(57)【要約】【課題】マルチビームによる多重露光で画像を形成する際に、主走査方向の同期信号がずれて画像にジッタが発生することを抑制できる光ビーム走査光学装置を得る。【解決手段】ＬＤアレイは複数の発光点を有し、該発光点から出力されるビームａ，ｃ及びビームｂ，ｄにて感光体面上の同一位置（同一画素）を多重露光して画像を形成する光ビーム走査光学装置。同一位置を露光する発光点（ビームａ，ｃ）及び発光点（ビームｂ，ｄ）を一組とし、それぞれの組の発光点から出力されたビームがＳＯＳセンサ５を走査露光することで各組に対応した同期信号を生成し、各組に対応した同期信号に基づいて複数の発光点の発光タイミングを制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光点を有する光源と、
前記光源を画像データに基づいて発光駆動する駆動手段と、
前記光源から出力された複数の光ビームを一方向に走査する走査手段と、
前記走査手段によって走査された光ビームを受光して同期信号を出力する同期信号出力手段と、
を備え、
前記光源の複数の発光点から選択された複数の発光点から出力される光ビームにて被走査面上の同一位置を多重露光して画像を形成する光ビーム走査光学装置において、
前記同一位置を露光する複数の発光点を一組として複数の組を構成し、それぞれの組の発光点から出力された光ビームが前記同期信号出力手段を走査露光することで、各組に対応した同期信号を生成し、
前記各組に対応した同期信号に基づいて前記複数の発光点の発光タイミングを制御すること、
を特徴とする光ビーム走査光学装置。
【請求項２】
前記同期信号出力手段の受光面上での、前記一組の発光点から出力された各光ビームの主走査方向の間隔が前記受光面の幅寸法よりも小さく、かつ、前記一組ごとの発光点から出力された光ビームの主走査方向の間隔が前記受光面の幅寸法よりも大きいこと、を特徴とする請求項１に記載の光ビーム走査光学装置。
【請求項３】
前記一組ごとの発光点から出力された光ビームによる前記同期信号出力手段の走査順序が早い順に第１の組、第２の組と順序を付けた場合、
第１の組を同時に発光させて第１の組の発光点に関する同期信号を検出し、第１の組の発光を停止させ、
第２の組を同時に発光させて第２の組の発光点に関する同期信号を検出し、第２の組の発光を停止させること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ビーム走査光学装置。
【請求項４】
前記同期信号出力手段として２分割受光センサを用いて前記一組の発光点から出力された光ビームの重心を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光ビーム走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビーム走査光学装置、特に、複写機やプリンタなどの電子写真法による画像形成装置に搭載される光ビーム走査光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種の光ビーム走査光学装置の分野においては、画像形成の高速化、高精細化に対応するために、副走査方向に異なる位置で発光する複数の発光点を有する光源、例えば、ＶＣＳＥＬ（面発光型半導体レーザ）が用いられている。ＶＣＳＥＬでは発光光量が小さいため、感光体を露光する光量を１ビームだけでは確保できず、複数の発光点から選択された複数の発光点から出力される光ビームにて感光体面の同一位置（同一画素）を多重露光している。そして、このようなマルチビーム方式では、各発光点を変調制御する際の主走査方向に関する同期信号をどのようにして生成するかが問題となっている。
【０００３】
特許文献１には、マルチビームのうちの一つのビームを使用して主走査方向に関する同期信号を生成する構成が記載されている。特許文献２には、マルチビームの全てのビームを使用して同期信号を生成する構成が記載されている。特許文献３には、副走査方向に並置された複数の発光点を一組とし、該一組の発光点から出力されるビームを使用して同期信号を生成する構成が記載されている。
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の構成では、マルチビームのビーム間隔誤差が同期信号のずれとなり、画像にジッタとして現れるといった問題点を有していた。特許文献２に記載の構成では、各ビームごとに画像書込み開始位置の制御を行う必要があった。特許文献３に記載の構成では、多重露光の際、複数の光ビームの主走査位置がずれていると、そのずれが画像にジッタとして現れるといった問題点を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１６３８７１号公報
