JP3715046B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の内、いわゆる電子写真記録方法を用いるもので、複数の発光部を有する光源を採用し、記録媒体上への画像形成を複数の光ビームにより行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置では、単一のレーザ光源からの変調光を、ポリゴンミラーで光走査することにより、感光体ドラムに対するライン書込みを行い、書込まれた静電潜像に基づいて画像形成を行っている。
この場合、感光体ドラムとポリゴンミラーの回転速度を変化させることにより、画像形成速度や分解能を変化させることができる。即ち、感光体ドラムとポリゴンミラーの回転速度を増加させると、所定の分解能を維持して画像形成速度が増加し、ポリゴンミラーの回転速度のみを増加させると、分解能を高めることができる。
【０００３】
しかし、ポリゴンミラーを回転するポリゴンスキャナは、２５０００ｒｐｍ程度までの回転速度は、小型のポリゴンミラーで得られるが、これ以上の回転速度を得るためには、装置が大型化され製造コストも増大してしまう。また、感光体ドラムやポリゴンミラーの回転速度を高速化すると、光ビームの走査速度が高速となり、１ドット当たりに照射される光エネルギが減少し、画像形成に必要で充分なエネルギが得られず、形成画像の品質が低下することがある。
【０００４】
この問題を解決するために、複数のレーザ光源を設けてポリゴンミラーに複数ビームを照射し、感光体ドラムを複数の走査線で走査することにより、１ドット当たりの光エネルギを減少させることなく、複数倍の速度で画像形成可能なレーザ走査光学系が知られている。
【０００５】
この種のレーザ走査光学系としては、図１（ａ）に示すように、副走査方向に所定のビームピッチで配列された複数の発光部１１ａ〜１１ｄを備えたレーザダイオードアレイ１１が使用されている。
【０００６】
ところで、画像形成装置では、例えば写真画像に基づく画像形成を行う場合のように、分解能を高めた高品質画像を形成することが可能に、複数の発光部１１ａ〜１１ｄの副走査方向のビームピッチを、通常のビームピッチとこれよりも狭いビームピッチとに切り換えができると好ましい。
【０００７】
そこで、この種の画像形成装置では、図１（ｂ）に示すように、レーザダイオードアレイ１１を副走査方向から所定角度回転した状態で配置可能にし、この回転配置状態で、ビームピッチを狭める方法が採用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のレーザ走査光学系では、レーザダイオードアレイ（ＬＤＡ）１１を副走査方向から所定角度回転することにより、ビームピッチを狭めて分解能を高めた高品質の画像を形成することができる。
しかし、ＬＤＡ１１の回転によって、図１（ｂ）に示すように、隣接する複数の発光部１１ａ〜１１ｄ間に、走査方向に書き出し位置の偏差ｄが生じる。このために、形成される画像は、レーザダイオードアレイ１１を回転させない図２（ａ）の画像３０の状態から、図２（ｂ）の書き出し位置がずれた画像３０Ａとして、形成される画像にひずみが生じて、形成される画像の品質が低下することになる。
【０００９】
本発明は、前述したようなこの種のレーザ走査光学系の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、副走査方向にビームピッチの変換を行っても、形成される画像の品質低下が生じない画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明の第１の発明は、複数発光部を有するレーザダイオードアレーと、そのレーザダイオードアレーの複数の発光部の副走査方向の発光間隔を変更する発光間隔変更手段と、上記複数の発光部の各発光部毎にその主走査方向の基準位置を検知する同期検知部と、上記発光部間隔変更手段による発光部間隔の変更時に、上記各発光部の主走査方向の書き出し位置の補正を各発光部毎に行う書き出し位置補正手段とを有し、上記書き出し位置補正手段が、一走査における上記各発光部の同期検知信号出力の間隔を測定する測定手段と、各発光部の書き出し位置に対応するカウント値を記憶する記憶手段とを有し、上記書き出し位置補正手段の書き出し位置基準信号を上記同期検知部からの上記各発光部毎の同期検知信号とすると共に、上記測定手段の測定値と上記記憶手段のカウント値が一致したか否か判断し、一致した場合に画像記録を行い、一致しなかった場合にはエラーメッセージの出力を行うようにしたことを特徴とする画像形成装置である。
