(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号発生手段より出力される画像信号に応じて複数の光ビームの各々を変調する変調手段と、
前記複数の光ビームからなる光ビーム群を、該複数の光ビームが主走査方向及び副走査方向に対して斜めにずれた様態で感光体上に走査する走査手段と、
前記走査手段により走査される光ビーム群を所定位置で検出して検出パルス列を出力するビーム検出手段と、
前記検出パルス列から基準時間を定める単一パルスを形成する整形手段と、
前記検出パルスの時間間隔を計測し、該計測結果に基づいて前記単一パルスから画像信号出力までの時間を調整する時間調整手段と、
前記単一パルスの周期を計測し、該計測結果に基づいて前記走査手段の走査周期を制御する走査制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記走査手段は回転駆動手段を含み、
前記走査制御手段は、前記単一パルスの周期と基準周期との比較結果に応じて前記回転駆動手段の回転周波数を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記光ビームにより感光体上に形成される静電潜像を可視像に変換する現像手段と、
前記可視像を紙葉体に転写する転写手段とを更に有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレーザビームにより画像を記録する画像形成装置及びこれを備えたプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速印字と高解像度の特徴を有するレーザビームプリンタが広く利用されるようになってきている。このレーザビームプリンタの画像記録用光源として半導体レーザアレーが注目されており、その半導体レーザアレーの特徴は以下のようになる。
【０００３】
（１）複数のレーザビームによる走査線を同時に記録することができるので、高速印字が可能であり、そのためレーザビームを走査させる回転多面鏡の回転速度を遅くすることができる。
【０００４】
（２）各レーザビームの変調周波数を低くすることができ、そのデジタル変調回路を動作させやすくすることができる。
【０００５】
（３）半導体レーザパワーを低く抑えることができるので、レーザの寿命が長くなる。
【０００６】
半導体レーザアレーを超高解像度レーザビームプリンタに用いる場合には、その半導体レーザアレーのピッチ（隣り合う半導体アレーの間隔）を非常に短くする必要がある。
【０００７】
しかしながら、レーザ半導体レーザアレーのピッチを非常に短くすると、その隣接しあうレーザ間の熱干渉が大きくなり、各レーザの光強度が安定しなくなる問題がある。
【０００８】
この隣接しあうレーザ間の熱干渉の問題を避ける方法として、半導体レーザアレーを走査面に対して斜めに傾ける方法がある。その説明図を図８と図９に示す。
【０００９】
図８において、１０１は半導体レーザアレー、１０２は半導体レーザアレー１０１から出力された複数のレーザビームを集光させるコリメータレンズ、１０３はコリメータレンズ１０２を通過したレーザビームに感光体ドラム１０５上を走査させるための回転多面鏡、１０４は回転多面鏡１０３で反射されたレーザビームを回転する感光体ドラム１０５上で集光させ、感光体ドラム１０５上での走査ビーム速度を均一化させる走査レンズ、１０６は走査レンズ１０４を通過した走査レーザビームの走査面上に配置された反射ミラー、１０８は反射ミラー１０６で反射されたレーザビームを検出するビーム検出器、１０９はビーム検出器９と反射ミラー１０６の間に設けられた遮光板であり、走査レーザビームの走査開始基準を決めるために設けられたものである。
【００１０】
図８における半導体レーザアレー１から出力されるレーザビームの本数は４本である。図８において、それらのレーザビームにはＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の符号が付記されている。それらＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４のレーザビーム群が回転多面鏡３に対して斜めに入射するように、半導体レーザアレー１は傾いて配置される。このとき感光体ドラム５上の走査レーザビームは図９のようになる。
【００１１】
図９に示すように、半導体レーザアレー１が斜めに配置されることによって、半導体レーザアレー１から出力される４本のレーザビームは走査方向に沿って互いに時間的にシフトした形で感光体ドラム５上を走査する。
【００１２】
この走査方向のビーム群の時間差を補正するように半導体レーザアレー１を駆動するレーザ変調回路を制御すれば、感光体ドラム５上でビーム間の画像ずれがない正常なレーザ走査画像が形成される。
【００１３】
レーザビーム群が斜めに配置されることによって、感光体ドラム５の回転方向における見かけ上のレーザビーム群のピッチは短くなる。