【特許文献２】特公平３−５７４５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、マルチビームによる多重露光で画像を形成する際に、主走査方向の同期信号がずれて画像にジッタが発生することを抑制できる光ビーム走査光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の目的を達成するため、本発明の一形態である光ビーム走査光学装置は、
複数の発光点を有する光源と、
前記光源を画像データに基づいて発光駆動する駆動手段と、
前記光源から出力された複数の光ビームを一方向に走査する走査手段と、
前記走査手段によって走査された光ビームを受光して同期信号を出力する同期信号出力手段と、
を備え、
前記光源の複数の発光点から選択された複数の発光点から出力される光ビームにて被走査面上の同一位置を多重露光して画像を形成する光ビーム走査光学装置において、
前記同一位置を露光する複数の発光点を一組として複数の組を構成し、それぞれの組の発光点から出力された光ビームが前記同期信号出力手段を走査露光することで、各組に対応した同期信号を生成し、
前記各組に対応した同期信号に基づいて前記複数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。
【０００８】
前記光ビーム走査光学装置においては、被走査面上の同一位置を露光する複数の発光点を一組として複数の組を構成し、それぞれの組の発光点から出力された光ビームが同期信号出力手段を走査露光することで、各組に対応した同期信号を生成するようにしたため、各発光点から出力された光ビームの主走査方向の位置を精度よく検出すること、即ち、同期信号の出力精度が向上し、画像にジッタが発生することを抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マルチビームによる多重露光で画像を形成する際に、主走査方向の同期信号がずれて画像にジッタが発生することを抑制できる
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る光ビーム走査光学装置を搭載した画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】前記光ビーム走査光学装置を示す斜視図である。
【図３】光源から出力された各光ビームの配置を示す説明図である。
【図４】多重露光を示す説明図である。
【図５】同期信号出力例１における光ビームと同期信号検出センサの受光面との位置関係を示す説明図である。
【図６】同期信号出力例１における同期信号検出センサの回路を示すブロック図である。
【図７】同期信号出力例１における同期信号検出センサの出力を示すチャート図である。
【図８】同期信号出力例２における光ビームと同期信号検出センサの受光面との位置関係を示す説明図である。
【図９】同期信号出力例２における同期信号検出センサの回路を示すブロック図である。
【図１０】同期信号出力例２における同期信号検出センサの出力を示すチャート図である。
【図１１】同期信号出力例１，２における制御部を示すブロック図である。
【図１２】同期信号出力例１，２における制御のタイミングチャート図である。
【図１３】比較例における光ビームと同期信号検出センサの受光面との位置関係を示す説明図である。
【図１４】比較例における同期信号検出センサの出力を示すチャート図である。
【図１５】同期信号出力例３における同期信号検出センサの出力を示すチャート図である。
【図１６】同期信号出力例３における制御部を示すブロック図である。
【図１７】同期信号出力例３における制御のタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る光ビーム走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材、部分を示す符号は共通して用いている。
【００１２】
（画像形成装置の概略構成、図１参照）