本発明の第２の発明は、複数発光部を有するレーザダイオードアレーと、そのレーザダイオードアレーの複数の発光部の副走査方向の発光間隔を変更する発光間隔変更手段と、上記複数の発光部の各発光部毎にその主走査方向の基準位置を検知する同期検知部と、上記発光部間隔変更手段による発光部間隔の変更時に、上記各発光部の主走査方向の書き出し位置の補正を各発光部毎に行う書き出し位置補正手段とを有し、上記書き出し位置補正手段が、一走査における上記各発光部の同期検知信号出力の間隔を測定する測定手段と、各発光部の書き出し位置に対応するカウント値をばらつきの許容範囲を持った値として記憶する記憶手段とを有し、上記書き出し位置補正手段の書き出し位置基準信号を上記同期検知部からの上記各発光部毎の同期検知信号とすると共に、上記測定手段の測定値と上記記憶手段のカウント値との差が上記許容範囲内であるか否か判断し、許容範囲内であった場合に画像記録を行い、許容範囲内でなかった場合にはエラーメッセージの出力を行うようにしたことを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
【作用】
上記第１の発明では、副走査方向のビームピッチ変換を行った場合でも、適切な画像形成を行うことができるので、高速化、複数画素密度化に対応したレーザ走査光学系を提供することが可能な画像形成装置を提供することができると共に、ＬＤＡの複数発光部の書き出し位置補正制御が容易な画像形成装置を提供することができる。第２の発明では、要求する画像品質を予め設定することにより、不要なエラー状態を回避できる画像形成装置を提供できる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の詳細について説明する。
図３は本発明の画像形成装置の要部構成を示す斜視図である。
本実施の形態では、図３に示すように、レーザダイオードアレイ１１の後段には、レーザダイオードアレイ１１からのレーザビームを平行光にするコリメートレンズ１２が配置され、コリメートレンズ１２の後段には、ドットサイズに対応するスリットを備えたアパーチャ１３が配置され、アパーチャ１３の後段には、レーザビームが所定のサイズになるように集光する第１のシリンダレンズ１４が配置されている。
【００１３】
また、本実施の形態では、ポリゴンスキャナ１６によって回転駆動され、第１シリンダレンズ１４からの集光されたレーザビームが入射され、該レーザビームを主走査方向ｘに走査するポリゴンミラー１７が配置され、ポリゴンミラー１７で反射されるレーザビームは、等角運動を等速運動に変換する一対のｆθレンズ１８ａ、１８ｂを介し、角度を変更する第１ミラー１９を通過し、レーザビームを副走査方向ｙに集光する第２のシリンダレンズから感光体ドラム１５に入射されるように構成される。
また、本実施例の形態には、主走査方向の走査の端部位置でのレーザビームを反射するミラー２１、ミラー２１の反射光を集光するレンズ２２、及びレンズ２２で集光されたレーザビームを検知するセンサ２３が配置され、走査の同期を取るように構成されている。
【００１４】
一方、図４は、本実施例の駆動系の要部構成を示すブロック図である。
画像形成装置３２には、印字データの転送を行うホストコンピュータ３１が接続されている。画像形成装置３２には、ホストコンピュータ３１から転送される印字データをビット情報に展開するコントローラ３３が設けられている。このコントローラ３３は、ポリゴンスキャナ１６とレーザダイオードアレー１１との動作を制御する制御ユニット２３に接続され、制御ユニット２３には、ポリゴンスキャナ１６とレーザダイオードアレー１１とが接続されている。
前記制御ユニット２３には、全体の動作を制御するＣＰＵ２４が設けられ、ＣＰＵ２４に対して、制御プログラムが格納されたＲＯＭ２９、レーザダイオードアレー１１の発光部の副走査方向のビームピッチを変換するビームピッチ変換部２５、並びにレーザダイオードアレー１１の書き出し位置を補正するための同期検知用カウンタ２７を介してレーザダイオードアレー１１のレーザ発光の同期検知を行う同期検知部２６が接続されている。
そして、制御ユニット２３のＣＰＵ２４に、ポリゴンスキャナ１６、レーザダイオードアレー１１、及びビームピッチ変換部２５が接続されている。さらに、ビームピッチ変換部２５とレーザダイオードアレー１１が接続されている。
【００１５】
本発明では、レーザダイオードアレー１１の各発光部１１ａ〜１１ｄに対応して、同期検知部２６には複数の同期検知手段２６ａ〜２６ｄが設けられている。そして、実際の画像形成においては、各発光部毎に同期検知手段からの同期検知信号を基準として主走査方向の書き込み開始を行うので、図２（ｃ）に示すように、隣接する複数の発光部１１ａ〜１１ｄ間の走査方向の偏差ｄは解消される。
