(57)【要約】【課題】ポリゴンミラーの偏向面に面精度誤差がある場合に招来される画質劣化を抑制することを可能とする。【解決手段】主走査方向における光ビームの書き込み位置の同期を取るための書き込み同期信号を検出するＢＤセンサ８と、ポリゴンミラーの回転位置を検出する回転位置センサ９と、ポリゴンミラーの複数の光偏向面毎に関連付けられた補正データを記憶する補正データ記憶部２９と、書き込み同期信号及びポリゴンミラーの回転位置に基づいて特定された光偏向面に関連付けられて補正データ記憶部２９から読み出された補正データに基づき光ビームの出力制御を行う光ビーム出力制御部３とを備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光偏向面を備えて回転するポリゴンミラーにより画像データに応じて変調された光ビ−ムを主走査方向に等速偏向走査するビーム走査装置において、
前記主走査方向における前記光ビームの書き込み位置の同期を取るための書き込み同期信号を検出する同期検出手段と、
前記ポリゴンミラーの回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記ポリゴンミラーの前記複数の光偏向面毎に関連付けられた補正データを記憶する記憶手段と、
前記書き込み同期信号及び前記ポリゴンミラーの回転位置に基づいて特定された光偏向面に関連付けられて前記記憶手段から読み出された補正データに基づき前記光ビームの出力制御を行う光ビーム出力制御手段と、
を備えていることを特徴とするビーム走査装置。
【請求項２】
請求項１記載のビーム走査装置であって、
前記補正データは、書き出し開始位置のズレ量、等倍度のズレ量、又は走査光学系の温度変化に起因する画素位置のズレ量のうちいずれかに関するものを含む
ことを特徴とするビーム走査装置。
【請求項３】
請求項２記載のビーム走査装置であって、
前記光ビーム出力制御手段は、前記書き出し開始位置のズレ量に関する補正データに対して書き出し開始位置のズレ量を打ち消すように前記光ビームの書き出し開始タイミングを時間的に調整し、前記等倍度のズレ量に関する補正データに対して等倍度のズレ量を打ち消すように前記光ビームの基準クロックの周波数を変調し、前記走査光学系の温度変化に起因する画素位置のズレ量に関する補正データに対して温度変化に起因する画素位置のズレ量を打ち消すように前記書き出し開始タイミングを時間的に調整し又は等倍度のズレ量を打ち消すように前記基準クロックの周波数を変調し、前記出力制御を行う
ことを特徴とするビーム走査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のビーム走査装置を備え、
このビーム走査装置により像担持体に潜像を形成し、記録媒体上に可視画像を形成する
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリゴンミラーにより偏向される光ビームを走査するためのビーム走査装置、及びこのビーム走査装置により像担持体に潜像を形成し、記録媒体上に可視画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像信号に応じて変調された光ビームをポリゴンミラーにより偏向させ、感光体等の像担持体の被走査面上を走査して画像形成を行うためのビーム走査装置が、デジタル複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置において広く採用されている。
【０００３】
こうした画像形成装置において、高画質の画像形成を実現するためには、ポリゴンミラーの面倒れによる影響を抑えることが重要である。ただ、面倒れの許容範囲をあまり厳しくするとその歩留りが低下してコストが上昇してしまうから、面倒れに起因する画質劣化問題を一掃することはきわめて難しい。
【０００４】
こうした問題を解決するためのアプローチのひとつとして、例えば特許文献１には、動的な状態で走査ラインを感光体上の副走査書込位置に一致させる調整を容易にする技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、ポリゴンミラーの偏向面に面精度誤差がある（品質管理上では許容範囲内）場合には、これに起因する画質劣化を抑制することはできない。
例えば、ポリゴンミラーの偏向面のうち、特に、主走査方向における画像先端側に対応する部位周辺に面精度誤差が存在すると、偏向面毎に画像の書き出し開始位置にズレが生じることになる。
また、ポリゴンミラーの偏向面が主走査方向に沿って凸状に湾曲している場合には主走査方向における画像が正規のサイズよりも伸びる一方、ポリゴンミラーの偏向面が主走査方向に沿って凹状に湾曲している場合には主走査方向における画像が正規のサイズよりも縮む（等倍率のズレ）ことになる。
