(57)【要約】【課題】  レーザ書き込み系において、書き出し位置を検知する場合、同期検知用に使っている同期センサとして安価で位置検出可能な同期検知センサを用い、有効画像域両端にそれぞれ１つ以上光路長が同じになるように配置し、それぞれのセンサ検知にしたがって１ラインごとに位置補正を行うことができる低価格な構成で、しかも高精度な調整作業を不要にするとともに、所望の書き込み精度を得ることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  光源１６から出射されたレーザ光を主走査方向に偏向走査し、この走査されたレーザ光を感光体ドラム１０面に導く光学系１２、１３、１４を備えた画像形成装置において、光学系１２、１３、１４の走査同期と走査位置を同時に検知可能な２つ以上の走査位置検知手段１９ａ、１９ｂを備え、前記走査位置検知手段１９ａ、１９ｂの検知信号にしたがってレーザ書き込み位置を補正する補正手段３０ａ、３０ｂを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されたレーザ光を主走査方向に偏向走査し、この走査されたレーザ光を感光体ドラム面に導く光学系を備えた画像形成装置において、光学系の走査同期と走査位置を同時に検知可能な複数の走査位置検知手段と、前記複数の走査位置検知手段の検知信号にしたがってレーザ書き込み位置を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記走査位置検知手段の検知信号にしたがって前記光源のレーザ走査位置を補正できる光源傾き調整手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記光源を複数備えた光源ユニットを有し、前記走査位置検知手段の検知信号にしたがって副走査方向のビームピッチを調整するビームピッチ調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記走査位置検知手段の検知信号にしたがって倍率を調整するための画素クロックを調整する画素クロック調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ書き込み系により、光源（ＬＤ）からのレーザ光により感光体に結像しながら走査して画像形成を行うレーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来では、レーザ書き込みに関する各パラメータの調整を、最小限の構成で自動的に行えるようにし、高精度な調整作業を不要にするとともに、所望の書き込み精度を得る技術が提案されている（例えば特許文献１および２参照）。
特許文献１において、画像形成装置はＬＤユニットから出射されたレーザ光を主走査方向に偏向走査し、走査されたレーザ光を折り返しミラーにより感光体ドラム面に導く光学系を備えている。
そのさい、感光体ドラムにおける有効印字幅の両外側に、副走査方向に受光素子を複数配列した受光手段が、それぞれ平行に配置され、折り返しミラーを介して結像されるレーザ光の走査位置を検知する走査位置検知板と、走査位置検知板の検知信号にしたがってレーザ書き込みパラメータを補正する補正手段とを備えることを開示している。
図６は従来における画像形成装置のレーザ書き込み系の構成を示す概略図である。図６の構成において、静電潜像が形成される感光体ドラム１０に、所定の速度で高速回転するポリゴンスキャナ１１、正多角形を成し、その側面に反射面を有するポリゴンミラー１２からのレーザ光が照射される。
このさい、レーザ光はポリゴンミラー１２で偏向された等角速度のレーザ光を感光体ドラム１０上で等速走査（等ピッチ走査）させるように光学補正するｆθレンズ１３、レーザ光を感光体ドラム１０に折り返すための折り返しミラー１４、光学系内部へのトナーなどの侵入を防止するための防塵ガラス１５を介して感光体ドラム１０上に照射される。
ＬＤ（レーザダイオード）などが収容されたＬＤユニット１６の前方にはＬＤから出射されたレーザ光を補正するシリンダレンズ１７が設けられ、有効書き込み外には同期検知ミラー１８が設けられ、この同期検知ミラー１８からのレーザ光を入射して制御板に導く同期検知ファイバ１９が設けられる。
