JP4697080B2

JP4697080B2 - 光ビーム走査装置

Info

Publication number: JP4697080B2
Application number: JP2006198111A
Authority: JP
Inventors: 浩介久保田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JP2008026542A

Description

本発明は、複数の前記光ビームを異なる像担持体へ案内走査する光ビーム走査装置に関するものである。

従来、光源から出射された光ビームを、高速回転している回転多面鏡により偏向し、当該偏向された光ビームを感光体ドラム等の像担持体上に走査（前記偏向が主走査、感光体ドラムの回転が副走査）することで静電潜像を形成し、当該静電潜像をトナー等の現像剤により現像した像（例えば、トナー像）を記録媒体に転写して画像を形成するデジタル複写機やプリンタ等の画像形成装置が知られている。

前記主走査は、繰り返し実行されるが、このとき、画像形成領域の両端、特に書き出し（画像データ出力時期）を一致させるべく、画像形成領域の上流側には、光ビームの光路上に光検出センサを設け、この光検出センサでの受光時期に基づいて、画像形成領域の書き出し時期を制御している。

一方、プリント速度の高速化、高解像度化のために複数の光ビームを同時に出力する光源を用いた光ビーム走査装置がある。このような光ビーム走査装置において、複数の光ビーム（複数の光源、或いは面発光レーザアレイ等の複数の発光点を持つ光源）を配列し、同時に複数の感光体上を複数の光ビームで走査することが提案されている。

このような同時に複数の光ビームを走査する場合、通常は、最先の光ビームが通過することによってその他の画像データの出力タイミングも決めているため、光ビーム間に位置ずれがあると、画像データの出力タイミングがずれるため画質を低下させる原因となっている。

このため、特許文献１には、４ビーム同時走査を行う光走査系において、まず、光源１を点灯させ、その後、光源２→３→４を点灯し、そのインタバル差から光源間の位置ずれを検出することが開示されている。

また、特許文献２には、複数のビーム毎に、互いに同期した位相の異なるクロックを発生させ、同期検出を各ビーム毎に独立して行うことが開示されている。
特開２０００−３１８２０６公報特開平５−００６０７８号公報

しかしながら、特許文献１では、光源を順次点灯することで、各ビームに応じた同期信号を生成し、それぞれの光源毎のクロック信号が必要となる。また、特許文献２では、互いに同期がとれた位相の異なるクロックを用いるため、光源個別のラッチが必要となる。

このように、特許文献１及び特許文献２共に、複数の光ビーム間のずれを補償するためには、回路構成や制御が複雑となる。

本発明は上記事実を考慮し、簡便な演算処理によって、装置構成や制御を複雑にすることなく、複数の光ビーム間のずれを解消し、適正な時期に画像データを出力することができる光ビーム走査装置を得ることが目的である。

本発明は、所定の間隔を持って設けられ、それぞれ光ビームを出力する複数の発光点を備えた光源と、画像データに基づいて生成されたドットパターンアドレスデータに基づいて前記光源から出力された複数の前記光ビームを、偏向器の偏向面で反射させることで、主走査方向に繰り返し偏向する走査手段と、前記光ビームが偏向されるときの前記ドットパターンアドレスデータに基づく点灯制御領域以外の、所定の時期に光ビームを点灯させて当該光ビームを検出することで、前記点灯制御開始時期の同期をとる同期検出手段と、前記同期検出手段によって検出した光ビームの内、少なくとも２ピッチ以上離れた２点の発光点から出力される光ビームの検出時間累積誤差を均等分割して、隣接する発光点間の誤差を演算する発光点間誤差演算手段と、前記発光点間誤差演算手段で演算された誤差に基づいて、前記ドットパターンアドレスデータのアドレスを変更するアドレス変更手段と、を有している。