いずれにしても、画質の劣化を招来する。
【０００６】
【特許文献１】特許３５９５４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、ポリゴンミラーの偏向面に面精度誤差がある場合には、画質の劣化を招来する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ポリゴンミラーの偏向面に面精度誤差がある場合に招来される画質劣化を抑制するために、複数の光偏向面を備えて回転するポリゴンミラーによって、画像データに応じて変調された光ビ−ムを主走査方向に等速偏向走査するビーム走査装置において、前記主走査方向における前記光ビームの書き込み位置の同期を取るための書き込み同期信号を検出する同期検出手段と、前記ポリゴンミラーの回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記ポリゴンミラーの前記複数の光偏向面毎に関連付けられた補正データを記憶する記憶手段と、前記書き込み同期信号及び前記ポリゴンミラーの回転位置に基づいて特定された光偏向面に関連付けて前記記憶手段から読み出された補正データに基づき前記光ビームの出力制御を行う光ビーム出力制御手段とを備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、光ビーム出力制御手段は、ある光偏向面を使用しようとする毎に、該当する光偏向面に関連付けて読み出された補正データに基づき光ビームの出力制御を行うので、ポリゴンミラーの偏向面に面精度誤差がある場合に招来される画質劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ポリゴンミラーの偏向面に面精度誤差がある場合に招来される画質劣化を抑制するという目的を、光偏向面に関連付けて読み出された補正データに基づき光ビームの出力制御を行う光ビーム出力制御手段により実現した。
【実施例１】
【００１１】
［ビーム走査装置］
図１は、本発明の実施例１を適用したビーム走査装置の概略構成図である。
【００１２】
図１に示すように、ビーム走査装置１は、光ビーム出力制御部３（光ビーム出力制御手段）と、ポリゴンミラー５と、走査レンズ等の走査光学系（不図示）と、感光体ドラム７と、フォトセンサ（同期検出手段、以下、「ＢＤセンサ」という。）８と、回転位置センサ９（回転位置検出手段）と、を備えている。
【００１３】
本発明で主要部を構成する光ビーム出力制御部３にはレーザダイオード１３が接続されており、光ビーム出力制御部３は、画像データに応じて変調された光ビ−ムを、レーザダイオード１３からポリゴンミラー５に向けて照射させる働きを担っている。
【００１４】
ポリゴンミラー５は、レーザダイオード１３から出射される光ビームを主走査方向に偏向するものであり、多角形として本実施例では例えば６角形に形成され、６つの光偏向面５−１，５−２，５−３，５−４，５−５，５−６が形成されている。なお、ポリゴンミラー５は、その他の多角形、例えば８角形などに構成してもよい。
【００１５】
ポリゴンミラー５は、回転部１５に支持され、ポリゴンモータ１７による回転部１５の回転駆動に伴ってポリゴンミラー５が半時計回りに回転駆動される構成となっている。
【００１６】
感光体ドラム７は、モータアクチュエータ等により副走査方向へ回転駆動される。ポリゴンミラー５で反射された光ビームがビームスポットとして感光体ドラム７の被走査面上に結像され、このビームスポットが、ポリゴンミラー５の回転を介して被走査面上を主走査方向へ等速走査され、画像情報が潜像として書き込まれる。
【００１７】
ＢＤセンサ８は、感光体ドラム７の書き込み領域に応じた焦点範囲を僅かに外れた位置に配置されており、各光偏向面５−１〜５−６毎の光ビーム走査が行われるたびに、感光体ドラム７の書き込み領域に入射する直前のビーム光を検出して書き込み同期信号を出力する。
【００１８】
回転位置センサ９は、ポリゴンミラー５の回転位置を検出するものであり、ポリゴンミラー５側に設けられたマーク１９と、このマーク１９を検出するフォトカプラ２１と、を組み合わせて構成されている。マーク１９は、ポリゴンミラー５と一体に回転する回転部１５の側面に形成され、周囲と異なる反射率を有している。マーク１９は、６つの光偏向面５−１〜６の任意の一つである例えば光偏向面５−１に対応して設けられている。従って、回転位置センサ９は、ポリゴンミラー５の回転時に、フォトカプラ２１がマーク１９を検出することでポリゴンミラー５の１回転毎に１個の信号を出力し、光偏向面５−１の位置を基準位置として検出することができる。
