(57)【要約】【課題】複数の光ビームの書き込み開始位置の繋ぎ目を精度良く保つための光ビームスポット位置を高精度に検出する光書き込み装置を提供する。【解決手段】第１書込系は、光源としての半導体レーザ１ａからは画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームが射出する。射出したビームはカップリングレンズ２ａのコリメート作用により平行ビームとされ、シリンダレンズ３ａにより副走査方向にのみ収束傾向を与えられ、偏向手段としてのポリゴンミラー４の１つの偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像する。ポリゴンミラー４の回転により等角速度的に偏向されたビームは結像手段としてのｆθレンズを構成するレンズ５ａ、６ａを透過し、ミラー７ａ、８ａおよび折り返しミラー９ａにより順次反射され、光導電性の感光体１０の感光面上にビームスポットを形成し、感光体１０の第１走査領域Ｓ１を等速的に走査する。第２書込系は第１書込系を、ポリゴンミラー４の回転軸を中心に１８０度回転させた位置に配置されている。【選択図】            図１
2004340987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上の主走査方向に分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み装置を備えた画像形成装置において、
前記光書き込み装置は、前記複数の光ビームの夫々の基準位置を検出する複数の同期検知手段と、該同期検知手段により検出された基準位置から画像書き出し位置までの間で前記光ビームをドット点灯させ前記主走査方向のドット位置、及び副走査方向のドット位置を検出する複数のドット位置検出手段と、該各ドット位置検出手段により検出された主走査方向及び副走査方向の正規のドット位置に対するずれ量を検出するずれ量検出手段と、該ずれ量検出手段に基づいて前記正規の主走査及び副走査位置にドットを移動するドット移動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】
前記ドット移動手段は、前記ドット位置検出手段により検出された主走査方向のドット位置が、前記ずれ量検出手段により正規のドット位置に対してずれがあると検出された場合、前記正規のドット位置のピッチ間隔に基づいて前記ずれたドットの先頭ドットの位相を所定量ずらし、更に画像データを所定ドット数前にずらすように制御する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】
前記ドット移動手段は、前記ドット位置検出手段により検出された主走査方向のドット位置のずれ量をΔＸ１、前記正規のドット位置のピッチ間隔をＰ、Ｎ＊Ｐ＞ΔＸ１を満足する最小の整数をＮとした場合、前記正規のドット位置のピッチ間隔Ｐに基づいて前記ずれたドットの先頭ドットの位相をＮ＊Ｐ−ΔＸ１ずらし、更に画像データをＮドット前にずらすように制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ドット移動手段は、前記ドット位置検出手段により検出された副走査方向のドット位置が、前記ずれ量検出手段により正規のドット位置に対してずれがあると検出された場合、折り返しミラーの角度を変位させて前記副走査方向のずれを補正する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５】
前記折り返しミラーの角度を変位させる手段は、ステッピングモータ若しくはサーボモータの回転軸に前記折り返しミラーを固定して行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ドット位置検出手段は、前記主走査方向及び副走査方向にマトリックス状に配置して構成された電荷蓄積型のセンサであり、該センサの走査タイミングと前記光ビームの走査タイミングが同期している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７】
前記同期検知手段及びドット位置検出手段は同一部材上に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記ドット位置検出手段のセンサに照射される光ビームの走査回数は、前記センサの電荷蓄積時間の１周期に亘り一定回数走査されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
感光体上の主走査方向に分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み装置を備えた画像形成装置において、
前記光書き込み装置は、前記複数の光ビームの夫々の基準位置を検出する複数の同期検知手段と、該同期検知手段により検出された基準位置から画像書き出し位置までの間で前記光ビームをドット点灯させ前記主走査方向のドット位置、及び副走査方向のドット位置を検出する複数のドット位置検出手段と、該ドット位置検出手段により検出された主走査方向及び副走査方向の正規のドット位置に対するずれ量を検出するずれ量検出手段と、該ずれ量検出手段に基づいて前記正規の主走査及び副走査位置にドットを移動するドット移動手段とを備え、
前記ドット位置検出手段のセンサ走査タイミングの各１周期中に、前記光ビームが複数回走査する過程で前記センサ上で累積するドット点灯回数が異なる場合、前記センサ出力値の変動を予め設定されている値以下になるように、前記センサ走査タイミングの１周期中のドット点灯回数を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
感光体上の主走査方向に分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み方法による画像形成方法において、
