JP6049502B2 - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
(画像形成装置)
図10は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載したカラー画像形成装置の模式図で、副走査方向の要部断面を示す。図9において、60はカラー画像形成装置、71、72、73、74は後に詳述する光走査装置、121、122、123、124は各々像担持体(感光体)としての感光ドラム、31、32、33、34は各々現像器、51は搬送ベルトである。
以下、図面を用いて本発明の第1の実施形態に係る光走査装置について説明する。図1(a)は本発明の第1の実施形態に係る光走査装置の主走査断面内のピントずれを示す模式図、(b)は同一時刻におけるビーム間隔の説明図、(c)はビーム間隔ずれを測定して発光タイミングを補正する全系を示す模式図である。また、図2は本実施形態に係る光走査装置の主走査断面図、図3は偏向面近傍の主走査断面拡大図である。
図5に示すように、光源1は互いに主走査方向に間隔を有し副走査方向にずれて配置された複数個の発光点(LD1〜LD16)を備える。同図において、横軸が反射面の主走査方向、縦軸が副走査方向を示す。同図において、LD1〜LD16は、50μm間隔に一次元配列されており、主走査方向、副走査方向共に等間隔で配置されている。また、副走査の解像度に応じてレーザーを傾けて配置するとともに、入射光学系や走査光学系のばらつきによって、被走査面で所望の副走査間隔になるように光軸回りに回転角度を変えられる構成となっている。
本実施形態のコリメータレンズ3の出射面は、以下の数式で表される回転対称非球面形状で構成されている。
本実施形態では、シリンドリカルレンズ4の入射面に回折面を設け、環境変動によるスポット径変動を抑制している。位相関数は、以下の式で表される。
第1、第2の走査レンズ(fθレンズ)11a、11bの形状は、以下の関数により表される。ここで、夫々の走査レンズと光軸との交点を原点とし、光軸に対して走査開始側と走査終了側で、光軸をX軸、主走査面内において光軸と直交する方向をY軸、副走査面内で光軸と直交する方向をZ軸とする。
係数のサフィックスsは走査開始側、eは走査終了側を表している。
係数のサフィックスsは走査開始側、eは走査終了側を表している。
図1(a)に、走査レンズ11の主走査断面内のピント位置ずれと、主走査方向の印字位置ずれの関係の模式図を示す。。1a、1cは光源手段1の主走査方向に最も離間した発光点、1bは光軸近傍の発光点を示している。また、発光点1aからの光束を破線、発光点1cからの光束を一点鎖線で示している。光源手段1は、図5に示すように発光点を16個有する面発光レーザーであり、図5の発光点であるLD1が図1(a)の1c、図5の発光点であるLD8が図1(a)の1b、図5の発光点であるLD16が図1(a)の1aに相当している。また、LD8とLD1もしくはLD16との主走査方向の間隔をWとしている。
1)測定系
本実施形態では、主走査方向の像面湾曲(ピントずれ)が発生している走査レンズ11を用いてもドットずれ量を低減できるように、走査光学系の組み立て出荷時に図1(c)に示す複数のセンサーで全ビームの発光タイミング誤差を測定する。図1(c)において、走査ビーム検知のために、被走査面(ドラム表面)相当位置に、ナイフエッジからなるスリット100a等とフォトディテクター100b等で構成される光量検知系が配置される。
図7に、本実施形態における組み立て出荷時の測定に関するフローチャートを示す。先ず、LD16からのビームをBDセンサー9で検知する。そして、得られたBDタイミングを基準にして、全ビームを図1(c)に示すスリット100aを介してフォトディテクター100bで検知する。これにより、ビーム16のBD信号に対してビーム1〜16がスリット100aを通過する時間T0(LD1)、T0(LD2)・・・T0(LD16)が測定される。
出荷後には、発光制御手段400が、補正データ格納手段300に格納された複数のブロック毎の補正データに基づく発光タイミングで全ビームの発光を制御する。具体的には、1つの列の中に並んでいる複数のスポットのうち隣接する2つのスポットを形成する際の発光タイミングの差が、同じ列の中に並んでいる別の隣接する2つのスポットを形成する際の発光タイミングの差とは異なるものとする。
本実施形態は、主走査方向の解像度Rが2400dpi、主走査絞りから偏向面までの距離L=22.5mm、発光点の主走査間隔W=0.74mm、fΘ光学系の主走査焦点距離ffΘ=200.0mm、入射光学系の主走査焦点距離fcol=25mmとした。
これにより、以下の式が成立する。
M/2=L×tanα
M/2=ffθ×tanβ
X/2=1×tanβ
これより、X=L×W/(fcol×ffθ)となる。ここで、一般的に主走査方向解像度Rが2400dpiの画像形成装置では、ピント変化1mmで1/10画素乃至2画素の誤差に抑える必要がある。1インチが25.4mmであることから、上述した条件式を満足する必要があることが理解される。
