JP5063012B2 - 光学走査装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
前記光学ユニットを通過した複数の光ビームが回転する像担持体表面を前記回転方向と垂直な方向に走査するように前記複数の光ビームを偏向する偏向手段と、
前記像担持体表面における前記複数の光ビームの間隔および前記像担持体の回転方向における露光位置を変化させるために、前記光学ユニットを駆動して出射する光ビームの向きを変動させる駆動手段と、
前記偏向手段によって偏向された前記複数の光ビームの間隔を検出する光ビーム検出手段と、
前記光ビーム検出手段の検出結果に基づいて前記光ビームの間隔を所定の間隔に補正するために第1の補正値を算出する第1の算出手段と、
前記像担持体が回転することによって生成される信号に基づいて前記像担持体の回転周期を検出する周期検出手段と、
前記周期検出手段により検出された回転周期と基準周期との周期差に基づいて、前記基準周期に対応する前記像担持体上の走査位置の間隔と前記周期差に対応して生じる前記走査位置の間隔との差分を補正する第2の補正値を算出する第2の算出手段と、
前記第1の算出手段により算出された前記第1の補正値に基づいて前記駆動手段を駆動した後に、前記光ビームの間隔が補正された状態で前記第2の補正手段によって算出された前記第2の補正値に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
図1は本実施形態の光学走査ユニットを含む画像形成装置の構成図である。1は半導体レーザ2及び半導体レーザ3を発光駆動するレーザ駆動回路である。非画像領域において、半導体レーザ2から出射したレーザビームL1及び半導体レーザ3から出射したレーザビームL2は、光学ユニット4に入射する。半導体レーザ2及び半導体レーザ3から出射光ビームは互いに副走査方向に平行光束でない構成とする。
図2は第1の実施形態における回転誤差検出回路19及び周辺回路の主要ブロック図である。回転検出信号発生部14(以降FG発生部と略す)は、例えば、感光ドラム11の回転軸に同軸に配置された円盤状の部材で、回転数を検出する矩形状の等間隔パターンが外周近傍に形成されている。更に、書き出し位置を検出する検出孔が設けられている。書き出し位置センサ15(以降HPセンサと略す)は発光部と受光部から構成され、FG発生部14の検出孔を検出することで書き出し位置信号16(以降HP信号と略す)を回転誤差検出回路19に出力する。回転検出センサ17(以降FGセンサと略す)はホール素子等から構成し、FG発生部14の回転によるパターンに通電された電流変化を検出してFG信号18を回転誤差検出回路19に出力する。以下に回転誤差検出回路19の構成について説明する。
<操作位置検出センサの構成>
図4は第1の実施形態における走査位置検出センサ12のセンサ配置図(A)及びその等価回路(B)である。走査位置検出センサ12はフォトセンサ1(PD1)とフォトセンサ2(PD2)にて構成される。これは、走査位置検出センサ12が2ビームに対応しているからである。3つ以上のビームについても、図4に示すフォトセンサと同一形状のフォトセンサを、ビーム間隔dだけ離して増設することで検出できる。
図5は第1の実施形態における副走査位置検出回路24の構成を示すブロック図である。走査位置検出センサ12からは、フォトセンサ1(PD1)によりレーザ光Laを受光している時にフォトセンサ1出力信号22が入力される。この信号は電流電圧変換回路a45で電圧変換されてゲート信号a46が生成される。すなわちゲート信号a46は、フォトセンサ1にレーザビームが照射されている期間、Hレベルとなる信号である。
図6は第1の実施形態における副走査位置検出回路24の動作を示すタイミングチャートである。ここでは走査位置検出センサ12により2ビームレーザ(L1、L2)を検出する場合を例に述べる。
副走査差分信号26の値=(ラッチa出力信号53の値)−(ラッチb出力信号61の値)=8DEh−584h=35Ah
このとき差分値は正なので、走査判定信号27は正を示す値、たとえばローレベルである。
図7は第1の実施形態における補正量算出回路30の構成を示すブロック図である。補正量算出回路30には、副走査間隔a算出回路65、回転係数格納メモリ、補正値算出回路69、副走査間隔b算出回路71、PDセンサ係数格納メモリ72、スイッチ75、モータ制御量算出回路77、補正値メモリ79、アドレス生成回路80を有する。