【００１９】
図２は、ビーム走査装置の機能ブロック図である。
【００２０】
図２に示すように、ビーム走査装置１は、ＢＤセンサ８と、回転位置センサ９と、ＢＤ信号カウンタ２５と、レーザダイオード１３と、画像データ入力部２７と、補正データ記憶部２９と、光ビーム出力制御部３と、を備えている。
【００２１】
ＢＤ信号カウンタ２５は、ＢＤセンサ８及び回転位置センサ９から信号入力を受け、特定の偏向面、例えば光偏向面５−１を基準とし、偏向面毎に識別番号を付与する。こうした識別番号付与の具体例は、図３により後述する。
【００２２】
画像データ入力部２７は、画像信号を光ビーム出力制御部３に送出する。
【００２３】
補正データ記憶部２９は、あらかじめ画素位置測定治具を用いてオフラインで測定しておいた、書き出し開始位置のズレ量、等倍度のズレ量、又は走査光学系の温度変化に起因する画素位置のズレ量に関する補正データを、各光偏向面５−１〜６毎に関連付けて記憶している。
【００２４】
そして、光ビーム出力制御部３は、画像形成時において、ＢＤ信号カウンタ２５からカウント信号を入力すると共に画像入力部２９から画像信号が入力し、ポリゴンミラー５における任意の光偏向面を使用しようとする毎に、該当する光偏向面に関連付けられた補正データを補正データ記憶部２９から読み出し、この読み出した補正データに基づいて、光ビームの出力制御を行う機能を備えている。
【００２５】
図３は、偏向面毎に識別番号を付与する例を示す波形図及び識別番号表であり、（ａ）は、ＢＤセンサ８による信号波形、（ｂ）は、回転位置センサ９の信号波形、（ｃ）は、偏向面毎の識別番号である。
【００２６】
図３において、（ａ）は、ＢＤセンサ８により、前記のように各光偏向面５−１〜６毎の光ビーム走査が行われるたびに、感光体ドラム７の書き込み領域に入射する直前のビーム光を検出して書き込み同期信号として出力された信号波形である。（ｂ）は、前記のようにポリゴンミラー５の１回転毎に１個の信号を出力し、光偏向面５−１の位置を検出するものとして出力された信号波形である。
【００２７】
これら（ａ）（ｂ）の各信号から、光偏向面５−１について１の識別番号が付与され、この光偏向面５−１を基準として各光偏向面５−２〜５−６が順次カウントされ、２〜６の識別番号が順次付与される。従って、こうして付与された１〜６の偏向面識別番号によって、各光偏向面５−１〜５−６の現在位置を特定することができる。
【００２８】
［偏向面毎の補正データ取得］
図４は、ポリゴンミラー５の複数の各光偏向面毎の補正データを、オフラインで画素位置測定治具を用いて取得する場合の動作フローチャートである。
【００２９】
ステップＳ１において、ポリゴンモータ回転処理が行われる。この処理により、図１のポリゴンモータ１７が駆動され、回転部１５の回転を介してポリゴンモータ１７が回転し、ステップＳ２へ移行する。
【００３０】
ステップＳ２において、レーザ点灯処理が実行され、ステップＳ３へ移行する。ステップＳ２の処理により、レーザダイオード１３が光ビーム出力制御部３の制御下で点灯し、光ビームがポリゴンミラー５へ向けて照射され、このポリゴンミラー５で実際に光偏向がなされる。
【００３１】
ステップＳ３において、基準位置検出処理が実行される。この処理では、ＢＤセンサ８による書き込み同期信号、及び回転位置センサ９によるポリゴンミラー５の位置情報に基づいて基準位置が検出され、ステップＳ４へ移行する。
【００３２】
ステップＳ４において、偏向面毎の補正データ取得処理が実行される。この処理では、機械製造時に画素位置測定治具を用いて、各光偏向面５−１〜５−６毎の、書き出し開始位置のズレ量、等倍度のズレ量、又は走査光学系の温度変化に起因する画素位置のズレ量がそれぞれ測定される。
【００３３】
例えば、各偏向面において、各面を数ブロックに分け、書出し信号（ＰＤ信号）を基準として各ブロックの中心点での画素を点灯してその時の位置を治具で測定して補正値を求める。
こうしてオフラインで取得した各ズレ量に関する補正データが、偏向面毎に関連付けて、補正データ記憶部２９に蓄積されることになる。
【００３４】
［画像形成］
図５は、本発明に係る光ビーム走査装置１を用いた画像形成時における動作フローチャートである。
【００３５】
図５に示す画像形成動作はユーザによる印刷開始操作により順次実行される。まず、ステップＳ１１において、ポリゴンモータ回転処理が実行され、図４のステップＳ１同様に、ポリゴンミラー５が回転し、ステップＳ１２へ移行する。
【００３６】
ステップＳ１２において、レーザ点灯処理が実行され、レーザダイオード１３が光ビーム出力制御部３の制御下で点灯し、ステップＳ１３へ移行する。
【００３７】