前記光書き込み方法は、前記複数の光ビームの夫々の基準位置を検出する複数の同期検知ステップと、該同期検知ステップにより検出された基準位置から画像書き出し位置までの間で前記光ビームをドット点灯させ前記主走査方向のドット位置、及び副走査方向のドット位置を検出する複数のドット位置検出ステップと、該ドット位置検出ステップにより検出された主走査方向及び副走査方向の正規のドット位置に対するずれ量を検出するずれ量検出ステップと、該ずれ量検出ステップに基づいて前記正規の主走査及び副走査位置にドットを移動するドット移動ステップとを備えたことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１１】
前記ドット移動ステップは、前記ドット位置検出ステップにより検出された主走査方向のドット位置が、前記ずれ量検出ステップにより正規のドット位置に対してずれがあると検出された場合、前記正規のドット位置のピッチ間隔に基づいて前記ずれたドットの先頭ドットの位相を所定量ずらし、更に画像データを所定ドット数前にずらすように制御することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成方法。
【請求項１２】
前記ドット移動ステップは、前記ドット位置検出ステップにより検出された主走査方向のドット位置のずれ量をΔＸ１、前記正規のドット位置のピッチ間隔をＰ、Ｎ＊Ｐ＞ΔＸ１を満足する最小の整数をＮとした場合、前記正規のドット位置のピッチ間隔Ｐに基づいて前記ずれたドットの先頭ドットの位相をＮ＊Ｐ−ΔＸ１ずらし、更に画像データをＮドット前にずらすように制御することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成方法。
【請求項１３】
前記ドット移動ステップは、前記ドット位置検出ステップにより検出された副走査方向のドット位置が、前記ずれ量検出ステップにより正規のドット位置に対してずれがあると検出された場合、折り返しミラーの角度を変位させて前記副走査方向のずれを補正することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成方法。
【請求項１４】
前記ドット位置検出ステップは、前記主走査方向及び副走査方向にマトリックス状に配置して構成された電荷蓄積型のセンサであり、該センサの走査タイミングと前記光ビームの走査タイミングが同期していることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成方法。
【請求項１５】
前記ドット位置検出ステップのセンサに照射される光ビームの走査回数は、前記センサの電荷蓄積時間の１周期に亘り一定回数走査されることを特徴とする請求項１０乃至１５の何れか一項に記載の画像形成方法。
【請求項１６】
感光体上の主走査方向に分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み方法による画像形成方法において、
前記光書き込み方法は、前記複数の光ビームの夫々の基準位置を検出する複数の同期検知ステップと、該同期検知ステップにより検出された基準位置から画像書き出し位置までの間で前記光ビームをドット点灯させ前記主走査方向のドット位置、及び副走査方向のドット位置を検出する複数のドット位置検出ステップと、該ドット位置検出ステップにより検出された主走査方向及び副走査方向の正規のドット位置に対するずれ量を検出するずれ量検出ステップと、該ずれ量検出ステップに基づいて前記正規の主走査及び副走査位置にドットを移動するドット移動ステップとを備え、
前記ドット位置検出ステップのセンサ走査タイミングの各１周期中に、前記光ビームが複数回走査する過程で前記センサ上で累積するドット点灯回数が異なる場合、前記センサ出力値の変動を予め設定されている値以下になるように、前記センサ走査タイミングの１周期中のドット点灯回数を設定することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６の何れか一項に記載の画像形成方法をコンピュータが制御可能にプログラミングしたことを特徴とする画像形成プログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の画像形成プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、複数の光ビームを用いた光書き込み装置の主走査及び副走査方向のドットずれを補正する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光書き込み装置は、デジタル複写装置やファクシミリといった画像形成装置の書込み部やレーザプリンタに用いられている。この光書き込み装置ではビームにより被走査面の走査を行うため、ビームの走査領域をある程度以上広くするには光学的な限界がある。このため、サイズの大きい記録媒体への光書込みによる記録は、ＬＥＤアレイを用いるものが主流であった。しかし、レーザビームによる光走査方式に比べて装置コストが高く、記録画像の画質も劣るものであった。
そして、大サイズの記録媒体への光走査記録を可能とする広幅光書き込み装置として、２組の光書き込み装置を組合せ、各光書き込み装置による走査領域を連結させることが提案されている。しかし、各光書き込み装置による走査線位置を副走査方向に揃えるには、２つのポリゴンミラーの回転を高精度に同期させる必要があり、このような高精度の同期を実現するのは容易でない。このような問題を回避できる広幅光書き込み装置も提案されているが、ポリゴンミラーが２つのビームに共通であるので、各ビームの走査線位置を副走査方向に揃え易いが、各ビームの走査が同じ向きに行われるため、各ビームの主走査方向の境界部を合致させることが容易でない。
また、同一出願人から出願された特開平１０−２０２２１号公報においては、ポリゴンミラーの特性ばらつき及び不良解明のため、レーザビームの副走査方向の位置確認のためにＣＣＤを使用している。また、同一出願人から出願された特開２０００−２６７０２７公報においては、１つのポリゴンで、２つの書込み系を走査し、画像のほぼ中央部から光ビーム走査を開始し、主走査方向に光ビームを繋ぎ合わせる方式が提案されている。これにより、低コストでコンパクトな広幅対応の書込み系が達成されている。さらに、副走査方向の光ビームの通過位置検出手段１個の１次元ＣＣＤを設け、温度変動によって生じる走査線の副走査方向へのずれを検出し、２本の繋ぎ目のずれを補正する事が提案されている。