図9は第1の実施形態における補正量算出回路の制御フローチャートである。この手順は、不示図の画像形成制御部により、たとえば電源投入時に実行される。画像形成制御部は、画像形成装置のうち、少なくとも図1に示す光学走査ユニットが、通常の画像形成のために稼働できる状態になるまで待機する。たとえば、回転多面鏡7が所定の速度に達するまで待つ。その後、補正制御信号29により、最初に、副走査間隔b算出回路71からの出力信号74を選択する(ステップS901)。次に画像形成制御部は、半導体レーザ2(L1)を点灯し(ステップS902)、主走査を行ってビームL1がセンサPD1を通過して生じる信号に基づき、カウンタa50によるカウント値51(図9ではτ1)を得る(ステップS903)。そしてレーザ2を消灯する(ステップS904)。
副走査間隔a算出回路65についてもう少し説明する。副走査間隔a算出回路65は、回転検出算出回路19から入力される回転誤差信号20に回転係数格納メモリ66から出力される回転係数67を乗算することで副走査間隔値a68を算出する。回転係数67は、副走査間隔値a68が以下の式から得られるため、サンプルクロック28の周期に感光ドラム11の回転速度すなわち副走査速度Vvを乗じた値となる。
副走査間隔値a68=(回転誤差信号20)×(サンプルクロック28周期[s])×(感光ドラム11の回転速度[mm/s])。
副走査間隔b算出回路71は副走査位置検出回路24から入力される差分値信号26にPDセンサ係数格納メモリ72から出力されるPDセンサ係数73を乗算することで副走査間隔値b74を算出する。副走査間隔値b74はスイッチ75へ出力する。
図11は第1の実施形態におけるPDセンサ係数73の設定方法を説明する構成図である。レーザ光L1がフォトセンサ1(PD1)を走査する幅をW1とすると、
W1=Vh×τ1(Vh:主走査速度、τ1:走査時間)である。ここで、
τ1=(ラッチa出力信号53の値)×(サンプルクロックa49の周期)となる。
W2=Vh×τ2(Vh:主走査速度、τ2:走査時間)である。ここで、
τ2=(ラッチb出力信号61の値)×(サンプルクロックb57の周期)となる。
H=W/tanθ
の関係が成立する。なおフォトセンサは、ビームの走査方向と直交する辺xを持つ台形である。また、その辺xと、ビームの走査方向に対して、直角以外の一定角度で交わる辺との角度をθとする。
H1=W1/tanθ=(Vh×τ1)/tanθ、
H2=W2/tanθ=(Vh×τ1)/tanθとなる。
d0=H1−H2=(W1−W2)/tanθ=(τ1−τ2)×Vh/tanθ、
ここで、(τ1−τ2)=副走査差分信号26。
図12は第2の実施形態における光学走査ユニットを含む画像形成装置の構成図である。図13は誤差平均算出回路83のブロック図である。図14は誤差平均算出回路83のタイミングチャートである。本実施形態では、感光ドラムの回転の平均値を検出する点で第1実施形態と異なる。ビーム間隔の補正については第1実施形態と同様である。ただし、補正量算出回路30に誤差平均算出回路83から入力される信号は、速度検出信号21および速度判定算出値20ではなく、速度誤差信号88および速度判定信号87である。
図15は第3の実施形態を含む光学走査ユニットの構成図、図16は画像検出センサ及び基準画像検出回路のタイミングチャートである。本実施形態では、感光ドラムの回転を、感光ドラムに形成した基準画像を光学的に検出する点で第1実施形態と異なる。ビーム間隔の補正については第1実施形態と同様である。また、感光ドラムの回転むらの補正は、第1実施形態と同様に、起動時などに予め求めて記憶しておいた補正量(あるいは誤差量)に基づいて行われる。ただし、補正量算出回路30に誤差平均算出回路83から入力される信号は、速度検出信号21および速度判定算出値20ではなく、周期誤差信号97および周期判定信号98である。
2・・・・半導体レーザa
3・・・・半導体レーザb
4・・・・光学ユニット
5・・・・光学モータユニット
6・・・・シリンドリカルレンズ
7・・・・回転多面鏡(ポリゴンミラー)
8・・・・回転多面鏡(ポリゴンミラー)駆動回路
9・・・・f−θレンズ
10・・・・反射ミラー
11・・・・像担持体(感光ドラム)
12・・・・副走査位置検出センサ
13・・・・像担持体(感光ドラム)駆動モータ
14・・・・回転検出信号(FG)発生部
15・・・・書き出し位置(HP)センサ
16・・・・書き出し位置(HP)信号
17・・・・回転検出(FG)センサ
18・・・・回転検出(FG)信号
19・・・・回転誤差算出回路
20・・・・速度判定信号
21・・・・回転誤差信号
22・・・・フォトセンサ1出力信号
23・・・・フォトセンサ2出力信号
24・・・・副走査位置検出回路
25・・・・比較タイミング信号
26・・・・副走査差分信号
27・・・・走査判定信号
28・・・・カウントクロック
29・・・・補正モード選択信号
30・・・・補正量算出回路
31・・・・モータ制御信号
32・・・・光学モータユニット駆動回路
33・・・・光学モータユニット駆動信号
34・・・・検出開始信号発生回路
35・・・・検出開始信号
36・・・・回転検出信号発生回路
37・・・・回転検出信号
