JP2016151758A - 画像形成装置及光走査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本実施形態に係る画像形成装置は、偏向器400によって偏向されたレーザ光を感光ドラム4へ照射させる結像レンズ406であって、感光ドラム4の表面上の異なる像高において、レーザ光の主走査方向への走査速度が一定でない、即ち、fθ特性を有しない結像レンズ406を備える。また、本画像形成装置は、感光ドラム4の表面上における基準像高の走査速度と比較して、基準像高と異なる他の像高における走査速度の変化量を検出し、他の像高において、レーザ光の主走査方向への走査速度を一定に制御すべく、検出した変化量に従って、光源へ入力される画像信号を補正する。
【選択図】 図4
Description
<画像形成装置の構成>
以下では、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態では、光走査装置の組み付け誤差や経時変化で初期(工場出荷時)の部分倍率特性が変化した場合には、当該部分倍率特性情報を補正して使用する。部分倍率特性についての詳細は後述する。まず、図1を参照して、画像形成装置50の構成例について説明する。
次に、図2を参照して、本実施形態に係る光走査装置400の構成について説明する。図2(A)は主走査断面を示し、図2(B)は副走査断面を示す。
続いて、結像レンズ406の詳細について説明する。図2に示すように、結像レンズ406は、入射面(第1面)406a及び出射面(第2面)406bの2つの光学面(レンズ面)を有する。結像レンズ406は、図2(A)に示すように、偏向面405aで偏向された光束を、被走査面407上へ所望の走査特性で走査させる構成となっている。また、結像レンズ406は、被走査面407上でのレーザ光208のスポットを所望の形状にする構成となっている。結像レンズ406によって、図2(B)に示すように、偏向面405aの近傍と被走査面407の近傍とが共役(conjugate)の関係となっている。これにより、面倒れを補償(偏向面405aが倒れた際の被走査面407上での副走査方向の走査位置ずれを低減すること)する構成となっている。
結像レンズ406は、所謂fθ特性を有していない。つまり、偏向器405が等角速度で回転している場合に、結像レンズ406を通過する光束のスポットを被走査面407上で等速に移動させるような走査特性有していない。このように、fθ特性を有していない結像レンズ406を用いることにより、結像レンズ406を偏向器405に近接して、即ち、図2(A)に示す距離D1が短い位置に配置することが可能となる。また、fθ特性を有していない結像レンズ406は、fθ特性を有する結像レンズよりも、当該レンズにおける主走査方向(幅LW)及び光軸方向(厚みLT)のサイズを小さくできる。このようなことから、光走査装置400の筐体400aの小型化を実現することができる。また、fθ特性を有するレンズの場合、主走査断面(図2(A))で見た場合のレンズの入射面、出射面の形状に急峻な変化がある場合があり、そのような形状の制約がある場合、良好な結像性能を得られない可能性がある。これに対して、本実施形態に係る結像レンズ406は、fθ特性を有していないため、主走査断面で見た場合のレンズの入射面、出射面の形状に急峻な変化が少なく、良好な結像性能を得ることができる。
式(1)では、偏向器405による走査角度(走査画角)をθ、光束の被走査面407上での主走査方向の集光位置(像高)をY[mm]としている。また、軸上像高(基準像高)における結像係数をK[mm]、結像レンズ406の走査特性を決定する係数(走査特性係数)をBとしている。なお、本実施形態において、軸上像高は、光軸上の像高(Y=0=Ymin)を指し、走査角度θ=0に対応する。また、軸外像高は、中心光軸(走査角度θ=0の時)よりも外側の像高(Y≠0)を指し、走査角度θ≠0に対応している。さらに、最軸外像高とは、走査角度θが最大(最大走査画角)となる時の像高(Y=+Ymax、−Ymax)を指す。なお、被走査面407上の潜像を形成可能な所定の領域(走査領域)の主走査方向の幅である走査幅WはW=|+Ymax|+|−Ymax|で表される。被走査面407において所定の領域の中央が軸上像高となり、両端部が最軸外像高となる。
さらに、式(2)を軸上像高における速度dY/dθ=Kで除すると、次式(3)に示すようになる。
式(3)は、軸上像高の走査速度に対する各軸外像高の走査速度のずれ量(部分倍率)を表現したものである。つまり、本実施形態に係る光走査装置400は、B=0の場合以外においては、軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なっていることになる。
