JP3624117B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特に、複数のレーザ光源を有し、前記複数のレーザ光源から出力される複数のレーザ光によって像担持体に静電潜像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置は、１つの光源（シングルレーザ）を用いて感光体上に書き込みを行っている。
【０００３】
図８は、従来の画像形成装置全体の断面図である。基本的な動作について図８を用いて説明する。原稿給紙部１上に積載された原稿は、１枚づつ順次原稿台ガラス面２上に搬送される。原稿が搬送されると、スキャナ部３のランプが点灯し、かつスキャナユニット４が移動して原稿を照射する。
【０００４】
原稿の反射光は、ミラー５，６，７を介してレンズ８を通過し、その後イメージセンサ部９に入力される。イメージセンサ部９に入力された画像信号は、直接、あるいは、一旦図示しない画像メモリに記憶され、再び読み出された後、露光制御部１０に入力され、所望の照射光が出力される。照射光によって感光体１１上に潜像が作られ、潜像は現像器１２、あるいは１３によって現像される。
【０００５】
潜像とタイミングを合わせて被転写紙積載部１４、あるいは１５より転写紙が搬送され、転写部１６において、現像されたトナー像が転写される。転写されたトナー像は定着部１７にて被転写紙に定着された後、排紙部１８より装置外部に排出される。
【０００６】
図９は、露光制御部１０の内部構成図である。半導体レーザ３１の内部には、レーザ光の一部を検出するフォトダイオードが設けられている。フォトダイオードの検出信号を用いて半導体レーザ３１のＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を行う。半導体レーザ３１から発したレーザビームは、コリメータレンズ３５及び絞り３２によりほぼ平行光となり、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射する。
【０００７】
回転多面鏡３３は、矢印の様な方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射したレーザビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームは、ｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズ３４は、同時に、走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行うために、レーザビームを像担持体としての感光体１１上に図の矢印の方向に等速で結合走査する。
【０００８】
なお、３６は回転多面鏡３３からの反射光を検出するビームディテクト（ＢＤ）センサである。ＢＤセンサ３６の検出信号は、回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの同期とをとるための同期信号として用いられる。
【０００９】
このように、従来の画像形成装置において、レーザビームの副走査間隔は、回転多面鏡３３の回転速度と像担持体としての感光体１１の回転速度とによって、一様に決まっていた。したがって、副走査間隔を測定せずに、画像形成装置を作動していた。
【００１０】
また、感光体１１上の回転軸とレーザビームの走査軸とのずれを検出するために、ＣＣＤラインセンサが用いられている。感光体１１の手前／中央／奥側とメカ的に精度を出して主走査方向と垂直にＣＣＤラインセンサに取り付け、実際にレーザを走査させて受光しているＣＣＤのライン上のアドレスを見ることで、感光体１１上の回転軸とレーザビームの軸との傾きを検出している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シングルビームのレーザを構成すると、ポリゴンモータの回転速度が追いつかず、システムが成立しなくなりつつある。この結果、レーザビームを２つ使用する構成が考えられ、その中でも１つのチップの中に２つのビームを持つようなマルチビームのレーザを用いた装置が提案されている。ビーム数を複数にすることで、一度の走査で複数ラインの画像を形成することが可能となり、ポリゴンモータの回転速度を、特に上げることなく、複写速度をおよそ２倍とした画像形成装置を提供することができる。
【００１２】
マルチビームのレーザを用いると、画像形成時に、レーザ光の副走査方向の間隔を、ポリゴンモータの回転速度と感光体の回転速度とだけでは、制御することができない。そのため、画像形成装置は、製造時に合わせられた位置を変更できない。画像形成装置は、使用される温度状況下などによって、装置を構成する部材が膨張等するため、レーザ光の副走査方向の間隔が製造時に設定した間隔と異なる場合がある。具体的には、ＣＣＤラインセンサの画素間はせいぜい７〜８μｍであり、６００ｄｐｉ相当すなわち４２．３μｍの間隔を測定するには精度が不足する場合がある。