また特開２００１−２５５４７６公報にはレーザ描画装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２０２２１号公報
【特許文献２】特開２０００−２６７０２７公報
【特許文献３】特開２００１−２５５４７６公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１はＣＣＤとレーザビームの同期が取られてなく、また主走査方向の書き込み開始位置検出が為されていないため、制御が複雑となり書き込み開始位置の検出に時間を要するといった問題がある。
また特許文献２は、温度変動によって生じる走査線の副走査方向へのずれを検出することはできるが、主走査方向の温度変動によって生じるずれを補正することができない。
また特許文献３は、レーザビームのドット点灯位置を検出するため２次元ＣＣＤ位置ずれ検出手段を持っているが、ＣＣＤとレーザビームの同期は取っていないため、特許文献１と同様の問題を抱えている。
本発明は、かかる課題に鑑み、複数の光ビームの書き込み開始位置の繋ぎ目を精度良く保つための光ビームスポット位置を高精度に検出する光書き込み装置を提供することを目的する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、感光体上の主走査方向に分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み装置を備えた画像形成装置において、前記光書き込み装置は、前記複数の光ビームの夫々の基準位置を検出する複数の同期検知手段と、該同期検知手段により検出された基準位置から画像書き出し位置までの間で前記光ビームをドット点灯させ前記主走査方向のドット位置、及び副走査方向のドット位置を検出する複数のドット位置検出手段と、該各ドット位置検出手段により検出された主走査方向及び副走査方向の正規のドット位置に対するずれ量を検出するずれ量検出手段と、該ずれ量検出手段に基づいて前記正規の主走査及び副走査位置にドットを移動するドット移動手段とを備えたことを特徴とする。
分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み装置では、その繋ぎ目を如何に正確に繋げるかが課題である。しかし、光ビームを走査する構成要件は多数あり、組立時の組み立て方、あるいは経年変化により部品が変形したり、周囲の温度変化により初期の位置からずれることが発生する。そのずれる方向も、走査の主走査方向と、感光体の回転方向である副走査方向の両方が存在する。そこで本発明では、主走査及び副走査方向のずれを検出するために、２次元のセンサを使用して、同期検出センサを基準として主、副走査の位置ずれを同時に検出できる位置センサを備えたことを特徴とする。
かかる発明によれば、分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み装置において、２次元の位置センサを備えるので、主走査及び副走査方向の基準位置からのずれ量を検出してドット移動手段により、ずれ量を補正することができる。
【０００５】
請求項２は、前記ドット移動手段は、前記ドット位置検出手段により検出された主走査方向のドット位置が、前記ずれ量検出手段により正規のドット位置に対してずれがあると検出された場合、前記正規のドット位置のピッチ間隔に基づいて前記ずれたドットの先頭ドットの位相を所定量ずらし、更に画像データを所定ドット数前にずらすように制御することを特徴とする。
主走査方向のドットのずれは、正規のドット位置のピッチ間隔に対してどの位ずれたかにより補正量が決定される。そして、先ずドットの先頭の位相をずらしてドットの位置を微調し、更にずれたドット数だけ画像データを前にずらすことにより行われる。
かかる発明によれば、ドットの先頭の位相をずらしてドットの位置を微調し、更にずれたドット数だけ画像データを前にずらすので、ドット単位に正確にドットのずれを補正することができる。
請求項３は、前記ドット移動手段は、前記ドット位置検出手段により検出された主走査方向のドット位置のずれ量をΔＸ１、前記正規のドット位置のピッチ間隔をＰ、Ｎ＊Ｐ＞ΔＸ１を満足する最小の整数をＮとした場合、前記正規のドット位置のピッチ間隔Ｐに基づいて前記ずれたドットの先頭ドットの位相をＮ＊Ｐ−ΔＸ１ずらし、更に画像データをＮドット前にずらすように制御することを特徴とする。
請求項２の補正方法を更に詳しく説明すると、正規のドット位置のピッチ間隔Ｐに基づいて、ずれたドットの先頭ドットの位相をＮ＊Ｐ−ΔＸ１ずらし、更に画像データをＮドット前にずらすことになる。
かかる発明によれば、正規のドット位置のピッチ間隔Ｐがわかれば、一義的に容易にずれ量を計算することができる。
請求項４は、前記ドット移動手段は、前記ドット位置検出手段により検出された副走査方向のドット位置が、前記ずれ量検出手段により正規のドット位置に対してずれがあると検出された場合、折り返しミラーの角度を変位させて前記副走査方向のずれを補正することを特徴とする。
副走査方向のずれは走査ラインを感光体の回転方向に移動することにより行われる。その方法は、折り返しミラーの角度を変えることにビーム走査位置を変えることができる。
かかる発明によれば、副走査方向のずれを補正するために、折り返しミラーの角度を変えるので、容易に且つ正確に副走査のずれを補正することができる。
【０００６】
請求項５は、前記折り返しミラーの角度を変位させる手段は、ステッピングモータ若しくはサーボモータの回転軸に前記折り返しミラーを固定して行うことを特徴とする。
折り返しミラーの角度を変位させる方法は各種あるが、最も確実で容易な方法は、モータの回転を利用することである。そしてモータはステップ状に回転角を制御できるステッピングモータあるいはサーボモータが適している。
かかる発明によれば、折り返しミラーの角度を変位させる手段にステッピングモータあるいはサーボモータを使用するので、簡単な構造で正確にミラーを変位することができる。