【００１４】
したがって半導体レーザアレー１の傾き角しだいで、前述の見かけ上のレーザビーム群のピッチは短くなり、高解像度レーザビームプリンタを形成することができる。また半導体レーザアレーのピッチを広げ、その熱干渉を避けることもできるようになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この半導体レーザアレーを斜めに傾ける技術では、感光体ドラム上５での見かけ上のピッチを精度よく所望の値にあわせるためには、半導体レーザアレーを高い精度の傾き角で固定する機械的な機構が必要となる。特に超高解像度を達成するべく、感光体ドラム５上で挟ピッチにしようとすると、半導体レーザアレーの傾き角を大きくとる必要がある。また、半導体レーザアレー自身のピッチを精度良く所望の値にあわせることが難しいので、同じく各レーザビームの走査方向及び感光体ドラム５の回転方向に沿った画像上のずれが生じてしまう場合があった。
【００１６】
また複数の走査レーザビームを単一のビーム検出器でビームを検出しようとすると、レーザアレー１の１回のレーザ走査毎にビーム検出器９で複数の検出パルスが発生してしまう。ビーム検出器９で出力される信号をもとに、回転多面鏡３の回転速度を安定化させる場合には、複数個の検出パルスが出力されてしまうので、その回転速度を安定化させることが困難であった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像形成装置は、画像信号発生手段より出力される画像信号に応じて複数の光ビームの各々を変調する変調手段と、前記複数の光ビームからなる光ビーム群を、該複数の光ビームが主走査方向及び副走査方向に対して斜めにずれた様態で感光体上に走査する走査手段と、前記走査手段により走査される光ビーム群を所定位置で検出して検出パルス列を出力するビーム検出手段と、前記検出パルス列から基準時間を定める単一パルスを形成する整形手段と、前記検出パルスの時間間隔を計測し、該計測結果に基づいて前記単一パルスから画像信号出力までの時間を調整する時間調整手段と、前記単一パルスの周期を計測し、該計測結果に基づいて前記走査手段の走査周期を制御する走査制御手段を有することを特徴とする。
【００１８】
上記の画像形成装置において、前記走査手段は回転駆動手段を含み、前記走査制御手段は、前記単一パルスの周期と基準周期との比較結果に応じて前記回転駆動手段の回転周波数を制御してもよい。
【００１９】
上記の画像形成装置は、前記光ビームにより感光体上に形成される静電潜像を可視像に変換する現像手段と、前記可視像を紙葉体に転写する転写手段とを更に有していてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は、本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態を示すためのブロック図である。１は、複数個の半導体レーザを一列に配置した半導体レーザアレーで、これらの半導体レーザのなす列は後述する回転多面鏡の回転方向に対し斜めになっている。なお、本実施形態ではレーザアレーのビーム数はｎを３として３本として説明する。２は、半導体レーザアレー１からの出射光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を平行ビームにするコリメータレンズである。出射光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は図にはない結像レンズにより感光材ドラム５に結像する。３は平行ビームとなった出射光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を感光材ドラム５上に走査させる回転多面鏡である。４は、回転多面鏡３を回転させるためのモータ制御回路である。６は、感光材ドラム５を帯電させるための帯電器である。７は、感光材ドラム５上にビーム走査により形成された静電潜像を、トナーによって現像化するための現像器である。８は、現像器７によって顕像化されたトナー像を紙面上に転写するための転写器である。９は、ビームの走査面上の走査基準位置に配置され、走査ビームを検出するためのビーム検出器である。ビーム検出器は例えば、感光体ドラム５に隣接して配置される。１０は、ビーム検出器９からの出力を増幅し、ビームを検出していないときのレベルとビームを検出したときのピーク値との間に定められた閾値と比較することでパルス信号を出力するビーム検出回路である。１１は、ビーム検出回路１０からのビーム検出出力パルス列のパルス間隔を計測するためのパルス間隔計測回路である。１２は、ビーム検出回路１０からの出力パルス列から先頭のパルスを検出し単一パルスに整形するパルス整形回路である。１３は、パルス間隔計測回路１１からのパルス間隔計測結果をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路である。１４はＣＰＵである。