【００１３】
そこで、本発明は、マルチビームを備え、複数ライン間のライン間隔を調整する画像形成装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、２つのレーザ光源を画像信号に応じて駆動し、光変調された２つのレーザ光を像担持体に導光して、静電潜像を形成する画像形成装置において、前記２つのレーザ光の走査路に、２つの２分割光センサを並べて配置し、かつその分割線のなす角度が所定角度をもって斜めに傾いた状態で配置し、前記２つの２分割光センサの各受光素子の出力信号に基づいて前記各々のレーザ光が前記２つの２分割センサ間を通過する各々時間を検出する検出手段と、前記検出された各々の時間と前記各々のレーザ光の走査速度とから、前記各々の走査路のうち各々の前記分割線の間隔を算出し、該各々の分割線の間隔と前記所定の角度とによって前記各々のレーザ光の副走査間隔を算出する演算手段とを備える。
また、本発明は、２つのレーザ光源を画像信号に応じて駆動し、光変調された２つのレーザ光を像担持体に導光して、静電潜像を形成する画像形成装置において、前記２つのレーザ光の走査路に、２つの２分割光センサを並べて配置し、かつその分割線のなす角度が所定角度をもって斜めに傾いた状態で配置し、前記２つの２分割光センサの各受光素子の出力信号に基づいて前記各々のレーザ光が前記２つの２分割センサ間を通過する各々時間を検出する検出手段と、前記検出された各々の時間と前記各々のレーザ光の走査速度とから、前記各々の走査路のうち各々の前記分割線の間隔を算出し、該各々の分割線の間隔と前記所定の角度とによって前記各々のレーザ光の副走査間隔を算出する演算手段と、を備え、２分割センサの各々のセンサから出力される出力波形が重なる位置がレーザ光と前記分割線との交点となるように前記センサ間の間隔はレーザ光の径より小さいことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の画像形成装置のライン間隔を測定する測定系を示す図である。本実施形態では、マルチビームとして２つの光源（ツインビーム）を用いた場合を例に説明する。図１において、１０１，１０２は２分割光量センサである。２分割光量センサ１０１，１０２は、ビーム１、ビーム２の走査路に配置されている。
【００１７】
また、１０３〜１０６は２分割光量センサ１０１、１０２の出力電流を電圧変換して増幅するアンプ、１０７はアンプ１０３〜１０６によって増幅された各々の増幅信号からビーム１０１、１０２が２分割光量センサ１０１、１０２上を走査されるタイミングを検出する検出手段、１０８は検出手段１０７で検出されたタイミングから、ビーム１とビーム２との間隔を算出する演算手段である。
【００１８】
なお、２分割光量センサ１０１及び１０２の各々を通る中心線を結ぶ角の角度をθとする。この角度θは、理論上０°又は１８０°でなければよいが、実際には２０°〜４０°とすることが好ましい。
【００１９】
図２は、２分割光量センサ１０１をビーム１が走査されるタイミングを検出する原理を示す図である。図２において、１１０及び１１１は２分割光量センサ１０１の各々のセンサである。また、丸印は、ビーム１の光スポットを示している。
【００２０】
ビーム１がセンサ１１０上を走査されると、センサ１１０から電流信号１１２が出力される。ビーム１がセンサ１１１を走査されると、センサ１１１から電流信号１１３が出力される。
【００２１】
そして、ビーム１が２分割光量センサ１０１上を走査されるタイミングを、一律に電流信号１１２及び１１３の各信号波形の交点とする。すなわち、センサ１１０とセンサ１１１との間の中心線とビーム１との交点を上記タイミングとする。したがって、２分割光量センサ１０１を通過するタイミングによってビーム１を検出する。
【００２２】
なお、電流信号１１２、１１３の各波形に交点があるためには、センサ１１０及び１１１の間隔を、ビーム１の光スポットのスポット径よりも狭くする必要がある。同様に、２分割光量センサ１０１をビーム２が走査されるタイミングと、２分割光量センサ１０２をビーム１及び２が走査されるタイミングとを検出する。
【００２３】
図３は、検出手段１０７の内部構成図である。図３において、１２０は電流信号１１２と電流信号１１３との和をとって、イネーブル区間を設定するイネーブル回路、１２２は電流信号１１２と電流信号１１３との信号波形を比較するコンパレータ、１２１はイネーブル回路１２０の出力信号とコンパレータ１２２の出力信号との積をとって、積信号として出力するイネーブル回路である。なお、２分割光量センサ１０２から出力される電流信号も図３に示すような回路によって処理する。