請求項６は、前記ドット位置検出手段は、前記主走査方向及び副走査方向にマトリックス状に配置して構成された電荷蓄積型のセンサであり、該センサの走査タイミングと前記光ビームの走査タイミングが同期していることを特徴とする。ドットの位置のずれを検出する場合、同期センサを基準位置として測られる。従って、マトリック状に構成された位置センサを駆動する操作タイミングは光書き込み装置の光ビームと同期していることが重要である。それにより、制御が容易となり、且つ正確にドットのずれ量を検出することができる。
かかる発明によれば、マトリックス状に配置して構成された電荷蓄積型のセンサの走査タイミングが光ビームと同期しているので、制御が容易となり、且つ正確にドットのずれ量を検出することができる。
請求項７は、前記同期検知手段及びドット位置検出手段は同一部材上に取り付けられていることを特徴とする。
前記したように、ドットの位置のずれを検出する場合、同期センサを基準位置として測られるので、位置的に同一平面上に両者が備えられていることが好ましい。また、周囲温度の影響を同じように受けるためにも、同一部材上に取り付けられているのが更に好ましい。
かかる発明によれば、同期検知手段及びドット位置検出手段は同一部材上に取り付けられているので、温度の影響を受けても同じように変位するので影響を打ち消すことができる。
【０００７】
請求項８は、前記ドット位置検出手段のセンサに照射される光ビームの走査回数は、前記センサの電荷蓄積時間の１周期に亘り一定回数走査されることを特徴とする。
電荷蓄積型のセンサは、光ビームを走査する回数により電荷が蓄積されて出力レベルが高くなる。従って、走査の１周期では一定の回数走査され、且つ信号が飽和しない回数が好ましい。
かかる発明によれば、ドット位置検出手段のセンサに照射される光ビームの走査回数が一定の回数走査されるので、一定の出力レベルを常に得ることができる。
請求項９は、感光体上の主走査方向に分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み装置を備えた画像形成装置において、前記光書き込み装置は、前記複数の光ビームの夫々の基準位置を検出する複数の同期検知手段と、該同期検知手段により検出された基準位置から画像書き出し位置までの間で前記光ビームをドット点灯させ前記主走査方向のドット位置、及び副走査方向のドット位置を検出する複数のドット位置検出手段と、該ドット位置検出手段により検出された主走査方向及び副走査方向の正規のドット位置に対するずれ量を検出するずれ量検出手段と、該ずれ量検出手段に基づいて前記正規の主走査及び副走査位置にドットを移動するドット移動手段とを備え、前記ドット位置検出手段のセンサ走査タイミングの各１周期中に、前記光ビームが複数回走査する過程で前記センサ上で累積するドット点灯回数が異なる場合、前記センサ出力値の変動を予め設定されている値以下になるように、前記センサ走査タイミングの１周期中のドット点灯回数を設定することを特徴とする。
電荷蓄積型のセンサは、走査回数が多ければそれだけ高い出力レベルを得ることができる。しかし、出力レベルが飽和してしまうと正確なドット位置を検出することができなくなる。そこで本発明では、飽和しないように予め設定したレベルになるように点灯回数を設定するものである。
かかる発明によれば、光ビームが複数回走査する過程でセンサ上で累積するドット点灯回数が異なる場合、センサの出力レベルが飽和しないように予め設定したレベルになるように点灯回数を設定するので、正確にドット位置を検出することができる。
【０００８】
請求項１０は、感光体上の主走査方向に分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み方法による画像形成方法において、前記光書き込み方法は、前記複数の光ビームの夫々の基準位置を検出する複数の同期検知ステップと、該同期検知ステップにより検出された基準位置から画像書き出し位置までの間で前記光ビームをドット点灯させ前記主走査方向のドット位置、及び副走査方向のドット位置を検出する複数のドット位置検出ステップと、該ドット位置検出ステップにより検出された主走査方向及び副走査方向の正規のドット位置に対するずれ量を検出するずれ量検出ステップと、該ずれ量検出ステップに基づいて前記正規の主走査及び副走査位置にドットを移動するドット移動ステップとを備えたことを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項１と同様の作用効果を奏する。
請求項１１は、前記ドット移動ステップは、前記ドット位置検出ステップにより検出された主走査方向のドット位置が、前記ずれ量検出ステップにより正規のドット位置に対してずれがあると検出された場合、前記正規のドット位置のピッチ間隔に基づいて前記ずれたドットの先頭ドットの位相を所定量ずらし、更に画像データを所定ドット数前にずらすように制御することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項２と同様の作用効果を奏する。
請求項１２は、前記ドット移動ステップは、前記ドット位置検出ステップにより検出された主走査方向のドット位置のずれ量をΔＸ１、前記正規のドット位置のピッチ間隔をＰ、Ｎ＊Ｐ＞ΔＸ１を満足する最小の整数をＮとした場合、前記正規のドット位置のピッチ間隔Ｐに基づいて前記ずれたドットの先頭ドットの位相をＮ＊ＰーΔＸ１ずらし、更に画像データをＮドット前にずらすように制御することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項３と同様の作用効果を奏する。
【０００９】
請求項１３は、前記ドット移動ステップは、前記ドット位置検出ステップにより検出された副走査方向のドット位置が、前記ずれ量検出ステップにより正規のドット位置に対してずれがあると検出された場合、折り返しミラーの角度を変位させて前記副走査方向のずれを補正することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項４と同様の作用効果を奏する。
請求項１４は、前記ドット位置検出ステップは、前記主走査方向及び副走査方向にマトリックス状に配置して構成された電荷蓄積型のセンサであり、該センサの走査タイミングと前記光ビームの走査タイミングが同期していることを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項６と同様の作用効果を奏する。
