサ15を備えている。処理部105は、CPU106、ROM107、RAM108を有しており、CPU106は、ROM107に記憶された各種プログラムにしたがって、RAM108を作業領域として使用しながら各種処理を実行する。温度センサ15は、プリンタ100内の所定の位置に配置されている。温度センサ15については後述する。尚、走査光学装置11の構成は、図2、図5で説明した構成と同様であり、同じ構成には同じ符号を用い、説明を省略する。
図7(b)は、本実施例のプリンタ100のCPU106が実行する走査光学装置11の走査線の傾きや曲がりを補正する処理を説明するフローチャートである。S201でCPU106は、走査光学装置11の記憶部350から、走査線測定機1000上の照射位置z1、z2、z3の情報を読み出す。また、CPU106は、ROM107から感光ドラム1の半径Rの情報を読み出す。S202でCPU106は、S201で読み出した走査線測定機1000上の照射位置z1、z2、z3、感光ドラム1の半径Rを用いて、レーザ光の副走査方向の補正値ΔTLTを、実施例1で説明した式(4)を用いて算出する。また、CPU106は、S201で読み出した走査線測定機1000上の照射位置z1、z2、z3、感光ドラム1の半径Rを用いて、補正値ΔBOWを、実施例1で説明した式(9)を用いて算出する。
プリンタ100は、画像形成動作を実行する際に、プリンタ100内の各部が動作することによって、プリンタ100内の温度が上昇する。プリンタ100内の温度が上昇すると、走査光学装置11が影響を受けて、レーザ光の照射位置が変化する。このため、製造工程において、予め温度と走査線測定機1000上での照射位置z1、z2、z3との関係を測定しておき、この情報を例えばテーブルとして走査光学装置11の記憶部350に記憶しておく構成としてもよい。
本実施例では、図6のS102で、走査線測定機1000のCPU1050は、ラインセンサ41−1〜41−3により測定した照射位置z1、z2、z3を用いて、補正値ΔTLT、ΔBOWを算出する。CPU1050は、算出した補正値ΔTLT、ΔBOWから、補正後の感光ドラム1上の照射位置z1’、z2’、z3’を算出する。尚、走査光学装置11が搭載されるプリンタ100の感光ドラム1の半径Rの情報は、予めROM1051に記憶されているものとする。そして、CPU1050は、算出した感光ドラム1上の照射位置z1’、z2’、z3’の情報を、走査光学装置11の記憶部350に記憶する。
図8は、本実施例のプリンタ100のCPU106が実行する走査光学装置11の走査線の傾きや曲がりを補正する処理を説明するフローチャートである。S301でCPU106は、走査光学装置11の記憶部350から、走査線測定機1000のCPU1050が算出した感光ドラム1上の照射位置z1’、z2’、z3’を読み出す。ここで、感光ドラム1上の照射位置z1’、z2’、z3’は、予め走査線測定機1000のCPU1050が、補正量ΔTLT、ΔBOWを用いて算出した値である。また、補正量ΔTLT、ΔBOWも、走査線測定機1000がラインセンサ41−1〜41−3により測定した−100mm像高の照射位置z1、+100mm像高の照射位置z2、0mm像高の照射位置z3と感光ドラム1の半径Rを用いて算出した値である。
302 光源部
305 回転多面鏡
307 fθレンズ
308 走査レンズ
309 反射ミラー
350 記憶部
Claims (27)
- レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザ光を偏向し、被走査面に照射されたレーザ光のスポットを主走査方向に移動させ走査線を形成する偏向手段と、
を備える走査光学装置であって、
平面上で測定された前記主走査方向に直交する副走査方向における前記レーザ光の照射位置に関する情報を記憶した記憶手段を備え、
1つの前記走査線を形成するための照射位置を、前記記憶手段に記憶されている前記測定された照射位置の情報と、前記被走査面の形状に関する情報と、に基づき設定することを特徴とする走査光学装置。 - 前記記憶手段には、複数の測定された照射位置の情報が記憶されていることを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。
- 前記測定された照射位置は、ラインセンサにより測定されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の走査光学装置。
- 前記被走査面は円弧面であり、前記被走査面の形状に関する情報とは、前記円弧面の半径であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の走査光学装置。
- 前記被走査面を表面に有する感光体と、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の走査光学装置と、
前記走査光学装置を制御して前記被走査面上に潜像を形成させる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段から読み出した前記平面上で測定された照射位置の情報と、前記被走査面の形状に関する情報と、に基づいて、前記レーザ光が前記被走査面に照射されたときの前記被走査面上の前記副走査方向の照射位置を設定することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記測定された照射位置の情報と前記被走査面の形状に関する情報とに基づき前記被走査面上におけるレーザ光の走査線の傾き量を算出し、算出した前記傾き量に基づき前記被走査面上の照射位置を算出することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記測定された照射位置の情報と前記被走査面の形状に関する情報とに基づき前記被走査面上におけるレーザ光の走査線の曲がり量を算出し、算出した前記曲がり量に基づき前記被走査面上の照射位置を算出することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 温度を検知する温度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記測定された照射位置の情報と、前記温度検知手段により検知された温度とに基づき、前記測定された照射位置を補正することを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザ光を偏向し、被走査面に照射されたレーザ光のスポットを主走査方向に移動させ走査線を形成する偏向手段と、