ステップＳ１３において、基準位置検出処理が実行される。この処理では、ＢＤセンサ８による書き込み同期信号、及び回転位置センサ９によるポリゴンミラー５の位置情報に基づいて基準位置が検出され、例えば図３に示すように、実施例では光偏向面５−１が基準位置として割り当てられ、この基準位置を基に他の光偏向面５−２〜５−６に対して各面を識別するための偏向面識別情報（具体的には、偏向面の識別番号）が順次割り当てられて、ステップＳ１４へ移行する。
【００３８】
ステップＳ１４において、使用面特定処理が実行される。この処理では、ステップＳ１３において各偏向面に割り当てられた偏向面識別情報に基づいて、現在使用しようとしている偏向面を特定し、ステップＳ１５へ移行する。
【００３９】
ステップＳ１５において、補正データ読み出し処理が実行される。この処理では、ステップＳ１４において特定された偏向面識別情報に基づいて、現在使用しようとしている偏向面に関連付けられている補正データを補正データ記憶部２９から読み出し、ステップＳ１６へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１６において、補正処理が実行される。この処理では、ステップＳ１５において読み出された補正データに基づいて、光ビーム出力制御部３は、光ビームの出力制御を行う。具体的には、光ビーム出力制御部３は、書き出し開始位置のズレ量に関する補正データを補正データ記憶部２９から読み出したときには、この読み出した書き出し開始位置のズレ量を打ち消すように、光ビームの書き出し開始タイミングを時間的に調整することで光ビームの出力制御を行う。一方、等倍度のズレ量に関する補正データを補正データ記憶部２９から読み出したときには、この読み出した等倍度のズレ量を打ち消すように、光ビームの基準クロックの周波数を変調することで光ビームの出力制御を行う。
【００４１】
ここで、書き出し開始位置のズレ量に関する補正データを補正データ記憶部２９から読み出したときの、光ビーム出力制御部３の動作について説明する。
「読み出した書き出し開始位置のズレ量を打ち消すように、光ビームの書き出し開始タイミングを時間的に調整する」とは、例えば初期値（デフォルト）として、「ＢＤセンサ８による書き込み同期信号の検出時を基点として、基準クロック（ビデオクロック）を１００だけカウントした時点を光ビームの書き出し開始タイミングとする」旨が設定されている場合であって、書き出し開始位置のズレ量に関する補正データとして例えば「＋１（基準クロックのカウント数としてデフォルト値に１を加算）」が読み出された場合には、前述した基準クロックのカウント数を、デフォルト値である１００に１を加算した値に変更補正することで、光ビームの書き出し開始タイミングを時間的に調整することを意味する。この場合、実際の書き出し開始位置は、上記の補正量「＋１」分だけ主走査方向終端側にズレることになる。
また、前述した基準クロックのカウント数を変更する例に代えて、同カウント数は１００のままで、基準クロックの周波数を、基準クロックのカウント数を１００から１０１に変更した場合と同等に変調（この例では低周波側に変調）することで、光ビームの書き出し開始タイミングを時間的に調整してもよい。
【００４２】
さらに、等倍度のズレ量に関する補正データを補正データ記憶部２９から読み出したときの、光ビーム出力制御部３の動作について説明する。
「読み出した等倍度のズレ量を打ち消すように、光ビームの基準クロックの周波数を変調する」とは、例えば初期値（デフォルト）として、「基準クロック（ビデオクロック）の周波数は一定とする」旨が設定されている場合であって、等倍度のズレ量に関する補正データとして例えば「０．９９（主走査方向における画像を１％だけ縮めろ）」が読み出された場合には、前述した基準クロックの周波数を、主走査方向における画像を１％だけ縮めるように変調（この例では高周波側に変調）することを意味する。
また、等倍度のズレ量に関する補正データとして例えば「１．０１（主走査方向における画像を１％だけ伸ばせ）」が読み出された場合には、前述した基準クロックの周波数を、主走査方向における画像を１％だけ伸ばすように変調（この例では低周波側に変調）すればよい。
なお、上述した等倍度のズレ量に関する補正データの使用例は、走査光学系の温度変化に起因する画素位置のズレ量に関する補正データの使用にも適用することができる。この補正は、温度によりレンズやユニットの機体等が変形するためである。
例えば、複数の温度範囲ごとに、走査光学系の温度変化に起因する画素位置のズレ量に関する補正データを補正データ記憶部２９に記憶させ、温度センサによる実測値から該当する補正データを読み出し、温度変化に起因する画素位置のズレ量を打ち消すように前記書き出し開始タイミングを時間的に調整し又は等倍度のズレ量を打ち消すように前記基準クロックの周波数を変調し、前記出力制御を行う。