本発明によれば、複数の発光点から光ビームを出力し、主走査するとき、同期検出手段によってこの光ビームを検出する。

発光点間誤差演算手段では、同期検出手段によって検出する２点の発光点から出力される光ビームの検出時間累積誤差を均等分割して、隣接する発光点間の誤差を演算し、アドレス変更手段では、発光点間誤差演算手段で演算された誤差に基づいて、前記ドットパターンアドレスデータのアドレスを変更する。

これにより、光ビーム間の誤差分を画像データそのものを書き換える（アドレス変更する）ことで対応するため、結果的に誤差が相殺され、適正タイミングで画像データに基づく光走査を行うことができる。

上記発明において、前記光源が、主走査方向及び副走査方向のそれぞれに所定の間隔で複数の発光点が配置された面発光レーザアレイであることを特徴としている。

主走査方向及び副走査方向に所定の間隔を持つことで、インタレース走査の走査間ピッチにも対応可能な同時走査によって複数の主走査を同時に行うことができる。

また、本発明において、前記同期検出手段により検出される検出対象発光点の内、最先に通過する光ビームの検出時期から、最後に通過する光ビームの検出時期までの実測時間と、基準時間との差をＴ１とし、最先に通過する光ビームの発光点を基点としてｎ（ｎは正の整数）番目に通過する光ビームの発光点までの距離をＬ_ｎとすると、
前記発光点間誤差演算手段が、最先に通過する光ビームの発光点からｎ番目に通過する光ビームの発光点までのずれ量を、Ｔ_１×｛Ｌ_ｎ／（Ｌ_ｍ−１）｝（ｍは検出対象発光点数）によって演算することを特徴としている。

所定の間隔、例えば、同時走査する光ビームが４本の場合、当該発光点間が３カ所となる。１本目の光ビームが同期検出手段を通過してから４本目の光ビームが同期検出手段を通過するまでの時間と、予め定めた基準時間との差（ずれ量）をＴ_１とする。

このずれ量Ｔ_１は、３カ所の発光点間の誤差の累積と考えられるため、それぞれの発光点間の誤差を演算する。

すなわち、１個目の発光点と２個目の発光点との間の誤差（ずれ量）は、Ｔ_１×（Ｌ_１／Ｌ_３）となる。

ここで、Ｌ１は１個目の発光点と２個目の発光点との間隔寸法、Ｌ_３は１個目の発光点と４個目の発光点との間隔寸法である。

なお、この各発光点間のずれ量は、ドットパターンアドレスデータのドットピッチの１／２を超えた時点で補正が必要となる。言い換えれば、ずれ量がドットピッチの１／２以下の場合にアドレスを変更すると、逆に誤差が冗長されることになる。

以上説明した如く本発明では、簡便な演算処理によって、装置構成や制御を複雑にすることなく、複数の光ビーム間のずれを解消し、適正な時期に画像データを出力することができるという優れた効果を有する。

以下、本発明が適用可能な光ビーム走査装置を図１及び図２に従い説明する。

図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の光ビーム走査装置１０が示されている。

本実施の形態に係る光ビーム走査装置１０の特徴は、複数の光ビームを同時に、単一の回転多面鏡１５０に入射させ、ｆθレンズ１５２を透過した後の光ビームを異なる感光体ドラム１５４、１５６（図１（Ｂ）参照）へ案内する光学系を備えていることにある。

図１（Ａ）は、光ビーム走査装置１０の一部を示しており、この図１（Ａ）の光ビーム走査装置１０はブラック（ｋ）色と、シアン（Ｃ）色の画像データに対応するものである。すなわち、その他の色、マゼンタ（Ｍ）色とイエロー（Ｙ）色の画像データに対応する同一構造の光ビーム走査装置（図示省略）が併設して存在することになる。

ここで、図２に示される如く、２個の光ビーム走査装置は、それぞれ３０個（この数は限定されるものではなく、３２個の場合もある。）の発光点Ｐを持つ光源１４ＣＫ、１４ＭＹを備え、各々２個の感光体を照射対象としている。