まず、本発明に係る光ビーム走査光学装置が搭載される画像形成装置について、その概略構成を図１を参照して説明する。この画像形成装置は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム方式で４色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）の画像を形成するように構成したものである。画像は、各画像形成ステーション１０１で形成され、中間転写ベルト１１２上で合成される。なお、図１において、参照数字に付されているＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの文字はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを意味している。
【００１３】
各画像形成ステーション１０１の概略を説明すると、感光体ドラム１０２、光ビーム走査光学装置１、現像器１０４などを含む。各光ビーム走査光学装置１から放射された光ビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫが各感光体ドラム１０２を照射し、各色の画像を形成する。一方、画像形成ステーション１０１の直下には中間転写ベルト１１２がローラ１１３，１１４，１１５にて無端状に張り渡され、矢印Ａ方向に回転駆動され、駆動ローラ１１３を設置した部分であって中間転写ベルト１１２に対向する部分（２次転写部）には２次転写ローラ１１６が配置されている。また、画像形成装置の下段には、積載されている用紙を１枚ずつ給紙する自動給紙部１３０が設置されている。
【００１４】
画像データは図示しない画像読取り装置（スキャナ）あるいはコンピュータなどからＹＭＣＫごとの画像データとしてコントローラ５０１（図１１参照）に送信され、これらの画像データに基づいてドライブ部５１１が駆動され、それぞれの感光体ドラム１０２上にトナー画像を形成する。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。
【００１５】
各感光体ドラム１０２上に形成されたトナー画像は、矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト１１２上に１次転写チャージャ１０３から付与される電界にて順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、用紙は１枚ずつ給紙部１３０から上方に給紙され、２次転写部で転写ローラ１１６から付与される電界にて中間転写ベルト１１２から合成画像が２次転写される。その後、用紙は図示しない定着装置に搬送されてトナーの加熱定着が施され、画像形成装置の上面部に排出される。
【００１６】
２次転写部の直前には給紙された用紙を検出するためのＴＯＤセンサ１０６が設置され、用紙と中間転写ベルト１１２上の画像との同期をとっている。また、中間転写ベルト１１２上に形成されたレジスト補正用トナーパターンを検出するためのレジストセンサ１０５が設置されている。ベルト１１２上に各画像形成ステーション１０１ごとにレジスト補正用トナーパターンを形成し、該トナーパターンをセンサ１０５で検出することで、各光ビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫの発光タイミングを調整し、ＹＭＣＫの画像がベルト１１２上で正確に合成されるようにしている。
【００１７】
（光ビーム走査光学装置、図２参照）
次に、光ビーム走査光学装置１について説明する。図２に示すように、それぞれの光ビーム走査光学装置１は、光源部と、ポリゴンミラー４を含む走査部とで構成されている。光源部は、半導体レーザアレイ２（以下、ＬＤアレイとも記す）と、コリメータレンズ３と、ビーム分離プリズム９と、シリンドリカルレンズ８とで構成されている。走査部は、主走査同期信号（以下、ＳＯＳ信号とも記す）を出力するための同期信号検出センサ５（以下、ＳＯＳセンサとも記す）と、ｆθレンズ６ａと、シリンドリカルレンズ６ｂと、図示しない折返しミラーとで構成されている。ポリゴンミラー４は所定の速度で回転駆動される。
【００１８】
ＬＤアレイ２は、以下に説明するように、主走査方向Ｙ及び副走査方向Ｚに異なる位置で発光する四つの発光点を有するもので、各発光点から放射された光ビームは、コリメータレンズ３によって略平行光とされ、ビーム分離プリズム９を介してシリンドリカルレンズ８に入射し、副走査方向Ｚに直線状に集光され、ポリゴンミラー４に導かれる。これらの光ビームはポリゴンミラー４の各反射面にて等角速度で主走査方向Ｙに偏向／走査され、レンズ６ａ，６ｂを透過し、感光体ドラム１０２上で結像する。このＹ方向の主走査と感光体ドラム１０２の回転による副走査とで感光体ドラム１０２上に２次元の静電潜像が形成されていく。
【００１９】