ＬＤユニット１６はこのＬＤユニット１６に対するパルス幅変調信号を送るＰＷＭ制御板２０に接続されている。同期検知ファイバ１９は装置全体を制御するメイン制御板２２に接続されている。そしてこのメイン制御板２２には、上記ＰＷＭ制御板２０とポリゴン制御板２１が、また画像データに対する各種の画像処理を施す画像処理部２３が接続されている。
このようなレーザ書き込み系を用いた画像形成装置において、ＬＤユニット１６から出射されたレーザ光はシリンダレンズ１７によりビーム整形され、ポリゴンスキャナ１１によって回転されているポリゴンミラー１２で偏向走査され、単一あるいは複数のｆθレンズ１３を通過する。ｆθレンズ１３を通過したレーザ光は折り返しミラー１４、防塵ガラス１５を経て感光体ドラム１０上に結像される。
【０００３】
しかしながら、上記に示されるような従来のレーザ書き込み系を用いた画像形成装置においては、以下のような問題点があった。すなわち、感光体ドラム１０へ光ビームを走査する前に、同期検知ミラー１８、同期検知ファイバ１９によって受光する。
その受光タイミングを基準として或る決められた時間後から書き込み開始を行い、さらに、記録紙に対して歪みやずれ、傾きのない画像を得るために、感光体ドラム１０に対するレーザ光の書き込みを高精度に走査する必要がある。
このため、これら機能部品およびユニットそれぞれの部品精度、組み立て精度、位置精度を高精度にする必要がある。ところが、もし画像に歪みが生じた場合、部品の交換あるいは人手による調整を行うなどして修復が必要となるため、結果としてコストアップを招き、調整における作業者の負担、タクトタイムの増加などを招来させる要因となっている。
また、走査位置のバラツキ（振動による局部的なバラツキも含む）など機器によっては一定の走査位置が得られない場合、個別に調整の必要性が生じ作業効率を阻害するばかりか、市場においては、振動や経時の光軸位置変化による品質の劣化も見込まれる。
さらに、複数の光源（ＬＤユニット１６）を有する、いわゆるマルチビームの画像形成装置の場合、所定の画素密度を得るためには、副走査方向のビームピッチを高精度に調整する必要がある。
【特許文献１】特開２００２−６７３８８公報
【特許文献２】特開平１１−２１２００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、画像の高画質化、高密度化の要求に伴い、主／副走査方向ともに４００ｄｐｉ、６００ｄｐｉといった画素密度が主流になり、最近では１２００ｄｐｉの装置も開発されている。
このような高い画素密度になるにしたがって副走査方向のビームピッチも当然小さくなり、６００ｄｐｉで４３μｍ、１２００ｄｐｉで２２μｍの間隔での調整を行っている。
また、光源として用いられる半導体レーザ（ＬＤ）は、温度により波長が変動しやすい特性があり、さらに振動や光源部の経時的な位置の変動などにより、その都度調整を必要としていた。
さらに、例えば温湿度の変化に起因する記録紙の伸び縮み、あるいは走査レンズの取付位置のずれ、部品の精度不良などにより、本来必要とした走査線の長さに対し、得られた画像が伸びたり縮んだりする。
走査線の長さは、光源を点灯させる画素クロックに依存しているが、部品不良あるいは組み付け不良によって本来必要としていた適切な走査線長さが得られない場合、所定の走査線長さを得るために、強制的に画素クロックを変化させるなど、その都度補正する必要があった。
【０００５】
また、画像の傾き補正、複数の光源を有するときの副走査ビームピッチの調整、および倍率補正においていかなる場合においても印字された画像によって適宜調整する必要があり、そのため、調整に伴う作業者の負担、タクトタイムの増加を招来させていた。また、調整作業に伴い機器の構成も複雑かつ大型化し、それにしたがってコストアップや作業を複雑にしている。
このような問題を解決するために、特許文献１の開示では、感光体ドラムにおける有効印字幅の両外側に、副走査方向に受光素子を複数配列した受光手段が、平行に配置され、折り返しミラーを介して結像されるレーザ光の走査位置を検知する走査位置検知板と、走査位置検知板の検知信号にしたがってレーザ書き込みパラメータを補正する補正手段とを備えることを提案している