本実施形態において、第1の実施形態と異なる点は、各ビームの発光タイミングの算出方法であり、その他の構成は第1の実施形態と同様である。本実施形態の補正値算出フローを図8に示す。
本実施形態において、第2の実施形態と異なる点は、補正値を面ごとに異ならせていることである。他の構成は第2の実施形態と同様である。本実施形態の補正値算出のフローを図9に示す。
本実施形態において、第3の実施形態と異なる点は、補正値を面ごとかつビームごとに記憶するのではなく、隣接するビームは同一の補正値を記憶することである。これによりメモリー容量を削減でき、より安価な高精細用光走査装置を提供できる。本実施形態のその他の構成は第3の実施形態と同様である。
上述した実施形態では、副走査方向に複数の光源(発光点)を備えるマルチビーム方式であって、走査線に応じて補正量が変化する光走査装置について説明した。即ち、第1のビームにより形成される複数のスポットのうち隣接する第1スポットと第2スポットのためにビームを出射するタイミングの差を前提とした。そして、第2のビームにより形成される複数のスポットのうち、第1スポット及び第2スポットと主走査方向の位置が同じであり互いに隣接する第3スポットと第4スポットのために光源手段がビームを出射するタイミングの差とが、互いに異なるものとした。
上述した実施形態では、ブロック内で異なる発光タイミングを備えるものとしたが、ブロック内は同じで、異なるブロックとの間で発光タイミングを異ならせても良い。
上述した実施形態では、画像領域を4区間に等間隔で分割し、LD16のBDタイミングを基準にしてビーム間隔ずれが最小になる時間を算出したが、より高精度な補正を行うために分割区間を増やしてもよい。また、図6(c)に示すように、書き出し側の方がドットずれ敏感度が高いので、書き出し側の方がセンサーを多くしてもよい。更に、本実施形態では偏向器6の偏向面でのビーム蹴られ量のないLD16のBDタイミングを基準にしたが、偏向器6の偏向面で蹴られない他のビームのBDタイミングを基準にしてもよい。
また、全ての発光点が、主走査方向の位置に応じて2以上のグループにグループ化されており、各グループで補正データが異なるようにすることもできる。
上述した実施形態では、間欠的にビームを出射するのに光源手段(発光点)に依る発光自体を間欠的に行ったが、光源手段の直後にシャッター等の遮光部材を設け、この遮光部材による遮光を間欠的に行っても良い。なお、ビームの数(発光点の数)は、少なくとも3個以上であれば何個でも良い。
Claims (14)
- 第1及び第2の発光点の夫々から間欠的に出射する第1及び第2の光束を偏向し、被走査面を主走査方向に光走査する偏向器と、
前記偏向器により偏向された前記第1及び第2の光束を前記被走査面に集光し、前記第1及び第2の光束の夫々による複数のスポットを前記被走査面に形成する結像光学系と、
前記第1の光束による複数のスポットのうち主走査方向において互いに隣接する第1及び第2のスポットを形成する際の前記第1の発光点の発光タイミングの差と、前記第2の光束による複数のスポットのうち主走査方向における位置が前記第1及び第2のスポットと同じである第3及び第4のスポットを形成する際の前記第2の発光点の発光タイミングの差と、が互いに異なるように前記第1及び第2の発光点を制御することで、前記結像光学系の主走査断面内における像面湾曲による前記被走査面での前記第1及び第2の光束の印字位置ずれを低減する制御手段と、
を備えることを特徴とする光走査装置。 - 前記結像光学系の主走査断面内における像面湾曲に基づく、前記第1及び第2の発光点の発光タイミングの補正データが格納される格納手段を更に備え、前記制御手段は、前記補正データに基づいて前記第1及び第2の発光点を制御することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記第1及び第2の発光点の夫々の前記発光タイミングの差が互いに等しい場合に前記結像光学系を通過した前記第1及び第2の光束の夫々によって、前記被走査面の画像領域に前記複数のスポットが形成されるタイミングに基づく、前記第1及び第2の発光点の発光タイミングの補正データが格納される格納手段を更に備え、前記制御手段は、前記補正データに基づいて前記第1及び第2の発光点を制御することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記第1及び第2のスポットを形成する際の前記第1の発光点の発光タイミングの差と、前記第1の光束による複数のスポットのうち前記第1及び第2のスポットとは異なる第5及び第6のスポットを形成する際の前記第1の発光点の発光タイミングの差と、は互いに異なることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記第1の光束による複数のスポットは、第1及び第2のスポット群を含み、