ＣＰＵ１４の動作については後述する。１５，１６，１７は、パルス整形回路１２のパルス出力とＣＰＵ１４の出力を入力し、感光材ドラム５上に形成される各々のビームに対応した画像がお互いにずれないように、パルス整形回路１２のパルスが立ち上がってからそれぞれの画像が生成されはじめるまでの遅延量を調整するための画像開始タイミング調整回路である。１８，１９，２０は、不図示の画像信号を入力し、画像開始タイミング調整回路１５，１６，１７により感光材ドラム５上を走査するビームの画像開始タイミングが調整された画像信号を発生させる画像信号発生回路である。２１，２２，２３は各画像信号で半導体レーザアレーを駆動する電流を変調して結果的にレーザ光を変調する光変調回路である。
【００２４】
なお、パルス整形回路１２はパルス間隔計測回路１１の出力を利用しても良い。また、パルス整形回路１２はビーム検出回路１０の出力パルス列から基準時間を表す単一パルスを出力すれば良く、立ち上がりが先頭のパルスの立ち上がりと一致していなくても良い。
【００２５】
以上のように構成された本実施形態に係る画像形成装置においては、次に述べる方法により半導体レーザアレーの取り付け角度誤差やピッチ誤差による走査方向の画像のずれを補正し、ビーム間のピッチずれのない画像を形成する。
【００２６】
図４に示すようにビームスポット１、ビームスポット２、ビームスポット３は回転多面鏡３の回転方向に対し互いに斜めに配置されており、ラインピッチＬｐ１が所望のピッチとなるようにあらかじめ調整されている。各ビーム間のピッチをＢｐ１として、走査方向と各ビームを結ぶ線が成す角度をθ１とする。走査方向に沿った各ビームの間隔をＢｐ１′とする。間隔Ｂｐ１′は、図６に示すような、ビーム検出回路１０の第１レーザによる出力パルスと第２レーザによる出力パルスとの時間間隔ｔ１、及び第２レーザによる出力パルスと第３レーザによる出力パルスとの時間間隔ｔ１と対応する。
【００２７】
次に、図５に示すように各ビーム間のピッチがＢｐ２＜Ｂｐ１となるような半導体レーザアレーを使用する場合、ラインピッチＬｐ１が所望のピッチとなるようにあらかじめ調整することで、走査方向と各ビームを結ぶ線が成す角度θ２がθ１よりも大きくなる。このときの走査方向に沿った各ビームの間隔をＢｐ２′とする。間隔Ｂｐ２′は、図７に示すような、ビーム検出回路１０の第１レーザによる出力パルスと第２レーザによる出力パルスの時間間隔ｔ２、及び第２レーザによる出力パルスと第３レーザによる出力パルスの時間間隔ｔ２と対応する。つまり、距離Ｂｐ１′と距離Ｂｐ２′との差ΔＢｐ１２（図５に図示）、及び距離２×Ｂｐ１′と距離２×Ｂｐ２′との差ΔＢｐ２３（図５に図示）とにより、図７における第１レーザによる出力パルスと第２レーザによる出力パルスの時間間隔誤差Δｔ１２、及び第２レーザによる出力パルスと第３レーザによる出力パルスの時間間隔誤差Δｔ２３が発生する。ΔＢｐ１２とΔＢｐ２３は、走査方向のピッチのずれであり、これによりビーム間の画像がずれる。ビーム検出回路１０から出力されるビーム検出出力パルス列はパルス間隔計測回路１１において計測され、パルス間隔は電圧に変換され、Ａ／Ｄ変換回路１３においてこの電圧がデジタル値に変換される。ＣＰＵ１４はＡ／Ｄ変換回路１３からの入力値に応じて、Δｔ１２とΔｔ２３がゼロになるように各々の画像開始タイミングを補正するための遅延データを画像開始タイミング調整回路１５〜１７に出力する。画像開始タイミング調整回路１５，１６，１７はパルス整形回路１２で生成される先頭のパルスを検出した単一パルスをＣＰＵ１４が出力する遅延時間だけ遅らせ、各半導体レーザに対応した画像信号発生回路１８，１９，２０へ画像開始タイミングを出力する。そして、画像信号発生回路１８，１９，２０と各半導体レーザに対応した光変調回路２１，２２，２３を介して、半導体レーザアレー１の各々の半導体レーザ素子からタイミングが補正された画像信号で変調されたビームが発射される。このようにして、半導体レーザアレーの取り付け角度誤差や半導体レーザアレーのピッチずれによる走査方向のピッチずれを補正して、ビーム間の画像の走査方向のずれが無い全体画像を得ることができる。
【００２８】
なお、この実施形態では、ビームの数が３本の場合について説明したが、これに限定される訳ではなく、２本以上であれば何本でも良いことは勿論である。また、走査方向と各ビームを結ぶ線が成す角度がθ２＞θ１の場合について説明したが、θ２＜θ１の場合も同じである。
【００２９】
［実施形態２］
図２は本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態を示すためのブロック図である。これは、実施形態１の画像形成装置にパルス間隔記憶回路２４を追加したものである。実施形態１でパルス間隔計測回路１１において計測されたパルス間隔データはＡ／Ｄ変換回路１３を介してＣＰＵ１４へ取り込まれるが、パルス間隔計測回路１１での計測誤差、Ａ／Ｄ変換回路１３における量子化誤差も画像開始タイミング補正値に含まれてしまう。そこでＣＰＵ１４へ取り込まれた複数回のビーム走査のパルス間隔データの平均値をパルス間隔記憶回路２４に記憶し、この平均値に従いＣＰＵ１４は画像開始タイミング調整回路１５，１６，１７へ各半導体レーザに対応した遅延データを出力する。