しかしながら、走査位置のみ検知するための高価なセンサ（例えば、ＣＣＤ）を必要とするため、非常にコストが掛かってしまった。さらに、主走査位置検知に複数のセンサを用いる場合、センサを有効印字幅の両端に精度良く並べるのは非常に困難であった。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、レーザ書き込み系において、書き出し位置を検知する場合、同期検知用に使っている同期センサとして安価で位置検出可能な同期検知センサを用い、有効画像域両端にそれぞれ１つ以上光路長が同じになるように配置し、それぞれのセンサ検知にしたがって１ラインごとに位置補正を行うことができる低価格な構成で、しかも高精度な調整作業を不要にするとともに、所望の書き込み精度を得ることができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光源から出射されたレーザ光を主走査方向に偏向走査し、この走査されたレーザ光を感光体ドラム面に導く光学系を備えた画像形成装置において、光学系の走査同期と走査位置を同時に検知可能な複数の走査位置検知手段と、前記複数の走査位置検知手段の検知信号にしたがってレーザ書き込み位置を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記走査位置検知手段の検知信号にしたがって前記光源のレーザ走査位置を補正できる光源傾き調整手段を備えたことを特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記光源を複数備えた光源ユニットを有し、前記走査位置検知手段の検知信号にしたがって副走査方向のビームピッチを調整するビームピッチ調整手段をさらに備えたことを特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、前記走査位置検知手段の検知信号にしたがって倍率を調整するための画素クロックを調整する画素クロック調整手段をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、有効画像域の両端部にある受光素子である同期検知と位置検知を同時にできる走査位置検知手段が、書き込み位置を検出し、両端部それぞれにおける画像位置ずれを算出し、それらの値にしたがって主走査方向の書き出し位置やビームピッチ、倍率といった特性を補正するため、レーザ書き込みに関する各パラメータの調整を、低コストの構成で自動的に補正することができ、高精度な調整作業を不要にするとともに、所望の書き込み精度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
図１は本発明の実施の形態にかかる画像形成装置のレーザ書き込み系の構成を示す説明図である。
このレーザ書き込み系は、先に図６で説明した従来のレーザ書き込み系に対し、同じ機能を有する部品については同一符号を用いている。
ＬＤユニット１６から出射されたレーザ光はポリゴンミラー１２の回転により主走査方向に偏向走査され、ｆθレンズ１３、折り返しミラー１４によって反射された後、感光体ドラム１０上に結像する構成となっている。
この構成の特徴は、折り返しミラー１４の反射後の両端にある反射ミラー１８と、さらにその後にある同期検知と位置検査を兼ねたセンサ１９ａ、１９ｂを備えている点と、走査線位置を補正する補正手段に圧電素子３０ａ、３０ｂを使用している点である。
図２は同期検知と走査位置検知を兼ねたセンサの構成を示す概略回路図である。図２においては、従来のレーザ書き込み系に対し、同期検知機構と位置検知機構を同時に行い、光源（ＬＤ）を傾けることができる部分が異なっている。
図２の同期検知と走査位置検知を兼ねたセンサ１９ａ、１９ｂは主走査方向の信号と副走査方向の位置を検知することができる構造になっているが、ここでは詳細説明を省略する（特許文献２参照）。
センサ１９ａ、１９ｂから主走査同期信号と副走査位置の信号が出力されると、増幅器３１により信号レベルの統一化が行われる。その後、同期、位置信号処理部３２、演算部およびメモリ部３３を経由して、圧電素子３０ａ、３０ｂに印加するための電圧信号に変更される。
その信号は増幅器３４により信号レベルを整えられ、圧電素子３０ａ、３０ｂに印加され、圧電素子３０ａ、３０ｂは印加電圧に応じて、伸縮幅変化し、光源（ＬＤ）を傾けることができる構成になっている。
【０００９】
図３は光源の傾き調整機構を説明する概略図である。図３のように構成された光源１６の傾き調整機構では、光源１６の取り付け面と書き込みユニット本体部との間の上下に圧電素子３０ａ、３０ｂが配置されている。
