JPH03284766A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプリンタ、ファクシミリなどのように、レーザ
ビームによって画像を感光体に形成する画像形成装置に
関する。

〔従来の技術〕

近年のレーザプリンタ等においては、複数の画素密度を
選択することが可能なものが開発されているか、良質な
画像を形成するためには選択された画素密度に応じて回
転多面鏡の回転速度およびレーザビームのビーム径を変
更させる必要が生じている。しかも、これらは画像の解
像度が高くなると特に重要なパラメータとなっている。

この内、回転多面鏡の回転速度は、そのスキャナモータ
としてサーボモータなどを使用することにより高精度に
制御できることが知られているが、ビーム径の変更の制
御は誼しく、従来は特開昭６０−６７９２１号公報記載
の装置などにより行われている。この装置は、プリンタ
の光学系レンズとして、成形が容易なプラスチックレン
ズを用いた場合の環境変化によるビーム径の変動を抑制
するために開発されている。すなわち、プラスチックレ
ンズを透過して感光体に走査されるレーザビームの非画
像領域にリニアイメージセンサを設け、このセンサから
の電気あるいは電圧の出力値からビーム径を推定して、
半導体レーザの出力を所定値に制御するようにしたもの
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述した従来の装置では、リニアイメージ
センサの出力値によ′ってレーザビームのビーム径を推
定するものであるため、正確性に欠けると共に、リニア
イメージセンサ自体に特性のばらつきを生じると、ビー
ム径が変動しないにもかかわらず、出力値が変動して、
ビーム径の変動と誤判定するおそれがあり、高解像度の
場合に有効な手段とはなっていない。

一方、これに限らず、回転多面鏡の面倒れ精度を良好に
して、レーザビームの走査精度が向上できることが知ら
れているが、実際の使用中における走査精度はスキャナ
モータの軸受精度などにも影響されるものであり、スキ
ャナモータの軸受が疲労、摩耗等するとレーザビームに
振れを生じている。しかも、このレーザビームの振れは
実際の画像に現われるまでわからず、このレーザビーム
の振れによって副走査方向のドツト間に粗密を生じ、こ
れにより黒ラインあるいは白ラインなどが発生して画質
の著しい低下を招いている。そこで本発明は、このよう
な間Ｕ点を解決することを課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明は、感光体に画像を形
成するため半導体レーザからのレーザビームを反射して
レーザビームを感光体上に走査する回転多面鏡と、前記
レーザビームのビーム径を調整するビーム径制御手段と
、前記回転多面鏡によって走査されるレーザビームが入
射するように感光体への非画像領域に設けられた容量結
合素子を有し、当該容量結合素子へ入射したレーザビー
ムによってビーム径を検出するビーム径検出手段と、画
像に対する画素密度が指定され、前記ビーム径検出手段
からのデータに基いて指定された画素密度に適合するビ
ーム径となるように前記ビーム径制御手段を制御する制
御手段とを備えていることを構成としたものである。

またこの場合、前記ビーム径検出手段は、前記容量結合
素子からの信号に基いてレーザビームの位置を検出する
と共に、この位置データの変動が大きいとき、異常信号
を前記制御手段に出力するように構成することもできる
。

〔作　用〕

このような構成の画像形成装置は、ビーム径検出手段と
して容量結合素子を用いているため、レーザビームによ
って感光した容量結合素子のセルの数によりレーザビー
ムのビーム径を直接に測定することができ、その検出デ
ータは実際のレーザビームのビーム径と等しくなる。従
って、ビーム径制御手段によるビーム径の調整を正確且
つ迅速に行うことかできる。

また、容量結合素子は感光したセルによって、レーザビ
ームの走査位置を検出することができるため、この走査
位置が基準の走査位置から逸脱した場合に、異常と判定
して迅速に対処することができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。第１図ないし第４図は、本発明による画像形成装置の
一実施例を示す図である。