【００２４】
図４は、電流信号１１２及び電流信号１１３の波形と、図３に示す検出回路を構成する各々の回路の出力信号の波形とを示す図である。図４及び図３を用いて、検出回路の動作について説明する。
【００２５】
検出回路に電流信号１１２及び電流信号１１３が入力されると、各々の電流信号１１２、１１３は、イネーブル回路１２０及びコンパレータ１２２に入力される。そして、イネーブル回路１２０は、各々の電流信号１１２、１１３の和信号をイネーブル回路１２１に出力する。また、コンパレータ１２２は、電流信号１１２と電流信号１１３との差をとって、それをイネーブル回路１２１に出力する。
【００２６】
イネーブル回路１２１は、イネーブル回路１２０の出力信号とコンパレータ１２２の出力信号との積をとって、積信号として出力する。上記のように、２分割光量センサ１０１がビーム１を検出する位置は、電流信号１１２と電流信号１１３との交点であるため、イネーブル回路１２１の出力信号の立ち下がりとなる。
【００２７】
したがって、イネーブル回路１２１の出力信号によって、ビーム１が２分割光量センサ１０１を走査されるタイミングを検出する。同様に、ビーム２が２分割光量センサ１０１を走査されるタイミングと、ビーム１及びビーム２が２分割光量センサ１０２を走査されるタイミングとを検出する。
【００２８】
なお、２分割光量センサ１０１及び１０２の配置位置・配置角度とビーム１及びビーム２の走査位置とを考慮すると、２分割光量センサ１０１によってビーム１の走査を検出し、２分割光量センサ１０１によってビーム２の走査を検出し、２分割光量センサ１０２によってビーム２の走査を検出し、２分割光量センサ１０２によってビーム１の走査を検出するという順になる。
【００２９】
図５（ａ）は、２分割光量センサ１０１から出力される電流信号に基づいて検出回路で検出する検出信号波形を示す図である。図５（ｂ）は、２分割光量センサ１０２から出力される電流信号に基づいて検出回路で検出する検出信号波形を示す図である。
【００３０】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、まず、２分割光量センサ１０１から出力される電流信号によって、ビーム１とビーム２とが２分割光量センサ１０１を走査されるタイミングが検出される。その後、２分割光量センサ１０２から出力される電流信号によって、ビーム１とビーム２とが２分割光量センサ１０２を走査されるタイミングが検出される。
【００３１】
前述したように、２分割光量センサ１０１がビーム１の走査を検出するタイミングは、イネーブル回路１２１（図４）の出力信号波形の立ち下がりである。したがって、ビーム１及びビーム２の走査を、２分割光量センサ１０１及び１０２によって検出するタイミングは、図５（ａ）及び（ｂ）に示す各々の出力信号波形の立ち下がりである。
【００３２】
また、Ｔ１はビーム１が２分割光量センサ１０１上を走査されてから、２分割光量センサ１０２上を走査されるまでに要する時間である。Ｔ２はビーム２が分割光量センサ１０１上を走査されてから、２分割光量センサ１０２上を走査されるまでに要する時間である。
【００３３】
検出手段１０７（図１）は、Ｔ１、Ｔ２を計測するカウンター回路（図示せず）を備えている。このカウンター回路によって、Ｔ１、Ｔ２は計測される。ここで、本実施形態の画像形成装置を、たとえば解像度６００ｄｐｉ、画像クロック３５．５ＭＨｚのものとすると、１画素時間は２８．１７ｎｓとなる。したがって、図１に示すように、２つの２分割センサを配置すると、ビーム１とビーム２との間の距離Ｘを求めることができる。
【００３４】
図６は、ビーム１とビーム２との間の距離Ｘを求める原理を示す図である。図６は、図１における２分割光量センサ１０１及び１０２の各々を通る分割線を結ぶ角θと、ビーム１及びビーム２とを示している。
【００３５】
図６において、Ｘ１はビーム１と２分割光量センサ１０１の２つセンサ間の分割線との交点からビーム１と２分割光量センサ１０２の分割線との交点までの距離である。Ｘ２はビーム２と２分割光量センサ１０１の２つセンサ間の分割線との交点からビーム２と２分割光量センサ１０２の２つセンサ間の分割線との交点までの距離である。Ｘはビーム１とビーム２とのライン間隔である。
【００３６】
したがって、
Ｘ１＝Ｔ１／２８．１７ｎｓ×４２．３μｍ
Ｘ２＝Ｔ２／２８．１７ｎｓ×４２．３μｍ
ビーム１とビーム２とのライン間隔Ｘは、
Ｘ＝１／２×（Ｘ１−Ｘ２）×１／ｔａｎ（θ／２）
という式より求まる。この演算を演算手段１０８により行う。カウンター回路の精度誤差は、±１ｎｓ以内である。よって、ライン間隔Ｘの測定誤差は、
４２．３μｍ×１／２８．１７ｎｓ＝１．５μｍ
すなわち、１．５μｍ以下となる。