【００１６】
図５は、発光部１１ａ〜１１ｄに対応する同期検知手段から出力である同期検知信号４１ａ〜４１ｄの偏差と、画像データ出力の出力関係を示すものである。各発光部への画像データは、同期検知信号検出時点から一定時間経過後に供給される。
例えば、図４の同期検知部２６を画像形成領域外に設け、その受光領域を主走査方向と垂直方向とする。
この様に同期検知部２６を構成すれば、同期検知信号の発生タイミングは、発光部１１ａからの同期検知信号４１ａを基準に、発光部の位置偏差ｄ毎に遅延した同期検知信号４１ｂ〜４１ｄを得る。
各発光部１１ａ〜１１ｄへの画像信号は、同期信号から一定時間遅延した図５に示す書き出し位置補正後データとして供給される。
従って、形成画像は、図２（ｃ）の如く、隣接する複数の発光部１１ａ〜１１ｄ間の走査方向の偏差ｄは解消されたものとなる。
【００１７】
上記構成の実施例の動作を説明する。
レーザダイオードアレー１１から出射されたレーザビームは、コリメートレンズ１２で平行光にされ、アパーチャ１３によって、余分のレーザビームがカットされ、第１シリンダレンズ１４によって、感光体ドラム１５上で所定のサイズになるように集光され、ポリゴンミラー１７に入射される。
【００１８】
ポリゴンミラー１７は、ポリゴンスキャナ１６により回転され、ポリゴンミラー１７の回転によって、レーザビームは主走査方向ｘに走査され、ｆθレンズ１８ａ、１８ｂによってビーム走査が等角運動から等速運動に変換され、且つ像面湾曲が補正され、第１ミラー１９によって、レーザビームの方向が変えられ、第２シリンダレンズ２０によって副走査方向ｙに集光されて、所定速度で回転する感光体ドラム１５上に照射され主走査方向に走査される。
【００１９】
そして、走査の端部位置において、ポリゴンミラー１７からの反射光がミラー２１とレンズ２２を介してセンサ２３で検出され、センサ２３の検出によって、走査の同期が取られて、感光体ドラム１５の周面に対して、所定のビームピッチで変調光による走査が行われ、形成される画像の潜像が感光体ドラム１５に書き込まれる。この潜像に基づいて、トナー像が現像され転写上に転写されたトナー像が定着されて画像形成がおこなわれる。
【００２０】
この場合、ポリゴンスキャナ１６の回転数をＲｍ（ｒｐｍ）、画像密度をＤＰＩ（Ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）、感光体ドラム１５の線速をｖ（ｍｍ／ｓ）、ポリゴンミラーの目数をｎ（面）とすると、次式が成立する。
【００２１】
Ｒｍ＝（ＤＰＩｘｖｘ６０）・（２５．４ｘｎ） （１）
【００２２】
（１）式から画像密度、感光体ドラム１５の線速を上げるには、ポリゴンスキャナ１６の回転数を上げる必要があることは明らかである。実施例では、レーザダイオードアレイ１１が使用されているので、発光部の数に応じて、同一の画像形成時間に対応してポリゴンスキャナ１６の回転数を減少させることができる。
【００２３】
本実施例では、ホストコンピュータ３１より転送される印字データは、コントローラ３３によってビット情報に展開され、このビット情報に基づいて前述のようにして画像形成動作が実行される。
【００２４】
そして、本実施例では、写真画像を形成するような場合で、高分解能が要求される時には、ＣＰＵ２４の命令によって、ビームピッチ変換部２５にビームピッチ変換命令が入力され、ビームピッチ変換部２５によって、レーザダイオードアレイ１１が回転され、隣接する発光部の間隔が、副走査方向に短縮されて、分解能が高められる。
【００２５】
画像形成に際しては、図４の同期検知２６及び同期検知用カウンタ２７により、書き出し位置補正後の画像データ（図５）を、発光部１１ａ〜１１ｄに供給することにより、書き出し位置が補正された画像を形成することができる。
【００２６】
図１、図５に示す、発光部の配列による書き出し位置偏差に基づく時間は算出することは可能である。この時間を予めＲＯＭ２９（図４）に格納しておき、書き出し位置偏差を補正する画像制御についてフロー図６に示す。
さらに、この制御を、図６及び図４に基づいて説明する。
まず、画像形成装置３２に対しホストコンピュータ３１等から画像形成の為の印字要求がある。（Ｓ１）
当該印字要求に基づき、画像形成の画素密度変更が必要か否かを判断する。（Ｓ２）
画素密度変更が要求されていない場合は、通常の画像形成を行う。（Ｓ５）
（Ｓ２）で画素密度変更要の場合、ビームピッチ変換部２５により、ビームピッチを変換する。（Ｓ３）
この変換に対応し、各ビームに対応した書き出し位置補正のための同期検知カウンタ２７のカウント値がＲＯＭ２９に格納されており、各ビームに対応する同期検知カウンタのカウント値とＲＯＭ２９の格納値が一致したか否かを判断する。（Ｓ４）