この上側の圧電素子３０ａが伸び、下側の圧電素子３０ｂが縮むと、光軸（走査線）は上側に傾き、また、上側の圧電素子３０ａが縮み、下側の圧電素子３０ｂが伸びると、光軸（走査線）は下側に傾く。この機構により、光軸（走査線）の位置を補正することができる。
図４は光源（ＬＤ）を複数備えた場合の光源の傾き調整機構の構成を示す説明図である。光源４０、光源４１と書き込みユニット取り付け面との間には図３と同様に圧電素子４２、圧電素子４３が各光源の取り付け面の上下に配置されている。
かかる圧電素子４２、４３の配置によって、それぞれの光源４０、４１の光軸（走査線）の位置を独立に補正できるので、結果的にビーム間ピッチの調整がなされることになる。
【００１０】
図５は、これまで説明してきたレーザ書き込み系の一連の動作を示すフローチャートである。
まず、画像形成前にレーザ光を出射しポリゴンミラー１２によりレーザ光を走査して、同期検知センサと位置検知を兼ねたセンサ１９ａ、１９ｂからの信号を検出して、この信号から、ビーム位置と倍率を計測し、画素クロックを決定する（Ｓ１１）。
次に圧電素子３０ａ、３０ｂへ徐々に電圧を印加していき、そのときのビーム位置の信号から、圧電センサ印加電圧とビーム位置の関係式を同期・位置信号処理部３２、演算部およびメモリ部３３にて算出する。これが、理想位置からずれていたときに補正するための変化分を算出可能となる（Ｓ１２）。
これ以降画像形成時に行われるが、同期センサ１９ａで走査線の副走査位置を計測して補正値を算出する（Ｓ１３）。有効画像データが走査される前に、圧電素子３０ａ、３０ｂに最適な電圧を印加する（Ｓ１４）。
さらに、同期センサ１９ｂでも走査線の副走査位置を計測し、ここでは補正値を確認し、ずれていたら補正する（Ｓ１５）。また、このとき、同期センサ１９ａ、１９ｂの時間差から、画素クロックが正しいかどうか確認し、ずれていたら補正する（Ｓ１６）。画像形成中は、このステップＳ３〜Ｓ６を繰り返す（Ｓ１７）。
以上のように、本発明の目的を達成するために、光源１６から出射されたレーザ光を主走査方向に偏向走査し、該走査されたレーザ光を感光体ドラム１０面に導く光学系を備え、特許文献２のような安価な同期検知センサを有効画像域の両端にそれぞれ１つ以上備える。
このセンサ１９ａ、１９ｂにより主走査位置と副走査位置をそれぞれ検出できる手段と、前記検出手段により得られた走査位置にしたがってＬＤユニットを傾け、最適位置に補正をおこなうことができる機構を備えている。
【００１１】
この発明によれば、有効画像両端に走査位置検出手段により、走査ラインごとにＬＤの位置を補正することができるため、常に理想の位置に画像データを走査することが可能となり、画像品質を向上することができる。また、単純で安価な同期センサを用いているので、システムの構成もシンプルとなり、安価な装置を提供できる。
また、ＬＤユニット（光源）１６を傾ける手段として圧電素子３０ａ、３０ｂを用いている。この圧電素子３０ａ、３０ｂは電圧を印加することにより伸縮する特性を持っており、この圧電素子３０ａ、３０ｂはＬＤユニット１６の取り付け面の上下に取り付けられる。
この発明によれば、ＬＤユニット１６の取り付け面にある圧電素子３０ａ、３０ｂに電圧を印加することにより、ＬＤユニット１６の取り付け面の上下にある圧電素子３０ａ、３０ｂの伸縮量を自由に変えることができ、ＬＤユニット１６を上下方向に傾けることができるので、結果的に書き込みの副走査線の位置を理想位置に補正することができる。
実際の位置補正方法と傾き補正量を決めるための流れは次のようになる。まず、印字開始前に光源を点灯させ、圧電素子への印加電圧をリニアに変化させながら、主走査スキャンを行う。
このとき、同時に有効画像両端にある２つの同期検知センサ１９ａ、１９ｂにて、ビームの副走査位置を検出する。その後、圧電素子３０ａ、３０ｂに加えた電圧とビームの副走査位置の関係式を装置内にあるメモリに格納する。
この式から、走査線の理想線に対するずれに対しての位置補正量を算出することができる。次に、実際に画像を感光体面上に書き込むときに、１ラインずつ副走査位置を以下の手順で補正する。
走査前に或る同期検知センサ１９ａ、１９ｂで検知した位置が理想位置と比較してずれている場合に、有効画像データが開始する前に光源１６の傾きを補正している圧電素子３０ａ、３０ｂに電圧を加えて副走査の位置を補正する。