前記第1及び第2のスポット群の夫々において、互いに隣接する2つのスポットを形成する際の前記第1の発光点の発光タイミングの差は一定であり、
前記第1のスポット群において前記第2のスポット群に最も近いスポットを形成する際の前記第1の発光点の発光タイミングと、前記第2のスポット群において前記第1のスポット群に最も近いスポットを形成する際の前記第1の発光点の発光タイミングと、の差は、前記第1のスポット群において互いに隣接する2つのスポットを形成する際の前記第1の発光点の発光タイミングの差、及び前記第2のスポット群において互いに隣接する2つのスポットを形成する際の前記第1の発光点の発光タイミングの差、の夫々とは異なることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光走査装置。 - 前記第1のスポット群において互いに隣接する2つのスポットを形成する際の前記第1の発光点の発光タイミングの差と、前記第2のスポット群において互いに隣接する2つのスポットを形成する際の前記第1の発光点の発光タイミングの差と、は互いに異なることを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。
- 前記第3及び第4のスポットを形成する際の前記第2の発光点の発光タイミングの差と、前記第2の光束による複数のスポットのうち前記第3及び第4のスポットとは異なる第7及び第8のスポットを形成する際の前記第2の発光点の発光タイミングの差と、は互いに異なることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記第2の光束による複数のスポットは、第3及び第4のスポット群を含み、
前記第3及び第4のスポット群の夫々において、互いに隣接する2つのスポットを形成する際の前記第2の発光点の発光タイミングの差は一定であり、
前記第3のスポット群において前記第4のスポット群に最も近いスポットを形成する際の前記第2の発光点の発光タイミングと、前記第4のスポット群において前記第3のスポット群に最も近いスポットを形成する際の前記第2の発光点の発光タイミングと、の差は、前記第3のスポット群において互いに隣接する2つのスポットを形成する際の前記第2の発光点の発光タイミングの差、及び前記第4のスポット群において互いに隣接する2つのスポットを形成する際の前記第2の発光点の発光タイミングの差、の夫々とは異なることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光走査装置。 - 前記第3のスポット群において互いに隣接する2つのスポットを形成する際の前記第2の発光点の発光タイミングの差と、前記第4のスポット群において互いに隣接する2つのスポットを形成する際の前記第2の発光点の発光タイミングの差と、は互いに異なることを特徴とする請求項8に記載の光走査装置。
- 主走査方向及び副走査方向において互いに間隔を空けて配置された、前記第1及び第2の発光点を含む3つ以上の発光点を備え、
前記被走査面上に形成される複数のスポットは、複数のスポット群を含み、
該複数のスポット群の夫々において、スポットを形成する際の前記3つ以上の発光点の夫々の発光タイミングの間隔は一定であり、
前記スポット群毎に前記3つ以上の発光点の発光タイミングを制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光走査装置。 - 前記制御手段は、前記スポット群同士での最も近い2つのスポットを形成する際の前記3つ以上の発光点の夫々の発光タイミングの差と、前記複数のスポット群の夫々における前記3つ以上の発光点の夫々の発光タイミングの間隔と、に基づいて前記3つ以上の発光点の発光タイミングを制御することを特徴とする請求項10に記載の光走査装置。
- 前記第1及び第2の光束を前記偏向器の偏向面に集光する入射光学系と、前記第1及び第2の発光点と前記偏向器との間に配置され、前記第1及び第2の光束の主走査方向における光束幅を規制する絞りと、を備え、
前記絞りから前記偏向面までの距離をL、前記第1及び第2の発光点の主走査方向での間隔をW、前記結像光学系の主走査断面内での焦点距離をffΘ、前記入射光学系の主走査断面内での焦点距離をfcol、主走査断面内での解像度をR、とするとき、
- 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光走査装置と、該光走査装置によって前記被走査面に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を有することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光走査装置と、外部機器から出力されたコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラと、を有することを特徴とする画像形成装置。
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