【００３０】
［実施形態３］
図３は本発明に係る画像形成装置の第３の実施形態を示すためのブロック図である。これは、実施形態１の画像形成装置に点線で囲んだ部分を追加したものである。２５は、パルス整形回路１２から出力される単一パルスの周期を計測する周期計測回路であり、２６は、周期計測回路２５で使用するクロックである。２７は、周期計測回路２５からの周期データとあらかじめ理論的に設定された基準値２８の値を比較し、その差分データを出力する比較回路である。２９は、比較回路２７の差分データをＤ／Ａ変換してモータ制御回路４へ出力するＤ／Ａ変換回路である。
【００３１】
ビーム検出回路１０からのパルス列にはパルスが密な状態と、パルスが粗な状態が混在する。このパルス列はパルス整形回路１２において単一パルスに整形される。そこでパルス整形回路１２の出力の周期を周期計測回路２５において計測し、あらかじめ理論的に設定された基準周期を保持する基準周期保持回路２８の出力と比較回路２７で比較する。この結果、基準周期に比べ周期計測回路２５において計測された周期が長い場合にはＤ／Ａ変換回路２９を介してモータ制御回路４に回転数を上げる信号を出力し、逆に基準値に比べ周期計測回路２５において計測された周期が短い場合にはＤ／Ａ変換回路２９を介してモータ制御回路４に回転数を下げる信号を出力することによって、常にビームの走査周期が基準値に等しくなるようにモータを制御することができる。
【００３２】
以上説明したように、ビーム検出器から出力されるビーム間距離に対応したパルス間隔を計測し、その計測値に応じて画像生成開始タイミングを変化させることにより、半導体レーザアレーの走査方向のピッチずれを補正し、各々のビームが形成した画像が走査方向にずれていない高品位な全体画像を形成することができる。
また、複数回のビーム走査のパルス間隔の平均値を記憶素子に格納し、記憶素子に格納されたデータにしたがって画像生成開始タイミングを変化させることにより、パルス間隔の計測誤差やＡ／Ｄ変換器の量子化誤差の影響のない、より一層正確なピッチずれ補正をして、各々のビームが形成した画像が走査方向にずれていない、より一層高品位な全体画像を形成することができる。
更に、１ビーム群ごとに１パルス発生するように単一化されたビーム検出回路出力の周期を計測する周期計測手段を備え、周期計測手段出力と基準周期とを比較し、計測周期が基準周期と等しくなるようにモータ回転数を補正することにより、半導体レーザアレーを使用する場合であっても、ビーム検出手段から出力される信号をもとに回転多面鏡の回転速度を安定化して、ビームの走査速度を安定化することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、各々の光ビームにより形成される画像の、主走査位置を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一の実施形態における画像形成装置の構成図である。
【図２】本発明による第二の実施形態における画像形成装置の構成図である。
【図３】本発明による第三の実施形態における画像形成装置の構成図である。
【図４】走査方向に沿ったビーム間隔の影響を説明する図である。
【図５】走査方向に沿ったビーム間隔の影響を説明する第２の図である。
【図６】図４におけるビーム検出出力パルスへのタイミングを説明する図である。
【図７】図４、図５におけるビーム検出出力パルスへのタイミングを説明する図である。
【図８】従来例における半導体レーザアレーを用いた画像形成装置を説明する図である。
【図９】図８におけるレーザスポットの走査を説明する図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザアレー
２  コリメータレンズ
３  回転多面鏡
４  モータ制御回路
５  感光体ドラム
９  ビーム検出器
１０  ビーム検出回路
１１  パルス間隔計測回路
１２  パルス整形回路
１３  Ａ／Ｄ変換回路
１４  ＣＰＵ
１５〜１７  画像開始タイミング調整回路
１８〜２０  画像信号発生回路
２１〜２３  光変調回路
２４  パルス間隔記憶回路
２５  周期計測回路
２７  比較回路
２８  基準周期保持回路
２９  Ｄ／Ａ変換回路
１０４  走査レンズ
１０６  反射ミラー
１０９  遮光板
Ｌ１〜Ｌ４  レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003576745.tif 000008
【図８】
0003576745.tif 000009
【図９】
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