以下、ブラック（ｋ）、シアン（Ｃ）の感光体ドラム１５６、１５４に対応した光ビーム走査装置１０を例にとり、その構成を説明する。

回路基板１６０に取り付けられた光源（レーザ発光アレイ）１４ＣＫからは、複数（３０個）の発光点Ｐからそれぞれ光ビームが照射され、コリメータレンズ１６２を透過してハーフミラー１６４で反射光と透過光とに分解される。

反射光はレンズ１６６を介してフォトディテクタ（ＭＰＤ）１６８に入力され、プロセスコントロール処理における光量調整されるようになっている。

また、ハーフミラー１６４を透過する透過光は、シリンドリカルレンズ１７０を介して、回転多面鏡１５０へ入射され、その反射光（走査光）がｆθレンズ１５２を透過する。

ここで、このｆθレンズ１５２を透過した光ビームの一部は、反射ミラー１７２、１７４を介してシアン（Ｃ）用シリンドリカルミラー１７６に入射し、シアン（Ｃ）用の感光体ドラム１５４へと案内される。

また、ｆθレンズ１５２を透過した光ビームの他の一部は、反射ミラー１７８を介してブラック（ｋ）用シリンドリカルミラー１８０に入射し、ブラック（ｋ）用の感光体ドラム１５６へと案内される。

このとき、ブラック（ｋ）用の光ビームが反射ミラー７７を介してＳＯＳセンサ７８に入射する構成となっており、シアン（Ｃ）用の光ビームは、ブラック（ｋ）用の光ビームの走査タイミングに依存（同期）することになる。

ここで、本実施の形態における、光源１４ＣＫ（１４ＭＹ）の発光点Ｐは、入力される画像データから生成されるドットパターンに基づいて、オン（点灯）又はオフ（消灯）制御されるようになっている。

図３（Ａ）及び（Ｂ）には、各光ビームに対応したドットパターンアドレスデータが記憶されたメモリ１００の一例を示している。このメモリ１００は、コントローラ１０２にデータバス１０４を介して接続されている。また、コントローラ１０２は、ＬＤドライバとしての機能を備えており、光源１４ＣＫ（１４ＭＹ）が接続されている。

コントローラ１０２には、データ読み出し用のクロック信号（ＣＬＫ）と、同期信号が入力されている。

このクロック信号と同期信号に基づいて、コントローラ１０２では、メモリ１００からドットパターンアドレスデータを読み出し、光源１４ＣＫ（１４ＭＹ）の駆動を制御する。

このとき、像面のビーム配置が、ドットパターンアドレスの配置と一致していれば問題はない（図３（Ａ）参照）。しかし、この像面のビーム配置と、ドットパターンアドレスの配置とが不一致の場合、画像が乱れることになり、従来では、同期信号を補正したり、それぞれの光ビームに対して異なるクロック信号を生成するようにしていた。

これに対して、本実施の形態では、メモリ１００内のドットパターンアドレスデータを書き換えるようにしている（図３（Ｂ）参照）。

この書き換えの手順を図４に基づいて説明する。なお、この図４では、説明を簡単にするために発光点Ｐを４個として説明する。図４に示される如く、同時走査する発光点Ｐが４個の場合、当該発光点Ｐ間が３カ所となる。

１本目の光ビームがＳＯＳ７８（図１参照）を通過してから４本目の光ビームがＳＯＳ７８を通過するまでの時間（図４（Ｂ）のｔＢ参照）と、予め定めた基準時間（図４（Ａ）のｔＡ参照）との差（ずれ量）をＴ_１とする。なお、基準時間は、予め設計上決まっているものである。

すなわち、１個目の発光点と２個目の発光点との間の誤差（１番目の発光点Ｐを基準とした２番目の発光点Ｐのずれ量）は、Ｔ_１×（Ｌ_１／Ｌ_３）となる。また、１個目の発光点と３個目の発光点との間の誤差（１番目の発光点Ｐを基準とした３番目の発光点Ｐのずれ量）は、Ｔ_１×（Ｌ_２／Ｌ_３）となる。