請求項１５は、前記ドット位置検出ステップのセンサに照射される光ビームの走査回数は、前記センサの電荷蓄積時間の１周期に亘り一定回数走査されることを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項８と同様の作用効果を奏する。
請求項１６は、感光体上の主走査方向に分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み方法による画像形成方法において、前記光書き込み方法は、前記複数の光ビームの夫々の基準位置を検出する複数の同期検知ステップと、該同期検知ステップにより検出された基準位置から画像書き出し位置までの間で前記光ビームをドット点灯させ前記主走査方向のドット位置、及び副走査方向のドット位置を検出する複数のドット位置検出ステップと、該ドット位置検出ステップにより検出された主走査方向及び副走査方向の正規のドット位置に対するずれ量を検出するずれ量検出ステップと、該ずれ量検出ステップに基づいて前記正規の主走査及び副走査位置にドットを移動するドット移動ステップとを備え、前記ドット位置検出ステップのセンサ走査タイミングの各１周期中に、前記光ビームが複数回走査する過程で前記センサ上で累積するドット点灯回数が異なる場合、前記センサ出力値の変動を予め設定されている値以下になるように、前記センサ走査タイミングの１周期中のドット点灯回数を設定することを特徴とする。
かかる発明によれば、請求項９と同様の作用効果を奏する。
【００１０】
請求項１７は、請求項１０乃至１６の何れか一項に記載の画像形成方法をコンピュータが制御可能にプログラミングしたことを特徴とする。
かかる発明によれば、本発明の画像形成方法をコンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができる。
請求項１８は、請求項１７に記載の画像形成プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録したことを特徴とする。
かかる発明によれば、画像形成プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録媒体に記録することにより、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る光書き込み装置の概念構成図である。この光書き込み装置は、図１（ａ）に示すように、第１書込系と第２書込系とを有する。第１書込系は、光源としての半導体レーザ１ａからは画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームが射出する。射出したビームはカップリングレンズ２ａのコリメート作用により平行ビームとされ、シリンダレンズ３ａにより副走査方向にのみ収束傾向を与えられ、偏向手段としてのポリゴンミラー４の１つの偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像する。ポリゴンミラー４の回転により等角速度的に偏向されたビームは結像手段としてのｆθレンズを構成するレンズ５ａ、６ａを透過し、ミラー７ａ、８ａおよび折り返しミラー９ａにより順次反射され、光導電性の感光体１０の感光面上にビームスポットを形成し、感光体１０の第１走査領域Ｓ１を等速的に走査する。第２書込系は第１書込系を、ポリゴンミラー４の回転軸を中心に１８０度回転させた位置に配置されている。光源としての半導体レーザ１ｂからは画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームが射出し、カップリングレンズ２ｂにより平行ビームとされ、シリンダレンズ３ｂにより副走査方向にのみ収束傾向を与えられてポリゴンミラー４の別の偏向反射面の近傍に主走査方向に長い線像として結像する。ポリゴンミラー４の回転により等角速度的に偏向されたビームは結像手段としてのｆθレンズを構成するレンズ５ｂ、６ｂを透過し、ミラー７ｂ、８ｂおよび折り返しミラー９ｂにより順次反射されて感光体１０の感光面上にビームスポットを形成し、感光体１０の第２走査領域Ｓ２を等速的に走査する。
【００１２】
また第１、第２書込系は光学的に等価である。第１、第２書込系による書き込みは、第１、第２走査領域Ｓ１、Ｓ２の接合部、即ち、全走査領域の中央部Ｓ０を起点として、互いに逆方向、即ち、走査領域の両端部側へ向かって行われる。第１および第２書込系はそれぞれ同期検知ユニット１１ａ、１１ｂを有する。各同期検知ユニット１１ａ、１１ｂは各走査ビームの画像領域外に設けられ、１走査毎に各走査ビームの走査開始のタイミングを決定する。また図示されない書込制御回路は決定されたタイミングに従い、書込開始位置上述の全走査領域の中央部Ｓ０から書込を開始する。このように各走査ビームの書込開始位置Ｓ０が互いに共通で、同期検知ユニットにより良好に制御されるので、各走査ビームの主走査方向のつぎ目部分を、容易且つ良好に整合させることができる。
図１（ｂ）は、ビーム検出手段１１ａ、１１ｂの配置状態を副走査方向から見た状態を示している。従って、図１（ｂ）の図面に直交する方向が副走査方向である。第１書込系の折り返しミラー９ａで反射された走査ビームは、被走査面軸をＳ０点から図の左側Ｓ１へ向かって走査する。また、第２書込系の折り返しミラー９ｂで反射された走査ビームは、被走査面軸をＳ０点から図の右側Ｓ２へ向かって走査する。Ｓ０点は各走査ビームの走査の起点であり、前述の如く、図１（ａ）に示す同期検知ユニット１１ａ、１１ｂにより決定される。
【００１３】