38・・・・速度進み/遅れ判定回路
39・・・・基準信号発生回路
40・・・・基準信号
41・・・・速度進み信号
42・・・・速度遅れ信号
Claims (7)
- 複数の半導体レーザから出射される光ビームを互いに平行な光ビームに合成する光学ユニットと、
前記光学ユニットを通過した複数の光ビームが回転する像担持体表面を前記回転方向と垂直な方向に走査するように前記複数の光ビームを偏向する偏向手段と、
前記像担持体表面における前記複数の光ビームの間隔および前記像担持体の回転方向における露光位置を変化させるために、前記光学ユニットを駆動して出射する光ビームの向きを変動させる駆動手段と、
前記偏向手段によって偏向された前記複数の光ビームの間隔を検出する光ビーム検出手段と、
前記光ビーム検出手段の検出結果に基づいて前記複数の光ビームの間隔を所定の間隔に補正するために第1の補正値を算出する第1の算出手段と、
前記像担持体が回転することによって生成される信号に基づいて前記像担持体の回転周期を検出する周期検出手段と、
前記周期検出手段により検出された回転周期と基準周期との周期差に基づいて、前記基準周期に対応する前記像担持体上の走査位置の間隔と前記周期差に対応して生じる前記走査位置の間隔との差分を補正する第2の補正値を算出する第2の算出手段と、
前記第1の算出手段により算出された前記第1の補正値に基づいて前記駆動手段を駆動した後に、前記光ビームの間隔が補正された状態で前記第2の補正手段によって算出された前記第2の補正値に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする光学走査装置。 - 前記第2の補正値を記憶する記憶手段を更に備え、
前記制御手段は、前記複数の半導体レーザが画像データに基づいて前記像担持体を露光するための前記光ビームの出射をする際に前記記憶手段から前記第2の補正値を読み出し、読み出された前記第2の補正値に基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の光学走査装置。 -
前記制御手段は、前記複数の半導体レーザが画像データに基づいて前記像担持体を露光するための前記光ビームを出射するより前に前記第1の補正値に基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の光学走査装置。 - 前記周期検出手段は、前記像担持体の回転軸と同軸に取り付けた回転板に設けた磁気あるいは視覚的な周期パターンを検出することによって生成される前記信号に基づいて前記回転周期を検出することを特徴とする請求項1に記載の光学走査装置。
- 前記周期検出手段は、前記像担持体上に形成した周期的なパターンを持つ画像を検出することによって生成される前記信号に基づいて前記回転周期を検出することを特徴とする請求項1に記載の光学走査装置。
- 画像データにより変調した光ビームにより像担持体上に画像を形成する請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光学走査装置と、
前記像担持体上に形成した画像を記録材に転写する転写手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 複数の半導体レーザから出射される光ビームを互いに平行な光ビームに合成する光学ユニットと、前記光学ユニットを通過した複数の光ビームが回転する像担持体表面を前記回転方向と垂直な方向に走査するように前記複数の光ビームを偏向する偏向手段と、前記像担持体表面における前記複数の光ビームの間隔および前記像担持体の回転方向における露光位置を変化させるために、前記光学ユニットを駆動して出射する光ビームの向きを変動させる駆動手段とを有する光学走査装置の制御方法であって、
前記偏向手段によって偏向された前記複数の光ビームの間隔を検出する光ビーム検出工程と、
前記光ビーム検出工程による検出結果に基づいて前記光ビームの間隔を所定の間隔に補正するために第1の補正値を算出第1の算出工程と、
前記像担持体が回転することによって生成される信号に基づいて前記像担持体の回転周期を検出する周期検出工程と、
前記周期検出手段により検出された回転周期と基準周期との周期差に基づいて、前記基準周期に対応する前記像担持体上の走査位置の間隔と前記周期差に対応して生じる前記走査位置の間隔との差分を補正する第2の補正値を算出する第2の算出工程と、
前記第1の算出工程により算出された前記第1の補正値に基づいて前記駆動手段を駆動した後に、前記光ビームの間隔が補正された状態で前記第2の補正工程によって算出された前記第2の補正値に基づいて前記駆動手段を制御する制御工程とを有することを特徴とする光学走査装置の制御方法。
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