【００３７】
（実施形態２）
図７は、本実施形態の画像形成装置のライン間隔を測定する測定系である。図７において、１０９は演算手段１０８の出力信号を表示する表示手段である。なお、図１と同様の部材は図１の同一の符号を付している。本実施形態では、表示手段１０９に表示される演算の解を見ながらライン間隔を調整する。この調整は、画像形成装置の製造時等に行う。
【００３８】
また、ライン間隔の調整は、画像形成装置を市場で設置するとき、画像形成装置のスキャナユニットを交換するときなどであっても行うことができる。したがって、本実施形態の画像形成装置は、レーザスキャナの温度上昇や画像形成装置本体の傾きによる光学系の歪みなどによってライン間隔が変化しても、それを補正することができる。
【００３９】
以上、ライン間隔を測定する場合について説明したが、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したビーム１及びビーム２の検出信号のうち、ビーム１とビーム２とが１つの２分割センサを通過する時間差を検出することで、２つのビームの主走査間隔を検出することもできる。主走査間隔は、±１ｎｓの誤差で検出することができるので、１／１４画素の精度で調整ができる。なお、マルチビームとして２つの光源（ツインビーム）を用いた場合を例に説明したが、光源の数量は２つに限定されるものでなく、複数個備えてもよい。
【００４０】
この調整方法としては、大きくズレている場合は画素単位で画像を走査し、１画素以内の微調整に関しては画像クロックの位相をずらすという手法がとられている。
【００４１】
つぎに、レーザビームの主走査間隔の調整方法について説明する。本実施形態では、２つのレーザビームの発光の開始時期をずらすことによりレーザビームの主走査間隔を調整する。具体的には、先の走査される方のレーザビームの発光開始時期を、測定結果の分だけディレイすることにより調整する。この際、ディレイ量は、１画素程度という小さいものに限定されず、大きな量の場合もある。したがって、たとえば小さい量を細かくディレイする手法と大きな量を粗くディレイする手法との２つの手法を併用している。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、複数のレーザ光の走査路に、２つの２分割光センサを並べて配置し、かつその分割線のなす角度が所定角度をもって斜めに傾いた状態で配置し、２つの２分割光センサの各受光素子の出力信号に基づいて各々のレーザ光が２つの２分割センサ間を通過する各々時間を検出する。
【００４３】
そして、検出された各々の時間と各々のレーザ光の走査速度とから、各々の走査路のうち各々の分割線の間隔を算出し、各々の分割線の間隔と所定の角度とによって各々のレーザ光の副走査間隔を算出する。これによって、マルチビームを用いる画像形成装置の副走査間隔を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の主走査間隔及び副走査間隔の測定系を示す図である。
【図２】２分割光量センサをビームが走査されるタイミングを検出する原理を示す図である。
【図３】図１の検出手段の内部構成図である。
【図４】電流信号の波形と、検出回路を構成する各々の回路の出力信号の波形とを示す図である。
【図５】２分割光量センサから出力される電流信号に基づいて検出回路で検出する検出信号波形を示す図である。
【図６】ビームの副走査間隔Ｘを求める原理を示す図である。
【図７】本発明の実施形態２の主走査間隔及び副走査間隔の測定系を示す図である。
【図８】従来技術の画像形成装置の断面図である。
【図９】図８の露光制御部の内部構成図である。
【符号の説明】
１０１，１０２ ２分割光量センサ
１０３〜１０６ アンプ
１０７ 検出手段
１０８ 演算手段
１２０，１２１ イネーブル回路
１２２ コンパレータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特に、複数のレーザ光源を有し、前記複数のレーザ光源から出力される複数のレーザ光によって像担持体に静電潜像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置は、１つの光源（シングルレーザ）を用いて感光体上に書き込みを行っている。
【０００３】
図８は、従来の画像形成装置全体の断面図である。基本的な動作について図８を用いて説明する。原稿給紙部１上に積載された原稿は、１枚づつ順次原稿台ガラス面２上に搬送される。原稿が搬送されると、スキャナ部３のランプが点灯し、かつスキャナユニット４が移動して原稿を照射する。
【０００４】