次に図１の動作について説明する。第１書込み系によるレーザビームは、ポリゴンミラー４の回転によって偏向され、まず仮想感光体面上に配置された同期検知板１１ａに入射する。この時、レーザビームは図５のＬＤ点灯信号（ａ）に見られる様に、連続点灯の状態で同期検知に入射する。同期検知に連続点灯のレーザビームが入射すると、レーザビームの水平同期をとるための同期検知信号（ｂ）が発生し、ＬＤ点灯信号は（ａ）のＰ点で一旦ＯＦＦになりＬＤは消灯する。同期検知板１１ａ内には、図４に示すように同期検知センサ２０、同期検知センサ２０から、画像書き出し開始位置までの間に配置された２次元の位置センサ２１が配置されている。本例では、同一の部材ＰＷＢ２４上に配置されているが、同期検知から、画像書き出し位置までの間であれば、同一部材上でなくても良い。図４では同一部材たとえばＰＷＢ２４である同期検知板上に同期検知センサ２０、位置センサ２１各１個搭載した例が示されている。図１（ａ）の折り返しミラー９ａ、９ｂと同期検知ユニット１１ａ、１１ｂ間にミラーを設け２本の光ビームの同期検知、ドット点灯位置を同一部材上に持ってくることも可能である。同期検知ユニット１１ａのＰＷＢ２４上には同期検知センサ２０、位置センサ２１、同期検知ユニット１１ｂのＰＷＢ２５上には同期検知センサ２２、位置センサ２３を搭載する。この位置センサ２０、２３は、本例では２次元のＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いる構成となっている。ＰＳＤは行２５６×列２５６画素計６５５３６画素構成である。ＰＳＤ位置センサはクロックＣＬＫ、スタート信号蓄積開始、位置センサ走査時間間隔を決めるＳＴを入力し、アナログ出力信号ＶＸ１、ＶＹ１、トリガ信号Ｔｒｉｇ１を出力する。
【００１４】
図２は位置センサ１１ａ、１１ｂ、同期検知センサ２０、２２と制御部１３とのインターフェースを示す図である。そして制御部１３には操作部３０、不揮発メモリ３１、光ビーム点灯３２、３３、及びレーザ１ａ、１ｂが接続されている。第１書き込み系に対応した同期検知板１１ａ（同期検知、位置センサを含む）の位置センサ２１には、制御部１３からクロックＣＬＫ、スタート信号ＳＴが与えられ、主走査方向行に対応した出力信号ＶＸ１、副走査方向列に対応した出力信号ＶＹ１とトリガ信号Ｔｒｉｇ１が出力される。出力信号ＶＸ１はオペアンプＯＰ１、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３可変抵抗ＶＲ１からなる増幅器に入力される。その増幅器の出力はＡＤ変喚器ＡＤＣ１によりデジタル信号Ｄｘ１に変換後制御部に入力される。ＡＤ変喚器ＡＤＣ１の入力信号取り込みはＴｒｉｇ１の立下りタイミングで行われる（図３参照）。同様に出力信号ＶＹ１はオペアンプＯＰ２、抵抗器Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６可変抵抗ＶＲ２からなる増幅器に入力される。その増幅器の出力はＡＤ変喚器ＡＤＣ２によりデジタル信号ＤＹ１に変換後制御部に入力される。ＡＤ変喚器ＡＤＣ２の入力信号取り込みはＴｒｉｇ１の立下りタイミングで行われる（図３参照）。同期検知センサ２０の同期検知信号ＤＥＴ１は制御部１３に入力される。この制御部１３に入力された位置センサ２１上のドット点灯位置に対応している値により、光ビーム点灯手段にドット点灯位置移動量を決める信号を与え、後述する方法で画像書き込み開始位置の調整を行う。また、第２書き込み系に対応した同期検知板１１ｂ（同期検知、位置センサを含む）と後続する増幅器、ＡＤＣ、制御部制御部は第１、２書き込み系共通は同様な構成になっているので説明は省略する。
【００１５】
図３は位置センサ１１ａに光を照射したときに、各信号との関係を示すタイミングチャートである。例えば、スタート信号ＳＴがＬでＯＮすると、アナログ出力信号Ｖｏとトリガ信号Ｔｒｉｇ１がＣＬＫに同期して出力される。トリガ信号Ｔｒｉｇ１はアナログ出力信号Ｖｏとも同期されていて、後段のＡＤ変換、制御部の信号取り込みに使用される。クロックＣＬＫ、スタート信号ＳＴはＸ方向主走査方向、Ｙ方向副走査方向独立して入力させることも可能であるが、説明を簡略化するため各１信号で示す。出力信号もＸ方向主走査方向、Ｙ方向副走査方向独立して出力されているが、簡略化するため各１信号で示す。位置センサの各画素はスタート信号ＳＴの１周期間ＴＳＳ（ほぼ蓄積時間に等しい。実際は電荷転送、リセット時間を必要とするので蓄積時間はＴＳＳより小となる）の受光により電荷を発生させる。その電荷は行、列ごとに蓄えられ、電圧に変換されＶＸ１、ＶＹ１として出力される。よって１周期間ＴＳＳのアナログ出力信号は行方向２５６個の値で構成されるシリアル信号ＶＸと、列方向２５６個の値で構成されるシリアル信号ＶＹの計５１２個のアナログ値によりなる。出力信号は２次元画像の行、列方向への射影に対応した信号となっている。なお出力信号Ｖｏの値は、出力時より１つ前の１周期間ＴＳ蓄積時間に対応したものである。光ビームをドット点灯した場合は図１３により後述する。また第２書き込み系に付いても、同期検知板１１ｂとそれに含まれる同期検知センサ２２、位置センサ２３が配置されている。クロック信号ＣＬＫ、スタート信号ＳＴは前述した第１書き込み系のものと同じ信号が使える。アナログ信号ＶＸ２、ＶＹ２、トリガ信号Ｔｒｉｇ２、同期信号ＤＥＴ２が第１書き込み系と同様に出力される。
【００１６】
図４、５は同期検知、位置センサ、レーザビームのドットと各信号の関係を示すものである。第１書込系と第２書込系が書かれているが、片方の説明だけで解る場合は第１書込系について説明する。ＬＤが一旦消灯した後、同期検知信号から所定の画素クロック数本例ではＮ０、クロック後に再度ＬＤが点灯し、位置センサの上で１ドットを生成する。このことにより、位置センサの上で、レーザビームは等価的に静止している状態になり、主走査及び副走査のレーザビームの点灯位置を同時に検出する事が可能となる。画素クロックｃは同期検知信号を基準として発生し、同期検知から所定のクロック数後本例ではＮｇクロックに画像データ基づいた変調を開始する。第１書き込系の位置センサ２１は信号ＶＸ１、ＶＹ１を出力する。その値は図２に示す値と対応している。制御部の入力へＤＸ１、ＤＸ２が入力することにより主副の位置センサ上のレーザビームの点灯位置を制御部が認識する。第２書込系においても、走査方向が逆になるだけで、第１書込系と動作は同じになり、位置の検出が行われる。