次に、図4を参照して、画像形成装置50における露光制御に関する制御構成について説明する。画像信号生成部100は、ホストコンピュータ等の外部装置や内部のメモリ等から印字情報を取得し、画像データ(画像信号)に対応するVDO信号110を生成する。また、画像信号生成部100は、画素幅を補正する機能も有する。当該機能の詳細については後述する。制御部1は、画像形成装置50の制御と、輝度補正部として光源401の光量制御を行う。レーザ駆動部300は、VDO信号110に基づいて電流を光源401に供給することにより、光源401を発光させる。
次に、画像信号生成部100による部分倍率補正の方法について説明する。その説明に先立って部分倍率の要因及び補正原理について図5(B)を用いて説明する。図5(B)は、BD信号111、VDO信号110のタイミング、被走査面407上の潜像により形成したドットイメージを示す。図中左から右に向かって時間が経過する。
次に、図4、及び図11乃至図13を参照して、部分倍率特性(走査速度の変化量)を示す変化情報を取得する構成について説明する。本実施形態では、情報取得部の一例として、センサ200を用いて説明する。画像形成装置50に光走査装置400を組み付ける際の誤差などにより、偏向器(ポリゴンミラー)405の偏向面(反射面)405aと被走査面407の距離及び主走査方向の走査角度が初期に取得した時の部分倍率特性情報(以下、初期の部分倍率特性情報とする。)から変化する。
X=Z%×(ΔT1−ΔT1’)/ΔT1[%]・・・(4)
と表すことができる。センサ200a及び200bで検知した箇所以外の領域に対しては、適宜補間すればよい。例えば部分倍率特性は二次関数特性を示すことが既知であるため、二次関数に補完するなどである。検知した部分倍率特性の変化はCPUコア2で計算され、新しい部分倍率特性(以下、補正後部分倍率特性と称する。)としてメモリ304に格納される。その後は補正後部分倍率特性を用いて、画像変調を行うことができる。
以下では、本発明に係る第2の実施形態について説明する。本実施形態では、情報取得部の一例として、温度センサ220を用いて説明する。上記第1の実施形態と同じ構成については同一符号とし説明を省略する。軸上付近で結像レンズ406が固定されている場合、結像レンズ406付近の温度上昇によって軸上から軸外に向かって結像レンズ406が膨張する可能性がある。図1における温度センサ220は情報取得部である光走査装置周辺の温度を検出するセンサであり、例えばサーミスタがある。温度センサ220は光走査装置400の近傍に設置され、特に結像レンズ406近傍の温度を検出する。検出した温度情報はCPUコア2に送られ、温度に応じて部分倍率特性を計算しメモリ304に格納される。例えば温度が上昇していたとすると、一般に結像レンズ406は膨張するため、検出した温度から得られる膨張の程度(レンズの膨張率)に合わせて変化量を算出し、部分倍率を補正すればよい。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (12)
- 画像形成装置であって、
像担持体と、
入力された画像信号に応じて、前記像担持体に照射される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する偏向器と、
前記偏向器によって偏向されたレーザ光を前記像担持体へ照射させる光学系であって、前記像担持体の表面上の異なる像高において、前記レーザ光の主走査方向への走査速度が一定でない前記光学系と、
前記像担持体の表面上における基準像高の走査速度と比較して、前記基準像高と異なる他の像高における走査速度の変化量を検出する検出手段と、
前記像担持体の表面上の前記他の像高において、前記レーザ光の主走査方向への走査速度を一定に制御すべく、前記検出手段によって検出された変化量に従って、前記光源へ入力される画像信号を補正する補正手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記補正手段は、前記他の像高において、前記画像信号の1画素に対応する走査時間を合わせるように前記画像信号を補正することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記補正手段は、
前記画像信号における1画素を所定数の画素片で表わした場合に、前記基準像高よりも走査速度が速い像高では前記1画素を示す所定数の画素片から少なくとも1つの画素片を抜去した走査時間に、前記基準像高よりも走査速度が遅い像高では前記1画素を示す所定数の画素片へ少なくとも1つの画素片を挿入した走査時間に、合わせるように前記画像信号を補正することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記補正手段は、