また、ＬＤアレイ２の各発光点から出力された光ビームの一部はプリズム９からフォトダイオード１２に入射し、その光量がモニタされ、各発光点の発光光量が所定値となるようにＬＤアレイ２の各発光点へ供給する電流が制御される。
【００２０】
ｆθレンズ６ａ及びシリンドリカルレンズ６ｂは、ポリゴンミラー４で等角速度に偏向／走査された光ビームを主走査方向Ｙに等速度に補正するｆθ特性、及び、光ビームを感光体ドラム１０２上で結像させる結像特性を有している。
【００２１】
ＳＯＳセンサ５は、画像領域外に配置され、レンズ６ａ，６ｂを透過しかつ折返しミラー７で反射したビームが入射する。この、ＳＯＳセンサ５はポリゴンミラー４の走査速度の検出及び以下に詳述するように各光ビームの主走査方向Ｙの同期をとるために用いられる。
【００２２】
（発光点の配置と多重露光、図３及び図４参照）
ＬＤアレイ２は四つの光ビームを同時に放射するマルチビームレーザであり、各発光点ａ〜ｄはそれぞれから出力された光ビームが感光体ドラム１０２上で、図３に示す位置関係にあるように配置されている。なお、図３は、ポリゴンミラー４が静止している場合に感光体ドラム１０２上での光ビームａ〜ｄの結像位置を示している。
【００２３】
ポリゴンミラー４の回転に伴って、画像データに基づいて変調された光ビームａ〜ｄによって感光体ドラム１０２は同時に走査／露光される。本実施例では、図４に示すように、各走査ごとに露光位置が重ねられる多重露光方式が採用されている。即ち、１走査目の光ビームｃと２走査目の光ビームａ、１走査目の光ビームｄと２走査目の光ビームｂは副走査方向Ｚの同一位置を露光する。このような走査を順次繰り返していくことにより、同一位置に２度の露光が行われる。ｎ走査目の光ビームｃ，ｄの画像データとｎ＋１走査目の光ビームａ，ｂの画像データは同じ画素に関するデータである。
【００２４】
（同期信号出力例１、図５〜図７参照）
各発光点から出力された光ビームａ〜ｄは、図５に示すように、光ビームａ，ｃを一組として、及び、光ビームｂ，ｄを一組として順次ＳＯＳセンサ５の受光面（フォトダイオードＰＤ）を走査／露光する。本出力例１では、ＳＯＳセンサ５の受光面上において、光ビームａ，ｃ及び光ビームｂ，ｄの間隔Ｐ１，Ｐ２が受光面の幅寸法ＷＰＤよりも小さく、かつ、光ビームａ，ｃと光ビームｂ，ｄの間隔Ｐ３が受光面の幅寸法ＷＰＤよりも大きく設定されている。
【００２５】
即ち、Ｐ１，Ｐ２≦ＷＰＤ≦Ｐ３の関係にある。
【００２６】
詳しくは、図６及び図７に示すように、ＳＯＳセンサ５は受光した光量に比例した電流を出力し、該電流は増幅器Ｉで増幅され、端子Ｒｏに接続されている抵抗Ｒに流れる。これにて、電流／電圧変換が行われ、比較器Ｃによる基準電圧Ｖｒｅｆとの比較の結果、Ｖｒｅｆ＜Ｒｏのとき、ＳＯＳ信号Ｓ１，Ｓ２が出力される。これにより、全ての発光点ａ〜ｄを同時に強制発光（図１１に示す強制発光信号Ｅに基づく）させてＳＯＳセンサ５の受光面を走査／露光することにより、光ビームａ，ｃの組に関するＳＯＳ信号Ｓ１及び光ビームｂ，ｄの組に関するＳＯＳ信号Ｓ２を確実に生成することができる。
【００２７】
（同期信号出力例２、図８〜図１０参照）
この出力例２では、ＳＯＳセンサ５として２分割受光センサ（フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２）を用い、一組の発光点ａ，ｃ及び一組の発光点ｂ，ｄから出力された光ビームの主走査方向Ｙの重心位置を検出するようにしている。発光点ａ，ｃ及び発光点ｂ，ｄが一組ずつ強制発光制御されることは前記出力例１と同様である。また、Ｐ１，Ｐ２≦ＷＰＤ≦Ｐ３の関係にあることも同様である。
【００２８】
詳しくは、図９及び図１０に示すように、ＳＯＳセンサ５は受光した光量に比例した電流を出力し、該電流は増幅器Ｉ１，Ｉ２で増幅され、端子Ｒｏ１，Ｒｏ２に接続されている抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる。これにて、電流／電圧変換が行われ、比較器Ｃによって電圧Ｒｏ１，Ｒｏ２を比較し、Ｒｏ１＜Ｒｏ２のとき、ＳＯＳ信号Ｓ１，Ｓ２が出力される。これにより、全ての発光点ａ〜ｄを同時に強制発光させてＳＯＳセンサ５の受光面を走査／露光することにより、光ビームａ，ｃの組に関するＳＯＳ信号Ｓ１及び光ビームｂ，ｄの組に関するＳＯＳ信号Ｓ２を確実に生成することができる。
【００２９】
（同期信号出力例１，２での制御例、図１１及び図１２参照）