原稿の反射光は、ミラー５，６，７を介してレンズ８を通過し、その後イメージセンサ部９に入力される。イメージセンサ部９に入力された画像信号は、直接、あるいは、一旦図示しない画像メモリに記憶され、再び読み出された後、露光制御部１０に入力され、所望の照射光が出力される。照射光によって感光体１１上に潜像が作られ、潜像は現像器１２、あるいは１３によって現像される。
【０００５】
潜像とタイミングを合わせて被転写紙積載部１４、あるいは１５より転写紙が搬送され、転写部１６において、現像されたトナー像が転写される。転写されたトナー像は定着部１７にて被転写紙に定着された後、排紙部１８より装置外部に排出される。
【０００６】
図９は、露光制御部１０の内部構成図である。半導体レーザ３１の内部には、レーザ光の一部を検出するフォトダイオードが設けられている。フォトダイオードの検出信号を用いて半導体レーザ３１のＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を行う。半導体レーザ３１から発したレーザビームは、コリメータレンズ３５及び絞り３２によりほぼ平行光となり、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射する。
【０００７】
回転多面鏡３３は、矢印の様な方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射したレーザビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームは、ｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズ３４は、同時に、走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行うために、レーザビームを像担持体としての感光体１１上に図の矢印の方向に等速で結合走査する。
【０００８】
なお、３６は回転多面鏡３３からの反射光を検出するビームディテクト（ＢＤ）センサである。ＢＤセンサ３６の検出信号は、回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの同期とをとるための同期信号として用いられる。
【０００９】
このように、従来の画像形成装置において、レーザビームの副走査間隔は、回転多面鏡３３の回転速度と像担持体としての感光体１１の回転速度とによって、一様に決まっていた。したがって、副走査間隔を測定せずに、画像形成装置を作動していた。
【００１０】
また、感光体１１上の回転軸とレーザビームの走査軸とのずれを検出するために、ＣＣＤラインセンサが用いられている。感光体１１の手前／中央／奥側とメカ的に精度を出して主走査方向と垂直にＣＣＤラインセンサに取り付け、実際にレーザを走査させて受光しているＣＣＤのライン上のアドレスを見ることで、感光体１１上の回転軸とレーザビームの軸との傾きを検出している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シングルビームのレーザを構成すると、ポリゴンモータの回転速度が追いつかず、システムが成立しなくなりつつある。この結果、レーザビームを２つ使用する構成が考えられ、その中でも１つのチップの中に２つのビームを持つようなマルチビームのレーザを用いた装置が提案されている。ビーム数を複数にすることで、一度の走査で複数ラインの画像を形成することが可能となり、ポリゴンモータの回転速度を、特に上げることなく、複写速度をおよそ２倍とした画像形成装置を提供することができる。
【００１２】
マルチビームのレーザを用いると、画像形成時に、レーザ光の副走査方向の間隔を、ポリゴンモータの回転速度と感光体の回転速度とだけでは、制御することができない。そのため、画像形成装置は、製造時に合わせられた位置を変更できない。画像形成装置は、使用される温度状況下などによって、装置を構成する部材が膨張等するため、レーザ光の副走査方向の間隔が製造時に設定した間隔と異なる場合がある。具体的には、ＣＣＤラインセンサの画素間はせいぜい７〜８μｍであり、６００ｄｐｉ相当すなわち４２．３μｍの間隔を測定するには精度が不足する場合がある。
【００１３】
そこで、本発明は、マルチビームを備え、複数ライン間のライン間隔を調整する画像形成装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、２つのレーザ光源を画像信号に応じて駆動し、光変調された２つのレーザ光を像担持体に導光して、静電潜像を形成する画像形成装置において、前記２つのレーザ光の走査路に、２つの２分割光センサを並べて配置し、かつその分割線のなす角度が所定角度をもって斜めに傾いた状態で配置し、前記２つの２分割光センサの各受光素子の出力信号に基づいて前記各々のレーザ光が前記２つの２分割センサ間を通過する各々時間を検出する検出手段と、前記検出された各々の時間と前記各々のレーザ光の走査速度とから、前記各々の走査路のうち各々の前記分割線の間隔を算出し、該各々の分割線の間隔と前記所定の角度とによって前記各々のレーザ光の副走査間隔を算出する演算手段とを備える。