カウント値が格納値と一致した場合は、画像形成を開始し所望の画像を作成するし（Ｓ５）、画像形成が完了すると一連の処理を終了する（Ｓ７）。
上記以外の場合は、エラーメッセージを使用者に表示する等のエラー処理を行う。（Ｓ６）
【００２７】
各発光部の同期検知信号は、実際は許容できる範囲でばらつくことがある。このばらつきを予め予測しておき、ＲＯＭ２９には、書き出し位置偏差をある範囲を持った値として格納しておき、当該許容範囲内の場合に画像形成動作を行うよう制御する実施例のフローチャトを図７に示す。ビームピッチ変換を伴う画像形成を行う場合は、各発光部の同期検知信号の間隔を図４の同期検知用カウンタ２７でカウントする等は、図６のフローと同様である。図７の特徴は、実際のカウント値とあらかじめＲＯＭ２９に格納されたカウント値の比較を行い（Ｓ４）、同期検知用カウンタのカウント値がＲＯＭに格納されていた値の範囲内の場合は、画像形成を実行し（Ｓ５）、それ以外の場合は、エラーメッセージを出力する（Ｓ６）。この他は、図６の内容と同様である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明では、副走査方向のビームピッチ変換を行った場合でも、適切な画像形成を行うことができるので、高速化、複数画素密度化に対応したレーザ走査光学系を提供することが可能な画像形成装置を提供することができると共に、ＬＤＡの複数発光部の書き出し位置補正制御が容易な画像形成装置を提供することができる。第２の発明では、要求する画像品質を予め設定することにより、不要なエラー状態を回避できる画像形成装置を提供できる。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例であるビームピッチ変換による発光部の位置変化を示す図である。
【図２】 本発明の書き出し位置補正の有無に対応する画像形成位置を示す図である。
【図３】 本発明が適応される画像形成装置の略構成図である。
【図４】 本発明の画像形成装置の要部構成図である。
【図５】 本発明の画像形成装置の発光部に対応する同期検知手段からの出力である同期検知信号の偏差と、画像データ出力の出力関係を示す図である。
【図６】 本発明の画像形成装置の制御フローを示す図である。
【図７】 本発明の画像形成装置の別の制御フローを示す図である。

Claims (2)

1. 複数発光部を有するレーザダイオードアレーと、該レーザダイオードアレーの複数の発光部の副走査方向の発光間隔を変更する発光間隔変更手段と、前記複数の発光部の各発光部毎にその主走査方向の基準位置を検知する同期検知部と、前記発光部間隔変更手段による発光部間隔の変更時に、前記各発光部の主走査方向の書き出し位置の補正を各発光部毎に行う書き出し位置補正手段とを有し、
   前記書き出し位置補正手段は、一走査における前記各発光部の同期検知信号出力の間隔を測定する測定手段と、各発光部の書き出し位置に対応するカウント値を記憶する記憶手段とを有し、
   前記書き出し位置補正手段の書き出し位置基準信号を前記同期検知部からの前記各発光部毎の同期検知信号とすると共に、
   前記測定手段の測定値と前記記憶手段のカウント値が一致したか否か判断し、一致した場合に画像記録を行い、一致しなかった場合にはエラーメッセージの出力を行うようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 複数発光部を有するレーザダイオードアレーと、該レーザダイオードアレーの複数の発光部の副走査方向の発光間隔を変更する発光間隔変更手段と、前記複数の発光部の各発光部毎にその主走査方向の基準位置を検知する同期検知部と、前記発光部間隔変更手段による発光部間隔の変更時に、前記各発光部の主走査方向の書き出し位置の補正を各発光部毎に行う書き出し位置補正手段とを有し、
   前記書き出し位置補正手段は、一走査における前記各発光部の同期検知信号出力の間隔を測定する測定手段と、各発光部の書き出し位置に対応するカウント値をばらつきの許容範囲を持った値として記憶する記憶手段とを有し、
   前記書き出し位置補正手段の書き出し位置基準信号を前記同期検知部からの前記各発光部毎の同期検知信号とすると共に、
   前記測定手段の測定値と前記記憶手段のカウント値との差が前記許容範囲内であるか否か判断し、許容範囲内であった場合に画像記録を行い、許容範囲内でなかった場合にはエラーメッセージの出力を行うようにしたことを特徴とする画像形成装置。

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