また、温度センサによる実測値から前記開始タイミングの時間的調整の補正データを補正し、或いは基準クロックの周波数変調の補正データを補正しても良い。
【００４３】
上述したような補正処理を実行後に、ステップＳ１７へ移行する。
【００４４】
ステップＳ１７において、画像形成処理が実行される。この処理では、ステップＳ１６における補正処理後の光ビーム出力制御動作に従って、感光体ドラム７上に潜像が形成され、この潜像に基づき、記録紙への画像形成が行われる。こうした処理を経て形成された画像には、ポリゴンミラーの偏向面に面精度誤差がある場合に招来される画質劣化を打ち消すように、光ビーム出力制御の段階で、書き出し開始位置のズレ量、等倍度のズレ量、又は走査光学系の温度変化に起因する画素位置のズレ量に関する補正処理がなされているので、ポリゴンミラーの偏向面に面精度誤差がある場合に招来される画質劣化を抑制し、高画質の画像を得ることができる。
【実施例２】
【００４５】
図６、図７は、実施例２に係り、図６は、偏向面の分割を示すブロック図、図７は、等倍度の補正データテーブルの図表である。
【００４６】
図６のように、主走査方向における偏向面を細分化することで、ある偏向面における面精度誤差に関する補正データ（本実施例では等倍度のズレ量に関する補正データ）をきめ細かく取得することができる。図６では、各偏向面を１４ブロックに分割しており、各ブロックは５１２の画素から構成される。
【００４７】
ここで、こうした等倍度のズレ量に関する補正データを補正データ記憶部２９から読み出したときの、光ビーム出力制御部３の動作について、使用しようとしている偏向面が５−１である場合を例示し、図７を参照して説明する。
等倍度のズレ量に関する補正データとして、第１ブロックでは「０．９８（主走査方向における画像を２％だけ縮めろ）」が、第２,第３ブロックでは「０．９９（主走査方向における画像を１％だけ縮めろ）」が、また、第１３ブロックでは「１．００（補正なし）」が、第１４ブロックでは「１．０１（主走査方向における画像を１％だけ伸ばせ）」が割り当てられているので、こうした各ブロック毎の補正データに従って、各ブロック毎に光ビームの基準クロックの周波数を変調すればよい。
なお、この等倍度のズレ量に関する補正データの使用例は、走査光学系の温度変化に起因する画素位置のズレ量に関する補正データの使用にも同様に適用することができる。例えば、図７のデータを各温度（例えば、５°乃至１０°刻み）に記憶させても良く、この場合、５°変化したら１．０１とか０．９９とか基準値にかけ算して補正しても良い。
［その他］
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではない。
【００４８】
本実施例では、上述の動作フローチャート図で示した各種処理手順を、光ビーム出力制御部３が所定のプログラムに従って実行する例をあげて説明したが、光ビーム出力制御部３の機能をハードウェアによって実現するように構成してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ビーム走査装置の概略構成図である（実施例１）。
【図２】ビーム走査装置の機能ブロック図である（実施例１）。
【図３】偏向面毎に識別番号を付与する例を示す波形図及び識別番号表であり、（ａ）は、ＢＤセンサ８による信号波形、（ｂ）は、回転位置センサ９の信号波形、（ｃ）は、偏向面毎の識別番号である（実施例１）。
【図４】ポリゴンミラーの複数の各偏向面毎の補正データを、オフラインで画素位置測定治具を用いて取得する場合の動作フローチャートである（実施例１）。
【図５】本発明に係る光ビーム走査装置を用いた画像形成時における動作フローチャートである（実施例１）。
【図６】偏向面の分割を示すブロック図である（実施例２）。
【図７】等倍度の補正データテーブルの図表である（実施例２）。
【符号の説明】
【００５０】
１  ビーム走査装置
３  光ビーム出力制御部（光ビーム出力制御手段）
５  ポリゴンミラー
５−１〜５−６  偏向面
８  ＢＤセンサ（同期検出手段）
９  回転位置センサ（回転位置検出手段）
２９  補正データ記憶部（記憶手段）
【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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【図７】
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