なお、１番目の発光点Ｐを基準とした４番目の発光点Ｐのずれ量は、実測値であるＴ_１である。

ここで、Ｌ_１は１個目の発光点Ｐと２個目の発光点Ｐとの間隔寸法、Ｌ_２は１個目の発光点Ｐと３個目の発光点Ｐとの間隔寸法、Ｌ_３は１個目の発光点Ｐと４個目の発光点Ｐとの間隔寸法である。

なお、この各発光点Ｐ間のずれ量は、メモリ１００内のドットパターンアドレスデータに基づく像面上のドットピッチの１／２を超えた時点で補正する。ずれ量がドットピッチの１／２以下の場合にアドレスを変更すると、逆に誤差が冗長されることになる。

以下に、本実施形態の作用を説明する。

画像形成指示があると、回転多面鏡１５０の回転を開始し、感光体１５４、１５６を所定の速度で回転させる。

そして、感光体１５４、１５６が所定の速度で安定すると画像形成走査制御を開始する。その後、光源１４ＣＫ（又は１４ＭＹ）の各発光点Ｐからは、光ビームの出射が開始される。

そして、ＳＯＳセンサ７８から主走査同期信号が入力するタイミングを基準として、メモリ１００に記憶されたドットパターンデータに対応して光源１４ＣＫ（又は１４ＭＹ）の各発光点Ｐを点灯・消灯制御する。

この光ビームは、複数の光学系を介して、回転多面鏡１５０の偏向面に入射する。

この回転多面鏡１５０の偏向面で反射した光ビームは、ｆθレンズ群１５２を通過し、複数の反射ミラーを介して感光体１５４、１５６へ案内する。

これにより、感光体１５４、１５６の周面上には１回の走査毎に複数本（例えば、３０本）の主走査ラインが同時に走査され、感光体１５４、１５６の周面上に静電潜像が形成される。

この静電潜像が、例えば、現像器によりトナー像として現像され、このトナー像が一次転写部、二次転写部等を介して転写されていき、最終的に記録用紙に画像が記録され、定着後に排出される。

ここで、同時走査される複数の光ビームにおいて、像面上におけるピッチずれ量が発生することがある。

このずれ量は、同時走査本数に応じて累積されるため、図５（Ａ）に示される如く、繰り返し走査される境界において、大きなずれ量となり、縞状のむらとなる。

これを解消するためには、各光ビーム毎に同期信号を生成する、或いはクロック信号を生成する必要があるが、これでは信号生成のための回路が構成が複雑となるばかりでなく、制御も複雑となる。

そこで、本実施の形態では、簡易的に、複数の発光点間のずれ量を像面上から実測し、この実測値に基づいて、メモリ１００内のドットパターンアドレスをドット単位でずらすことで対応した。すなわち、光ビームの出力タイミング等の補正を一切行わずに、データのアドレス変更によってのみ対応させている。

以下、図４に基づいて、具体的なアドレス変更手順を説明する。

図４に示される如く、同時走査する発光点Ｐが４個の場合、当該発光点Ｐ間が３カ所となる。

（１）１本目の光ビームがＳＯＳ７８を通過してから４本目の光ビームがＳＯＳ７８を通過するまでの時間を計測する。

（２）上記（１）の計測時間と予め定めた基準時間との差（ずれ量）を演算し、ずれ量をＴ_１とする。

（３）３カ所の発光点間の誤差の累積である前記ずれ量Ｔ１に基づいて、それぞれの発光点間の誤差を演算する。

（３−１）１個目の発光点と２個目の発光点との間の誤差（１番目の発光点Ｐを基準とした２番目の発光点Ｐのずれ量）は、Ｔ１×（Ｌ１／Ｌ３）。

（３−２）１個目の発光点と３個目の発光点との間の誤差（１番目の発光点Ｐを基準とした３番目の発光点Ｐのずれ量）は、Ｔ１×（Ｌ２／Ｌ３）。

（３−３）１番目の発光点Ｐを基準とした４番目の発光点Ｐのずれ量は、実測値であるＴ１。

（４）上記各発光点のずれ量に基づいて、メモリ１００におけるドットアドレスデータのアドレスをドット単位で補正する。なお、この各発光点Ｐ間のずれ量の補正は、メモリ１００内のドットパターンアドレスデータに基づく像面上のドットピッチの１／２を超えた時点とする。