また、有効画像データ書き込み中に外からに振動によりライン副走査位置がずれることも考えられるため、走査後に或る同期検知センサ１９ａ、１９ｂでも同様に理想位置に対してずれているかを確認し、ずれている場合は最適になるように圧電素子３０ａ、３０ｂに電圧を印加して補正する。
さらに、その次のラインの同期検知センサ１９ａ、１９ｂでの副装置位置も理想位置に対してすれているかどうかを確認し、ずれている場合は最適になるように補正する。
【００１２】
また、本発明によれば、光源１６を複数備えた光源ユニットを有し、前記走査位置検知センサ１９ａ、１９ｂの検知信号にしたがって副走査方向のビームピッチを調整するビームピッチ調整手段を備えている。
この発明によれば、光源を複数備え、それぞれの光源を並列に配置し、走査位置検知手段の検知信号にしたがって各々の光源を傾けることにより、副走査方向のビームピッチを所望の値となるように調整できる。
従来では、光源が２つ以上の光源を持つ場合は、生産工程で光源から発せられるビーム間ピッチは理想の間隔に調整されていて、調整工数が掛かっており、また、ビームピッチは経時により変化する場合もあった。しかし、この発明によれば、１ラインごとに理想の位置に補正する補正手段により、結果的にビームピッチ間調整も同時に行うことが可能となる。
また、本発明によれば、前記の有効画像領域の両端にある同期検知センサの検知信号にしたがって倍率を調整するための画素クロックを調整する画素クロック調整手段を備えている。
これによれば、書き出し側に位置する走査位置検知手段によって書き込み開始タイミングを制御し、他方の走査位置検知手段によって走査時間を算出し、それぞれの検知タイミングの差から画素クロックを変更することにより、倍率を所定値に調整する。
【００１３】
本発明によれば、有効画像の両端部にある受光素子である同期検知と位置検知を同時にできる走査位置検知手段により、ラインごとに、ビームの書き込み位置（走査開始時および走査終了時）を検出し、有効画像の両端部それぞれにおける画像位置ずれを算出する。
この得られたずれ量にしたがって、主走査ラインの開始部分と終了部分を結ぶ理想ラインになるようにＬＤ取り付け面の圧電素子に電圧を印加して傾けて調整するため、主走査方向のラインずれを自動的に修正することができ、従来面倒であった人手による調整作業が不要となる。
本発明によれば、光源を複数備え、それぞれの光源を並列に配置し、走査位置検知手段の検知信号にしたがって各光源を傾けることにより、副走査方向のビームピッチを所望の値となるように可変調整するため、常に所望とするビームピッチを複雑な作業を必要とせずに得ることができる。
本発明によれば、書き出し側に位置する走査位置検知手段によって書き込み開始タイミングを制御し、他方の走査位置検知手段によって走査時間を算出し、それぞれの検知タイミングの差から画素クロックを変更することにより、倍率を所定値に調整するため、複雑な作業を必要とせずに、光学誤差に起因する倍率の変動を常に一定の倍率となるよう調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態にかかる画像形成装置のレーザ書き込み系の構成を示す説明図。
【図２】同期検知と走査位置検知を兼ねたセンサの構成を示す概略回路図。
【図３】光源の傾き調整機構を説明する概略図。
【図４】光源（ＬＤ）を複数備えた場合の光源の傾き調整機構の構成を示す説明図。
【図５】レーザ書き込み系の一連の動作を説明するフローチャート。
【図６】従来における画像形成装置のレーザ書き込み系の構成を示す概略図。
【符号の説明】
【００１５】
１０  感光体ドラム、１２  光学系（ポリゴンミラー）、１３  光学系（ｆθレンズ）、１４  光学系（折り返しミラー）、１５  光学系（ｆθレンズ）、１６  光源（ＬＤユニット）、１９ａ  走査位置検知手段（同期検知手段、走査位置検知センサ）、１９ｂ  走査位置検知手段（同期検知手段、走査位置検知センサ）、３０ａ  光源傾き調整手段（補正手段、傾き調整機構、圧電素子）、３０ｂ  光源傾き調整手段（補正手段、傾き調整機構、圧電素子）、３２  画素クロック調整手段（同期・位置信号処理部）、４２  補正手段（傾き調整機構、圧電素子、ビームピッチ調整手段）、４３  補正手段（傾き調整機構、圧電素子、ビームピッチ調整手段）
【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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