第１図はこの発明を適用した画像形成装置としてのレー
ザプリンタの一例を示す概略側面図である。このレーザ
プリンタは光学ユニット７からのレーザビーム８を、ド
ラム状の感光体２に走査して感光体２表面に画像を形成
するものであり、光学ユニット７内にはスキャナモータ
２６によって回転駆動される回転多面鏡１２が設けられ
て、レーザビーム８を感光体２の主走査方向に走査して
いる。この走査により感光体２表面には画像データに基
いた静電潜像が形成される。符号１はトナーを収容した
現像ユニットであり、感光体２上の静電潜像をトナー像
として顕像化する。顕像化されたトナー像はレジストロ
ール２７から供給される用紙に転写される。符号５はコ
ロナ放電によって、トナー像の用紙への転写を行う転写
チャージャである。トナー像が転写された用紙は分離チ
ャージャ６のコロナ放電によって感光体２と分離された
後、定着器４内に搬送され、定着器４内のローラによる
加熱加圧によって画像の定着が行われる。符号３はクリ
ーニングユニットであり、このクリーニングユニット３
は感光体２上の残留トナーを除去して次の潜像形成に備
えるものである。

第２図は光学ユニット７の内部構造を示す斜視図である
。レーザダイオード（ＬＤ）などの半導体レーザ９から
射出しなレーザビーム８は、コリメートレンズ１０およ
び第１シリンドリカルレンズ１１を透過して、回転多面
鏡１２に達する。回転多面鏡１２はスキャナモータ２６
の駆動によって所定の回転速度で回転しており、この回
転によってレーザビーム８を感光体２の主走査方向に走
査する。この回転多面鏡１２と感光体２との間の光路内
には、ｆθレンズ１３、ミラー１６および第２シリンド
リカルレンズ１７が設けられて、レーザビームを感光体
１２方向に導いている６符号１９は１ライン毎に画像の
書き出し位置を調整する同期検知器であり、感光体２へ
のレーザビームの非画像領域に設けられたミラー１４か
らの反射ビームが入射するようになっている。そして、
このミラー１４の近傍にはレーザビームのビーム径を検
出する容量結合素子（ＣＯＤ）１５か設けられている。

ＣＣＤ１５は感光体２へのレーザビームの非画像領域に
位置しており、感光体２に照射されるレーザビームが入
射することにより、光電変換して、その電荷信号を出力
する。

第３図はこのＣＣＤ１５とレーザビーム８との相関関係
を示す、この例において、そのセル１５ａが縦１列に形
成されたＣＣＤ１５が使用されており、レーザビーム入
射領域のセルたけに電荷が蓄積される。従って、この電
荷信号をカウントすることによりレーザビーム８のビー
ム径を測定することかできる。このようなビーム径の検
出では、ＣＣＤ１５のセル１５ａの大きさがレーザビー
ムのビーム径よりも少なくとも１桁以上小さい場合（す
なわち１０分の１以下）に、精度の良いビーム径の検出
をすることができる。なお、ＣＣＤ１５としては１列タ
イプの他に、マトリックスタイプも使用することかでき
、この場合には演算処理の変更で同様な検出を行うこと
かできる。

第４図は本実施例の制御系を示すブロック図である。Ｃ
ＣＤ１５はＣＣＤドライバ２０によって制御されると共
に、レーザビームの入射によって生じた電荷信号はＣＣ
Ｄドライバ２０を介してデータ処理回路２１に入力され
る。符号２５は半導体レーザ９（第２図参照）を制御す
る光書き込み制御回路であり、ＣＣＤドライバ２０に所
定周波数のクロックパルスＲ３を出力している。符号２
３はビーム径制御回路であり、ビーム径の拡大、縮小の
調整を行って、ビーム径を各画素密度に適合した径とす
る。

このビーム径制御回＃１２３は図示しないビーム径調整
手段を制御することにより、上記調整を行うものであり
、ビーム径調整手段としては、例えばアパーチャの絞り
の大きさを変化させてビーム径を調整したり、スリット
の幅の広狭によってビーム径を調整したり、あるいはレ
ーザビームの出力パワーを制御し、そのパワーの反比例
的にビーム径を調整する等、適宜の手段を用いることが
できる。符号２２はこれらの全体の制御を行うＣＰＵで
ある。