以上説明したように本実施の形態では、上記ドットアドレスデータのアドレス変更により、図５（Ａ）のような大きなピッチずれを、図５（Ｂ）のような小さなピッチずれに補正することができ、同時走査の繰り返しの境界での縞状のむらを軽減することができる。言い換えれば、高精度な補正にはならないが、簡単な構成、制御（ドットパターンアドレスのアドレス変更）によって、画質の低下に大きく影響を及ぼすずれを軽減することができるため、本実施の形態は有効な手段ということができる。

（Ａ）は本実施の形態に係る光ビーム走査装置の正面図、（Ｂ）は図７（Ａ）の右側面図である。図２の光ビーム走査装置に適用される光源の平面図である。画像データをドットパターンアドレスデータとして記憶するメモリ及びその周辺の制御ブロック図であり、（Ａ）は正常状態、（Ｂ）ずれ発生状態を示す。光ビーム間のずれ量を実測並び演算によって得るための手順をしめす光ビームの点灯状態模式図である。像面ビームは配列状態を示す平面図であり、（Ａ）はピッチずれが大きい場合、（Ｂ）はピッチずれが小さい場合を示す。

符号の説明

１０光ビーム走査装置
１５０回転多面鏡（走査手段）
１５２ｆθレンズ（走査手段）
１５４、１５６感光体ドラム（走査手段）
１４ＣＫ、１４ＭＹ光源（面発光レーザアレイ）
１６０回路基板
１７６シアン（Ｃ）用シリンドリカルミラー
１８０ブラック（ｋ）用シリンドリカルミラー
７８ＳＯＳセンサ（同期検出手段）
１００メモリ
１０２コントローラ（発光点誤差演算手段、アドレス変更手段）
１０４データバス

Claims

所定の間隔を持って設けられ、それぞれ光ビームを出力する複数の発光点を備えた光源と、
画像データに基づいて生成されたドットパターンアドレスデータに基づいて前記光源から出力された複数の前記光ビームを、偏向器の偏向面で反射させることで、主走査方向に繰り返し偏向する走査手段と、
前記光ビームが偏向されるときの前記ドットパターンアドレスデータに基づく点灯制御領域以外の、所定の時期に光ビームを点灯させて当該光ビームを検出することで、前記点灯制御開始時期の同期をとる同期検出手段と、
前記同期検出手段によって検出した光ビームの内、少なくとも２ピッチ以上離れた２点の発光点から出力される光ビームの検出時間累積誤差を均等分割して、隣接する発光点間の誤差を演算する発光点間誤差演算手段と、
前記発光点間誤差演算手段で演算された誤差に基づいて、前記ドットパターンアドレスデータのアドレスを変更するアドレス変更手段と、
を有する光ビーム走査装置。
前記光源が、主走査方向及び副走査方向のそれぞれに所定の間隔で複数の発光点が配置された面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
前記同期検出手段により検出される検出対象発光点の内、最先に通過する光ビームの検出時期から、最後に通過する光ビームの検出時期までの実測時間と、基準時間との差をＴ１とし、最先に通過する光ビームの発光点を基点としてｎ（ｎは正の整数）番目に通過する光ビームの発光点までの距離をＬ_ｎとすると、
前記発光点間誤差演算手段が、最先に通過する光ビームの発光点からｎ番目に通過する光ビームの発光点までのずれ量を、Ｔ_１×｛Ｌ_ｎ／（Ｌ_ｍ−１）｝（ｍは検出対象発光点数）によって演算することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光ビーム走査装置。