また、本発明は、２つのレーザ光源を画像信号に応じて駆動し、光変調された２つのレーザ光を像担持体に導光して、静電潜像を形成する画像形成装置において、前記２つのレーザ光の走査路に、２つの２分割光センサを並べて配置し、かつその分割線のなす角度が所定角度をもって斜めに傾いた状態で配置し、前記２つの２分割光センサの各受光素子の出力信号に基づいて前記各々のレーザ光が前記２つの２分割センサ間を通過する各々時間を検出する検出手段と、前記検出された各々の時間と前記各々のレーザ光の走査速度とから、前記各々の走査路のうち各々の前記分割線の間隔を算出し、該各々の分割線の間隔と前記所定の角度とによって前記各々のレーザ光の副走査間隔を算出する演算手段と、を備え、２分割センサの各々のセンサから出力される出力波形が重なる位置がレーザ光と前記分割線との交点となるように前記センサ間の間隔はレーザ光の径より小さいことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の画像形成装置のライン間隔を測定する測定系を示す図である。本実施形態では、マルチビームとして２つの光源（ツインビーム）を用いた場合を例に説明する。図１において、１０１，１０２は２分割光量センサである。２分割光量センサ１０１，１０２は、ビーム１、ビーム２の走査路に配置されている。
【００１７】
また、１０３〜１０６は２分割光量センサ１０１、１０２の出力電流を電圧変換して増幅するアンプ、１０７はアンプ１０３〜１０６によって増幅された各々の増幅信号からビーム１０１、１０２が２分割光量センサ１０１、１０２上を走査されるタイミングを検出する検出手段、１０８は検出手段１０７で検出されたタイミングから、ビーム１とビーム２との間隔を算出する演算手段である。
【００１８】
なお、２分割光量センサ１０１及び１０２の各々を通る中心線を結ぶ角の角度をθとする。この角度θは、理論上０°又は１８０°でなければよいが、実際には２０°〜４０°とすることが好ましい。
【００１９】
図２は、２分割光量センサ１０１をビーム１が走査されるタイミングを検出する原理を示す図である。図２において、１１０及び１１１は２分割光量センサ１０１の各々のセンサである。また、丸印は、ビーム１の光スポットを示している。
【００２０】
ビーム１がセンサ１１０上を走査されると、センサ１１０から電流信号１１２が出力される。ビーム１がセンサ１１１を走査されると、センサ１１１から電流信号１１３が出力される。
【００２１】
そして、ビーム１が２分割光量センサ１０１上を走査されるタイミングを、一律に電流信号１１２及び１１３の各信号波形の交点とする。すなわち、センサ１１０とセンサ１１１との間の中心線とビーム１との交点を上記タイミングとする。したがって、２分割光量センサ１０１を通過するタイミングによってビーム１を検出する。
【００２２】
なお、電流信号１１２、１１３の各波形に交点があるためには、センサ１１０及び１１１の間隔を、ビーム１の光スポットのスポット径よりも狭くする必要がある。同様に、２分割光量センサ１０１をビーム２が走査されるタイミングと、２分割光量センサ１０２をビーム１及び２が走査されるタイミングとを検出する。
【００２３】
図３は、検出手段１０７の内部構成図である。図３において、１２０は電流信号１１２と電流信号１１３との和をとって、イネーブル区間を設定するイネーブル回路、１２２は電流信号１１２と電流信号１１３との信号波形を比較するコンパレータ、１２１はイネーブル回路１２０の出力信号とコンパレータ１２２の出力信号との積をとって、積信号として出力するイネーブル回路である。なお、２分割光量センサ１０２から出力される電流信号も図３に示すような回路によって処理する。
【００２４】
図４は、電流信号１１２及び電流信号１１３の波形と、図３に示す検出回路を構成する各々の回路の出力信号の波形とを示す図である。図４及び図３を用いて、検出回路の動作について説明する。
【００２５】
検出回路に電流信号１１２及び電流信号１１３が入力されると、各々の電流信号１１２、１１３は、イネーブル回路１２０及びコンパレータ１２２に入力される。そして、イネーブル回路１２０は、各々の電流信号１１２、１１３の和信号をイネーブル回路１２１に出力する。また、コンパレータ１２２は、電流信号１１２と電流信号１１３との差をとって、それをイネーブル回路１２１に出力する。
【００２６】
イネーブル回路１２１は、イネーブル回路１２０の出力信号とコンパレータ１２２の出力信号との積をとって、積信号として出力する。上記のように、２分割光量センサ１０１がビーム１を検出する位置は、電流信号１１２と電流信号１１３との交点であるため、イネーブル回路１２１の出力信号の立ち下がりとなる。