以上の構成において、回転多面鏡１２の回転によって走
査されたレーザビーム８かＣＣＤ　１５に入射すると、
レーザビーム８が入射した部分のセルが電荷を蓄積する
。データ処理回路２１はクロックパルスＲＳに同期して
、この電荷信号を順次、読み出す、そして、タロツクパ
ルスＲ３と同期したクロックで電荷信号がＨｉｇｈとな
っているデータ数をカウントする。かかるカウントデー
タは、実際のレーザビームのビーム径と同一となってい
る。データ処理回路２１は、このデータなＣＰＵ２２に
出力する。一方、ＣＰＵ２２には図示しない外部のホス
トコンピュータ等から画素密度が指定されており、この
画素密度に応じたビーム径情報が設定されている。

ＣＰＵ２２はこのビーム径情報と、データ処理回路２１
から入力された実際のビーム径とを比較し、その結果を
ビーム径制御回路２３に出力する。

ビーム径制御回路２３はこの入力によってビーム径の拡
大、縮小を行って、指定された画素密度に適合したビー
ム径に調整する。これにより画素密度に適合したビーム
径の調整を正確に行うことができ、高解像度の場合にも
良好に対応することができる。なお、上記作動において
、ＣＣＤ１５により検出されたビーム径のデータは画素
密度が変更された時点でのビーム径の切替りの確認のた
めのデータとして活用することができる。

以上に加えて、本発明ではＣＣＤ１５からのデータによ
りレーザビームの異常を検出することができる。第４図
中、符号２４はこの異常を検出した場合に、その旨をオ
ペレータに可視表示するオペレーションパネルである。

このような検出は、ＣＣＤ１５からデータ処理回路２１
に入力される最初のＨｉｇｈレベルの電荷信号をラッチ
しておくことにより行うことができる。

最初にＨｉｇｈレベルとなる電荷信号の数は、ＣＣＤ１
５の上端（または下端）からレーザビームの上端（また
は下ｔ４Ａ）までの位置情報であり、データ処理回路２
１はこの位置情報をラッチして、ＣＣＤ１５からのサン
プルデータ毎にラッチしながら比較し、位置情報が大き
く変動した場合に異常信号をＣＰＵ２２に出力する。

かかる位置情報の極端な変動は、レーザビームの振れで
あり、経験的には、スキャナモータ軸等の異常の場合な
どに生じる。この異常信号の入力により、ＣＰＵ２２は
プリント作動を停止すると共に、オペレーションパネル
２４に指令して、光学系のメンテナンス表示を行うよう
にしても良い。

これにより、異常時の対応を迅速に行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、レーザビームのビ
ーム径検出を容量結合素子により行うため、実際のビー
ム径と同一のデータを得ることができ、これにより精度
の良好なビーム径のコントロールを行うことができる。

また、ビームの走査位置情報も得ることができるため、
レーザビームの振れを生じる異常の検出も迅速に行うこ
とができる。

２・・・・・・感光体、　　　　８・・・・・・レーザ
ビーム、９・・・・・・半導体レーザ、　１２・・・・
・・回転多面鏡、１５・・・・・・ＣＣＤ　（容量結合
素子、ビーム径検出手段）、 ２１・・・・・・データ処理回路（ビーム径検出手段）
、２２・・・・・・ＣＰＵ（制御手段）、２３・・・・
・・ビーム径制御回路（ビーム径制御手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体に画像を形成するため半導体レーザからの
   レーザビームを反射してレーザビームを感光体上に走査
   する回転多面鏡と、前記レーザビームのビーム径を調整
   するビーム径制御手段と、前記回転多面鏡によって走査
   されるレーザビームが入射するように感光体への非画像
   領域に設けられた容量結合素子を有し、当該容量結合素
   子へ入射したレーザビームによってビーム径を検出する
   ビーム径検出手段と、画像に対する画素密度が指定され
   、前記ビーム径検出手段からのデータに基いて指定され
   た画素密度に適合するビーム径となるように前記ビーム
   径制御手段を制御する制御手段とを備えていることを特
   徴とする画像形成装置。
2. （２）前記ビーム径検出手段は、前記容量結合素子から
   の信号に基いてレーザビームの位置を検出すると共に、
   この位置データの変動が大きいときは異常信号を前記制
   御手段に出力するように構成されていることを特徴とす
   る請求項第（１）項記載の画像形成装置。