図６は同期検知センサと位置センサが主走査及び副走査方向にずれた場合の相対位置関係を表す図である。図７はそのときの各信号の関係を表すタイミングチャートである。図８はΔＸ１だけ主走査方向にずれた場合の補正方法の一例を示す図である。図６〜８を参照して同期検知の温度上昇による信号遅延や書込系の温度上昇による主方向、及び副走査方向にドットがずれた場合動作について説明する。まず、主走査方向のずれについて説明する。レーザビームが同期検知に入射するまで、レーザビームは連続点灯している。常温の場合は図７（ｂ）に示したように、同期検知に入射したとほぼ同時（実際にはタイムラグは０ではない）に同時検知信号が発生したとすると、図７（ｃ）は温度上昇した場合、Δｔ（距離換算でΔＸ１）だけ同期検知信号の発生が遅延してしまう現象が発生するところを示している。また、レンズ系の温度上昇によって倍率が変化し主走査方向にドットがずれてしまう現象も重なってくる。同期検知信号が遅延すると、同期検知を基準として所定のクロックＮｇ後に書き出しを開始する為、画像の書き出し位置もΔＸ１だけのずれが生じ、位置センサ上のドット位置もΔＸ１だけずれる事になる。光学系の倍率誤差の影響を考慮すると、位置センサ上のずれ量と、書き出し位置でのずれ量は同一ではなくなるが、ここでは、簡略化の為に省略する。
【００１７】
図８（ａ）は正規のずれの無い場合のドット位置である。図８（ｂ）はΔＸ１だけずれた場合のドット位置を示す。ΔＸ１だけドットが２次元位置検出素子上でずれたとすると、Ｎ＊Ｐ−ΔＸ１の距離に相当する画素クロックの位相を図示していないレーザビーム点灯制御部により遅らせる（図８（ｃ））。ここでＮはＮ＊Ｐ＞ΔＸ１になる最小の整数、Ｐはビームのピッチ間隔とする。このことで、正規のドット位置の４番目の画素と図８（ｃ）の１番目の主走査方向のドット位置が同一になる。次に、図８（ｄ）に示すように、Ｎドット（本例では３ドット）を先頭ドットの前に追加して、さらに画像データをＮドット前側にずらす処理が行われる。実際には、同期検知信号から書き出し位置までのクロック数ＮｇをＮｇ−Ｎとすることと同じになる。以上の処理を第２書込系にも同様に行うことで、主走査方向の繋ぎ目を所定の位置に合わせることができる。
次に、副走査方向の補正について説明する。図６において、第１書込系では、副走査方向にΔＹ１、第２書込系ではΔＹ２のずれが、２次元位置検出素子上で検出される。これに対応して書き出し位置においてもそれぞれΔＹ１、ΔＹ２のずれが発生し、相対的には、ΔＹだけレーザビームが副走査方向に離れてしまう。副走査方向へのずれの発生要因としては、ハウジングの熱膨張などによって、ミラー等の光学部品の位置が微妙に変位してしまうことが主な原因として上げられる。上記の検出された副走査方向のずれに対応する量だけ図１の１４のスッテッピングモータ１２を回転させて、折り返しミラー９ａ、９ｂの角度を変位させ、副走査方向のずれ補正を行っている。
【００１８】
図９はドット点灯に対応した部分の主走査方向の出力信号１７画素分（ｎ〜ｎ＋１６）を取り出した場合の、蓄積時間による出力信号の違いを説明する図である。図９（ａ）は適正な光量と蓄積時間による信号であり、出力ピーク値が増幅器、ＡＤＣの入、出力の最大許容値３Ｖより低く、かつ十分な電圧レベルがある。図９（ｂ）は過大な光量と蓄積時間による信号であり、出力ピーク値が増幅器又はＡＤＣの入、出力の最大許容値に達していて、位置センサでの検出が出来ない状態になっている。図９（Ｃ）は過小な光量と蓄積時間による信号であり、出力ピーク値が増幅器又はＡＤＣの入、出力の最大許容値に比べ小さいため十分なＳ／Ｎが得られない。制御部１３は上記出力信号のピーク値又は複数の出力信号値からドット点灯位置を特定する。
ここでは図９（ａ）の出力信号が望ましいので、図２の増幅器の可変抵抗ＶＲで調整する。しかし図１２のように光ビームの走査と位置センサの走査が同期していない場合、位置センサ走査周期Ｔｓｓ蓄積時間に相当内での位置検知のためのドット点灯数が１回の場合と２回の場合が発生する。ドット点灯数が１回の時出力電圧を適正にＶＲで調整しても、２回点灯した場合図９（ｂ）のように飽和した出力値となり正しい位置検出が出来ない。反対にドット点灯数が２回の時出力電圧を適正にＶＲで調整しても、１回点灯した場合図９（ｃ）のようになり適正な電圧レベルの出力値が得られない。
図１０は照射光量光強度×照射時間がＦ１、Ｆ２の場合の位置センサの蓄積時間と出力電圧の関係を示す図である。縦軸に出力電圧を表し、横軸に蓄積時間を表す。ここでＦ２はＦ１の２倍の照射光量光強度×照射時間とする。Ｆ１はスタート信号ＳＴ周期Ｔｓｓで１回ドット点灯する光量と等価。Ｆ２は２回ドット点灯する光量と等価。Ｆ１の場合、蓄積時間０．５３ｍＳ（位置センサの走査周期とほぼ同じ）で出力は飽和電圧３Ｖ（回路構成、素子で異なるがここでは３Ｖとして説明する）で飽和しないがＦ２では飽和している。位置センサと光ビームの同期を取り位置センサの１周期あたりのドット点灯回数を等しくする必要がある。位置センサの１周期あたりの点灯回数が少ない場合は同様に同期を取る必要がある。
【００１９】
図１１は照射光量がＦ９（９回ドット点灯する光量と等価）、Ｆ１０（１０回ドット点灯する光量と等価）、Ｆ１１（１１回ドット点灯する光量と等価）の場合を示す。なお点灯回数が１回の場合とは増幅器の増幅率を変更している。ドット点灯時の光強度を変更する方法や位置センサの光に対する感度電荷電圧変換の関係を変更する方法も可能である。ドット点灯回数が１０回の場合、±１回前後点灯回数が変化しても出力電圧は約±１０％の変動となっていることを示している。
このように位置センサの１周期あたりの点灯回数が多く出来る場合には、位置センサと光ビームの同期を取らなくとも１周期あたりのドット点灯回数は変化し、出力値が変動するが出力飽和を発生していない場合は、位置検出が可能である。次に、２本のレーザビームを繋げて１本の走査線を構成する際、画像書き込み開始点が隣り合っている場合について説明する。隣り合った開始点の２つのドットは、規定の間隔をもって書き込みが行われる様設計されているが、構造体や構成部品のバラツキによって所望の間隔にならない。６００ＤＰＩの書き込みの場合、規定の間隔は４２．３μｍである。たとえば、所望の間隔を４２．３μｍ±２０μｍとして初期に調整しても、温度変化や経時により間隔が１００μｍへと変化してしまう場合である。最初に目視等で、隣り合う画像書き込み書き込み開始点の２画素が適正に配置するよう調整し、その時の位置センサ上のドット点灯位置での出力ＤＸ１、ＤＹ１、ＤＸ２、ＤＹ２に対応した値を不揮発メモリに保持する。画像書き込みに当たってはドット点灯位置が適正調整時の値になるよう、同期検知信号ＤＥＴ  ＯＮからドット点灯するまでの時間（図１２、図１３のＴＤ）を変更することにより行う。そのとき前記した不揮発メモリに保持された値を使用する。そして２本の光ビームに対応した各同期検知手段、各位置センサが同一部材たとえばＰＷＢ上に取り付けられているので、その部材が環境変動等により主副方向に微小変動しても各センサが同一方向へ同一距離だけ変動するので、光ビーム走査の各開始画像書き込み開始画素間の距離相対位置が変化しないように出来る。