【００２７】
したがって、イネーブル回路１２１の出力信号によって、ビーム１が２分割光量センサ１０１を走査されるタイミングを検出する。同様に、ビーム２が２分割光量センサ１０１を走査されるタイミングと、ビーム１及びビーム２が２分割光量センサ１０２を走査されるタイミングとを検出する。
【００２８】
なお、２分割光量センサ１０１及び１０２の配置位置・配置角度とビーム１及びビーム２の走査位置とを考慮すると、２分割光量センサ１０１によってビーム１の走査を検出し、２分割光量センサ１０１によってビーム２の走査を検出し、２分割光量センサ１０２によってビーム２の走査を検出し、２分割光量センサ１０２によってビーム１の走査を検出するという順になる。
【００２９】
図５（ａ）は、２分割光量センサ１０１から出力される電流信号に基づいて検出回路で検出する検出信号波形を示す図である。図５（ｂ）は、２分割光量センサ１０２から出力される電流信号に基づいて検出回路で検出する検出信号波形を示す図である。
【００３０】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、まず、２分割光量センサ１０１から出力される電流信号によって、ビーム１とビーム２とが２分割光量センサ１０１を走査されるタイミングが検出される。その後、２分割光量センサ１０２から出力される電流信号によって、ビーム１とビーム２とが２分割光量センサ１０２を走査されるタイミングが検出される。
【００３１】
前述したように、２分割光量センサ１０１がビーム１の走査を検出するタイミングは、イネーブル回路１２１（図４）の出力信号波形の立ち下がりである。したがって、ビーム１及びビーム２の走査を、２分割光量センサ１０１及び１０２によって検出するタイミングは、図５（ａ）及び（ｂ）に示す各々の出力信号波形の立ち下がりである。
【００３２】
また、Ｔ１はビーム１が２分割光量センサ１０１上を走査されてから、２分割光量センサ１０２上を走査されるまでに要する時間である。Ｔ２はビーム２が分割光量センサ１０１上を走査されてから、２分割光量センサ１０２上を走査されるまでに要する時間である。
【００３３】
検出手段１０７（図１）は、Ｔ１、Ｔ２を計測するカウンター回路（図示せず）を備えている。このカウンター回路によって、Ｔ１、Ｔ２は計測される。ここで、本実施形態の画像形成装置を、たとえば解像度６００ｄｐｉ、画像クロック３５．５ＭＨｚのものとすると、１画素時間は２８．１７ｎｓとなる。したがって、図１に示すように、２つの２分割センサを配置すると、ビーム１とビーム２との間の距離Ｘを求めることができる。
【００３４】
図６は、ビーム１とビーム２との間の距離Ｘを求める原理を示す図である。図６は、図１における２分割光量センサ１０１及び１０２の各々を通る分割線を結ぶ角θと、ビーム１及びビーム２とを示している。
【００３５】
図６において、Ｘ１はビーム１と２分割光量センサ１０１の２つセンサ間の分割線との交点からビーム１と２分割光量センサ１０２の分割線との交点までの距離である。Ｘ２はビーム２と２分割光量センサ１０１の２つセンサ間の分割線との交点からビーム２と２分割光量センサ１０２の２つセンサ間の分割線との交点までの距離である。Ｘはビーム１とビーム２とのライン間隔である。
【００３６】
したがって、
Ｘ１＝Ｔ１／２８．１７ｎｓ×４２．３μｍ
Ｘ２＝Ｔ２／２８．１７ｎｓ×４２．３μｍ
ビーム１とビーム２とのライン間隔Ｘは、
Ｘ＝１／２×（Ｘ１−Ｘ２）×１／ｔａｎ（θ／２）
という式より求まる。この演算を演算手段１０８により行う。カウンター回路の精度誤差は、±１ｎｓ以内である。よって、ライン間隔Ｘの測定誤差は、
４２．３μｍ×１／２８．１７ｎｓ＝１．５μｍ
すなわち、１．５μｍ以下となる。
【００３７】
（実施形態２）
図７は、本実施形態の画像形成装置のライン間隔を測定する測定系である。図７において、１０９は演算手段１０８の出力信号を表示する表示手段である。なお、図１と同様の部材は図１の同一の符号を付している。本実施形態では、表示手段１０９に表示される演算の解を見ながらライン間隔を調整する。この調整は、画像形成装置の製造時等に行う。
【００３８】
また、ライン間隔の調整は、画像形成装置を市場で設置するとき、画像形成装置のスキャナユニットを交換するときなどであっても行うことができる。したがって、本実施形態の画像形成装置は、レーザスキャナの温度上昇や画像形成装置本体の傾きによる光学系の歪みなどによってライン間隔が変化しても、それを補正することができる。
【００３９】