を備える走査光学装置であって、
1つの前記走査線を形成するための前記主走査方向に直交する副走査方向における前記被走査面上の照射位置の情報を記憶した記憶手段を備え、
前記記憶手段に記憶されている前記照射位置の情報は、平面上で測定された前記副走査方向における前記レーザ光の照射位置の情報と、前記被走査面の形状に関する情報と、に基づき算出されていることを特徴とする走査光学装置。 - 前記記憶手段には、複数の前記被走査面上の照射位置の情報が記憶されていることを特徴とする請求項9に記載の走査光学装置。
- 前記平面上で測定された照射位置は、ラインセンサにより測定されたことを特徴とする請求項9又は10に記載の走査光学装置。
- 前記被走査面は円弧面であり、前記被走査面の形状に関する情報とは、前記円弧面の半径であることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の走査光学装置。
- 前記被走査面を表面に有する感光体と、
請求項9乃至12のいずれか1項に記載の走査光学装置と、
前記走査光学装置を制御して前記被走査面上に潜像を形成させる制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、
レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射されたレーザ光を偏向し主走査方向に走査する偏向手段と、前記偏向手段により偏向されたレーザ光を前記像担持体に導く光学部材と、を有し、入力された画像データに応じた潜像を前記像担持体に形成する走査光学装置と、
前記走査光学装置を制御して前記像担持体上に前記潜像を形成させる制御手段と、
を備え、
前記走査光学装置は、平面上で測定された前記主走査方向に直交する副走査方向における前記レーザ光の照射位置の情報を記憶した記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記記憶手段から読み出した前記平面上で測定された照射位置の情報と、前記像担持体の形状に関する情報と、に基づいて、前記レーザ光が前記像担持体に照射されたときの前記像担持体上の前記副走査方向の照射位置を算出し、算出した前記像担持体上の照射位置に基づいて、前記画像データを補正することを特徴とする画像形成装置。 - 前記記憶手段には、複数の測定された照射位置の情報が記憶されていることを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。
- 前記記憶手段に記憶された測定された照射位置は、ラインセンサにより測定されたことを特徴とする請求項14又は15に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体の形状に関する情報とは、前記像担持体の半径であることを特徴とする請求項14乃至16のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記測定された照射位置の情報と前記像担持体の半径とに基づき前記像担持体上におけるレーザ光の走査線の傾き量を算出し、算出した前記傾き量に基づき前記像担持体上の照射位置を算出することを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記測定された照射位置の情報と前記像担持体の半径とに基づき前記像担持体上におけるレーザ光の走査線の曲がり量を算出し、算出した前記曲がり量に基づき前記像担持体上の照射位置を算出することを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。
- 温度を検知する温度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記測定された照射位置の情報と、前記温度検知手段により検知された温度とに基づき、前記測定された照射位置を補正することを特徴とする請求項14乃至19のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射されたレーザ光を偏向し、被走査面に照射されたレーザ光のスポットを主走査方向に移動させ走査線を形成する偏向手段と、を備え、入力された画像データに応じた潜像を前記被走査面に形成する走査光学装置の前記走査線を補正する補正方法であって、
前記光源から出射されるレーザ光の照射位置を平面上で検知手段により測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された照射位置と、前記被走査面の形状に関する情報と、に基づき、前記測定された照射位置と前記被走査面上の照射位置との誤差を算出する第一の算出工程と、
前記第一の算出工程で算出された前記誤差に基づき前記被走査面上の照射位置を算出する第二の算出工程と、
前記第二の算出工程で算出された前記被走査面上の照射位置に基づいて、前記画像データを補正する補正工程と、
を備えることを特徴とする補正方法。 - 前記測定工程では、前記検知手段により複数の照射位置が測定されることを特徴とする請求項21に記載の補正方法。
- 前記検知手段は、ラインセンサであることを特徴とする請求項21又は22に記載の補正方法。
- 前記被走査面は円弧面を備え、前記被走査面の形状に関する情報とは、前記円弧面の半径であることを特徴とする請求項21乃至23のいずれか1項に記載の補正方法。
- 前記第一の算出工程では、前記測定された照射位置の情報と前記被走査面の半径とに基づき前記被走査面上におけるレーザ光の走査線の傾き量を算出し、
前記第二の算出工程では、前記第一の算出工程で算出した前記傾き量に基づき前記被走査面上の照射位置を算出することを特徴とする請求項24に記載の補正方法。 - 前記第一の算出工程では、前記測定された照射位置の情報と前記被走査面の半径とに基づき前記被走査面上におけるレーザ光の走査線の曲がり量を算出し、
前記第二の算出工程では、前記第一の算出工程で算出した前記曲がり量に基づき前記被走査面上の照射位置を算出することを特徴とする請求項24に記載の補正方法。 - 温度検知手段により温度を検知する検知工程を備え、
前記第一の算出工程では、前記測定工程で前記測定された照射位置の情報と、前記検知工程で検知された温度とに基づき、前記測定された照射位置を補正することを特徴とする請求項21乃至26のいずれか1項に記載の補正方法。
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