前記画素片を抜去する場合に、前記光源へ入力される画像信号の、対応する画素片を無効にすることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記補正手段は、
前記画素片を挿入する場合に、前記光源へ入力される画像信号において、挿入する画素片として、主走査方向に対して上流側の隣接する画素片と同じ画素片を挿入することを特徴とする請求項3又は4に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成装置の工場出荷時における、前記他の像高における走査速度の変化量を示す変化情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記検出手段は、前記検出した変化量が、前記記憶手段に記憶された変化情報が示す変化量と異なる場合には、該検出した変化量で前記記憶手段に記憶された変化情報を更新し、
前記補正手段は、前記記憶手段に記憶された前記変化情報が示す変化量に従って、前記光源へ入力される画像信号を補正すること特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記検出手段は、
前記像担持体に形成されたトナーマークを検出するセンサであって、前記像担持体の主走査方向に平行な線上において、それぞれが当該線の中心から異なる方向へ所定の間隔だけ離れた位置に形成される2つのマークを検知する2つの前記センサと、
前記2つのセンサによって各トナーマークを検出した検出時間に基づいて、前記変化量を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記トナーマークは、第1の輪郭線と、当該第1の輪郭線とは平行でない第2の輪郭線とを有し、
前記像担持体が回転することで前記第1の輪郭線と前記第2の輪郭線とが前記センサの検出位置を通過し、前記センサにより前記第1の輪郭線が検出されたタイミングから前記第2の輪郭線が検出されたタイミングまでの時間差が、前記検出時間として取得されることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記検出手段は、
前記光学系の温度を検出するセンサと、
前記センサによって検出された温度から得られる光学系の膨張率に基づいて、前記変化量を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記基準像高は、前記光学系の光軸に対応する軸上像高であることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 画像形成装置の像担持体へレーザ光を照射する光走査装置であって、
入力された画像信号に応じて、前記像担持体に照射される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する偏向器と、
前記偏向器によって偏向されたレーザ光を前記像担持体へ照射させる光学系であって、前記像担持体の表面上の異なる像高において、前記レーザ光の主走査方向への走査速度が一定でない前記光学系と、
前記像担持体の表面上における基準像高の走査速度と比較して、前記基準像高と異なる他の像高における走査速度の変化量を検出する検出手段と、
前記像担持体の表面上の前記他の像高において、前記レーザ光の主走査方向への走査速度を一定に制御すべく、前記検出手段によって検出された変化量に従って、前記光源へ入力される画像信号を補正する補正手段と
を備えることを特徴とする光走査装置。 - 画像形成装置の像担持体へレーザ光を照射する光走査装置であって、
入力された画像信号に応じて、前記像担持体に照射される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する偏向器と、
前記偏向器によって偏向されたレーザ光を前記像担持体へ照射させる光学系であって、前記像担持体の表面上の異なる像高において、前記レーザ光の主走査方向への走査速度が一定でない前記光学系と、
前記光学系の温度を検出するセンサと、
前記センサによって検出された温度から得られる前記光学系の膨張率に従って、前記像担持体の表面上の異なる像高において、前記レーザ光の主走査方向への走査速度を一定に制御すべく、前記光源へ入力される画像信号を補正する補正手段と
を備えることを特徴とする光走査装置。
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