図１４は、本発明の光書き込み装置を使用した画像形成装置の概略構造を示す模式図である。この画像形成装置は、レーザにより感光体に潜像を書き込むレーザ書き込み部１２１と、レーザ書き込み部１２１により表面に帯電された電荷を露光し、潜像を形成する感光体１２２と、感光体１２２上の残存トナーを除去するクリーナ１２３と、感光体１２２上を一様に帯電する帯電チャージャ１２４と、感光体の潜像にトナー像を形成する現像器１２５と、トナー像を記録紙に転写する転写ドラム１２６と、トナー像を記録紙側に引き寄せるための電荷を発生する転写チャージャ１２７と、記録紙上に転写されたトナー像を固着する定着装置１２８と、外部からの記録情報を制御する情報処理部１２９と、記録紙を収納し、１枚ずつ給紙する給紙装置１３０と、定着された記録紙を排紙する排紙トレイ１３１と、外部とのインターフェースを司る通信ポート１３２から構成されている。尚、本画像形成装置の動作については、公知のレーザプリンタとしての動作と同様であるので、説明を省略する。
【００２０】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１、１０の発明によれば、分割した複数の光ビームを繋げて１本の主走査ラインとする光書き込み装置において、２次元の位置センサを備えるので、主走査及び副走査方向の基準位置からのずれ量を検出してドット移動手段により、ずれ量を補正することができる。
また請求項２、１１では、ドットの先頭の位相をずらしてドットの位置を微調し、更にずれたドット数だけ画像データを前にずらすので、ドット単位に正確にドットのずれを補正することができる。
また請求項３、１２では、正規のドット位置のピッチ間隔Ｐがわかれば、一義的に容易にずれ量を計算することができる。
また請求項４、１３では、副走査方向のずれを補正するために、折り返しミラーの角度を変えるので、容易に且つ正確に副走査のずれを補正することができる。
また請求項５では、折り返しミラーの角度を変位させる手段にステッピングモータあるいはサーボモータを使用するので、簡単な構造で正確にミラーを変位することができる。
また請求項６、１４では、マトリックス状に配置して構成された電荷蓄積型のセンサの走査タイミングが光ビームと同期しているので、制御が容易となり、且つ正確にドットのずれ量を検出することができる。
【００２１】
また請求項７では、同期検知手段及びドット位置検出手段は同一部材上に取り付けられているので、温度の影響を受けても同じように変位するので影響を打ち消すことができる。
また請求項８、１５では、ドット位置検出手段のセンサに照射される光ビームの走査回数が一定の回数走査されるので、一定の出力レベルを常に得ることができる。
また請求項９、１６では、光ビームが複数回走査する過程でセンサ上で累積するドット点灯回数が異なる場合、センサの出力レベルが飽和しないように予め設定したレベルになるように点灯回数を設定するので、正確にドット位置を検出することができる。
また請求項１７では、本発明の画像形成方法をコンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができる。
また請求項１８では、画像形成プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録媒体に記録することにより、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光書き込み装置の概念構成図。
【図２】本発明の位置センサ１１ａ、１１ｂ、同期検知センサ２０、２２と制御部１３とのインターフェースを示す図。
【図３】本発明の位置センサ１１ａに光を照射したときに、各信号との関係を示すタイミングチャート。
【図４】本発明の同一部材たとえばＰＷＢ２４である同期検知板上に同期検知センサ２０、位置センサ２１各１個搭載した例を示す図。
【図５】本発明の同期検知信号とＬＤ点灯信号との関係を示すタイミングチャート。
【図６】本発明の同期検知センサと位置センサが主走査及び副走査方向にずれた場合の相対位置関係を表す図。
【図７】本発明の同期検知センサと位置センサが主走査及び副走査方向にずれた場合の各信号の関係を表すタイミングチャート。
【図８】本発明のΔＸ１だけ主走査方向にずれた場合の補正方法の一例を示す図。
【図９】本発明のドット点灯に対応した部分の主走査方向の出力信号１７画素分（ｎ〜ｎ＋１６）を取り出した場合の、蓄積時間による出力信号の違いを説明する図。
【図１０】本発明の照射光量光強度×照射時間がＦ１、Ｆ２の場合の位置センサの蓄積時間と出力電圧の関係を示す図。
【図１１】本発明の照射光量がＦ９（９回ドット点灯する光量と等価）、Ｆ１０（１０回ドット点灯する光量と等価）、Ｆ１１（１１回ドット点灯する光量と等価）の場合を示す図。
【図１２】本発明の光ビームの走査と位置センサの走査が同期していない場合のタイミングチャート。
【図１３】本発明のＴＤを変更した場合のタイミングチャート。
【図１４】本発明の光書き込み装置を使用した画像形成装置の概略構造を示す模式図。
【符号の説明】
１ａ  半導体レーザ、２ａ  カップリングレンズ、３ａ  シリンダレンズ、４ポリゴンミラー、５ａ、６ａ  ｆθレンズ、７ａ、８ａ  ミラー、９ａ  折り返しミラー、１０  感光体、１２  ステッピングモータ、１３  制御部
【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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