ここで、前記同期信号出力例１，２における光ビーム走査光学装置１の制御例について説明する。制御部（コントローラ５０１）は、図１１に示すように、ＳＯＳ信号が入力されるＳＯＳ分割回路５０２と、ＣＬＫ同期手段５０３，５０４と、カウンタ５０５，５０６と、メモリ５０７ａ〜５０７ｄと、で構成されている。図７及び図１０に示したＳＯＳ信号Ｓ１，Ｓ２は、ＳＯＳ分割回路５０２に転送され、そこでＳＯＳ信号Ｓ１，Ｓ２に分割され、それぞれがＣＬＫ同期手段５０３，５０４に送られる。また、発光点ａ〜ｄは強制発光信号ＥによってＳＯＳ信号Ｓ１，Ｓ２を得るために強制発光される。
【００３０】
ＣＬＫ同期手段５０３，５０４はＳＯＳ信号Ｓ１，Ｓ２に同期した信号ＣＬＫをそれぞれカウンタ５０５，５０６に転送する。図１２に示すように、カウンタ５０５は発光点ａの予め決められている主走査方向の画像書込み開始位置に相当するカウント値になったとき、メモリ５０７ａに画像データＶＩＤＥＯａの出力を指示する。同様に、カウンタ５０５は発光点ｃの予め決められている主走査方向の画像書込み開始位置に相当するカウント値になったとき、メモリ５０７ｃに画像データＶＩＤＥＯｃの出力を指示する。また、カウンタ５０６は発光点ｂの予め決められている主走査方向の画像書込み開始位置に相当するカウント値になったとき、メモリ５０７ｂに画像データＶＩＤＥＯｂの出力を指示する。同様に、カウンタ５０６は発光点ｄの予め決められている主走査方向の画像書込み開始位置に相当するカウント値になったとき、メモリ５０７ｄに画像データＶＩＤＥＯｄの出力を指示する。
【００３１】
ドライブ部５１１は前記画像データに基づいて発光点ａ〜ｄを変調駆動して発光させる。以上のごとく、光ビームａ，ｃの組に関するＳＯＳ信号Ｓ１及び光ビームｂ，ｄの組に関するＳＯＳ信号Ｓ２は確実に分離して生成されているため、多重露光における画像のジッタが抑制される。
【００３２】
（同期信号出力の比較例、図１３及び図１４参照）
ところで、図１３に示すように、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３≦ＷＰＤの関係にあるとき、発光点ａ〜ｄを同時に強制発光させてＳＯＳセンサ５を走査／露光すると、図１３の下段に示すように各光ビームａ〜ｄによる光量分布が近接し合う。それゆえ、図１４に示すように、基準電圧Ｖｒｅfを超えて得られるＳＯＳ信号が幅広くなり、光ビームａ，ｃの組と光ビームｂ，ｄの組に分離することができない。
【００３３】
（同期信号出力例３、図１５〜図１７参照）
そこで、同期信号出力例３では、前記一組ごとの発光点から出力された光ビームａ，ｃ及び光ビームｂ，ｄによる前記ＳＯＳセンサ５の走査順序が早い順に第１の組、第２の組と順序を付けた場合、図１５に示すように、第１の組である発光点を同時に発光（強制発光信号Ｅ１）させて第１の組の光ビームａ，ｃに関する同期信号を検出し（ＳＯＳ信号Ｓ１）、第１の組の発光を停止させる。そして、第２の組である発光点を同時に発光（強制発光信号Ｅ２）させて第２の組の光ビームｂ，ｄに関する同期信号を検出し（ＳＯＳ信号Ｓ２）、第２の組の発光を停止させる。
【００３４】
以上の制御は図１６に示す制御部（コントローラ５０１）にて行われ、図１１に示した制御部と基本的には同じ構成である。異なるのは、ドライブ部５１１に入力される強制発光信号が、発光点ａ，ｃの強制発光信号Ｅ１と発光点ｂ，ｄの強制発光信号Ｅ２に区別されている点である。また、制御のタイミングは図１７に示すとおりである。
【００３５】
（他の実施例）
なお、本発明に係る光ビーム走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００３６】
特に、複数の発光点は一つのＬＤアレイに形成されている必要はなく、単独の発光素子を集合させて光源としてもよい。また、光源に含まれる発光点の数は４に限定されることはない。さらに、感光体や同期検出用センサを光ビームで走査／露光するための光学素子の種類や配置は任意である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明は、光ビーム走査光学装置に有用であり、特に、各発光点から出力された光ビームによる同期信号を精度よく検出することができる点で優れている。
【符号の説明】
【００３８】
１…光ビーム走査光学装置
２…ＬＤアレイ
４…ポリゴンミラー
５…同期信号検出（ＳＯＳ）センサ
１０２…感光体ドラム
５０１…制御部（コントローラ）
５１１…ドライブ部
ａ〜ｄ…発光点（光ビーム）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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