以上、ライン間隔を測定する場合について説明したが、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したビーム１及びビーム２の検出信号のうち、ビーム１とビーム２とが１つの２分割センサを通過する時間差を検出することで、２つのビームの主走査間隔を検出することもできる。主走査間隔は、±１ｎｓの誤差で検出することができるので、１／１４画素の精度で調整ができる。なお、マルチビームとして２つの光源（ツインビーム）を用いた場合を例に説明したが、光源の数量は２つに限定されるものでなく、複数個備えてもよい。
【００４０】
この調整方法としては、大きくズレている場合は画素単位で画像を走査し、１画素以内の微調整に関しては画像クロックの位相をずらすという手法がとられている。
【００４１】
つぎに、レーザビームの主走査間隔の調整方法について説明する。本実施形態では、２つのレーザビームの発光の開始時期をずらすことによりレーザビームの主走査間隔を調整する。具体的には、先の走査される方のレーザビームの発光開始時期を、測定結果の分だけディレイすることにより調整する。この際、ディレイ量は、１画素程度という小さいものに限定されず、大きな量の場合もある。したがって、たとえば小さい量を細かくディレイする手法と大きな量を粗くディレイする手法との２つの手法を併用している。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、複数のレーザ光の走査路に、２つの２分割光センサを並べて配置し、かつその分割線のなす角度が所定角度をもって斜めに傾いた状態で配置し、２つの２分割光センサの各受光素子の出力信号に基づいて各々のレーザ光が２つの２分割センサ間を通過する各々時間を検出する。
【００４３】
そして、検出された各々の時間と各々のレーザ光の走査速度とから、各々の走査路のうち各々の分割線の間隔を算出し、各々の分割線の間隔と所定の角度とによって各々のレーザ光の副走査間隔を算出する。これによって、マルチビームを用いる画像形成装置の副走査間隔を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の主走査間隔及び副走査間隔の測定系を示す図である。
【図２】２分割光量センサをビームが走査されるタイミングを検出する原理を示す図である。
【図３】図１の検出手段の内部構成図である。
【図４】電流信号の波形と、検出回路を構成する各々の回路の出力信号の波形とを示す図である。
【図５】２分割光量センサから出力される電流信号に基づいて検出回路で検出する検出信号波形を示す図である。
【図６】ビームの副走査間隔Ｘを求める原理を示す図である。
【図７】本発明の実施形態２の主走査間隔及び副走査間隔の測定系を示す図である。
【図８】従来技術の画像形成装置の断面図である。
【図９】図８の露光制御部の内部構成図である。
【符号の説明】
１０１，１０２ ２分割光量センサ
１０３〜１０６ アンプ
１０７ 検出手段
１０８ 演算手段
１２０，１２１ イネーブル回路
１２２ コンパレータ
Claims (4)
- ２つのレーザ光源を画像信号に応じて駆動し、光変調された２つのレーザ光を像担持体に導光して、静電潜像を形成する画像形成装置において、
前記２つのレーザ光の走査路に、２つの２分割光センサを並べて配置し、かつその分割線のなす角度が所定角度をもって斜めに傾いた状態で配置し、
前記２つの２分割光センサの各受光素子の出力信号に基づいて前記各々のレーザ光が前記２つの２分割センサ間を通過する各々時間を検出する検出手段と、
前記検出された各々の時間と前記各々のレーザ光の走査速度とから、前記各々の走査路のうち各々の前記分割線の間隔を算出し、該各々の分割線の間隔と前記所定の角度とによって前記各々のレーザ光の副走査間隔を算出する演算手段と、を備え、
２分割センサの各々のセンサから出力される出力波形が重なる位置がレーザ光と前記分割線との交点となるようになっていて、前記センサ間の間隔は、レーザ光の径より小さいことを特徴とする画像形成装置。 - 前記２つの２分割光センサ及び前記検出手段、前記演算手段は、露光制御部に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記演算手段によって算出された主走査間隔又は副走査間隔を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記検出手段は、前記２つの２分割光センサのうち、１つの２分割光センサの各受光素子の出力信号に基づいて前記各々のレーザ光が前記各受光素子間を通過する時間を検出し、前記検出された時間と前記各々のレーザ光の走査速度とから、前記各々のレーザ光の主走査間隔を算出する演算手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
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