(57)【要約】【課題】高分解能センサを必要とすることなく、レーザ光の走査位置を高精度に検出する。【解決手段】レーザ光の走査位置を検出するためのレーザ光検出手段５０を、感光体ドラム４０近傍ではなくレーザ光走査ユニット６０に固定して設ける。感光体ドラム４０には、レーザ光走査ユニット６０からのレーザ光を反射するためのレーザ光反射部７０が構成されている。感光体ドラム４０が円形状であることにより、レーザ光の感光体ドラム４０上の走査位置の振れ幅は増幅されてレーザ光検出手段５０により検出される。また、レーザ光検出手段５０がレーザ走査ユニット６０に固定されて設けられているので、感光体ドラム４０とレーザ光走査ユニット６０との相対的な振動量を高精度に検出できる。【選択図】図３
2007283690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出射されたレーザ光を感光体上に走査するためのレーザ光走査装置と、
前記レーザ光走査装置からのレーザ光によって潜像が形成されるとともに、前記レーザ光走査装置からのレーザ光を反射するための反射部が設けられた感光体と、
前記反射部により反射されたレーザ光が入射される位置に設けられていて、走査されるレーザ光の走査位置を検出するためのレーザ光検出手段と、
を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記レーザ光検出手段が、レーザ光走査装置に固定されて設けられている請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記感光体が円筒形状である請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記反射部が、前記感光体の一部が鏡面仕上げされることにより構成されている請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記反射部が、前記感光体に鏡面部材をはめ込むことにより構成されている請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記走査位置検出手段からの出力に基づいて、走査されるレーザ光の走査位置のずれ量を算出する走査位置算出手段と、
前記走査位置算出手段により検出されたレーザ光の走査位置のずれ量に基づいてレーザ光の強度を補正する補正手段とをさらに有する請求項１から５のいずれか１項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、レーザ光源からのレーザ光を感光体等の被走査物上に走査するレーザ光走査装置に関し、特に、このレーザ光走査装置により感光体上に潜像を形成して画像形成を行うデジタルコピー機、プリンタシステム等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源からのレーザ光をポリゴンミラー（回転多面鏡）等で走査させ、感光体上に潜像を形成するレーザプリンタ等の画像形成装置では、ポリゴンミラーの面倒れや、装置内の様々な駆動系からの振動による影響により、走査方向と直角な方向である副走査方向におけるレーザ光間のピッチ（走査ピッチ）が一様とならなくなる現象が発生する。その結果、印刷画像の副走査方向に帯状の濃度むらであるバンディングが発生し、印刷画像の品質低下を招く大きな原因となっている。
【０００３】
そのため、レーザ光の走査位置を１スキャンごとに検出し、この検出結果を用いてレーザ光の強度を補正することによりバンディングの発生を抑制するための方法が各種提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００４】
このような従来の画像形成装置では、感光体近傍にレーザ光検出手段を設け、このレーザ光検出手段によりレーザ光の走査位置を検出し、この検出結果に基づいてレーザ光の出力強度を修正することによりバンディングの発生を抑制している。
【０００５】
しかし、近年の画像精度の向上に伴い検出しなければならないレーザ光の副走査方向の振れ幅（ずれ量）が１０μｍ以下と微少になってきている。そのため、レーザ光の走査位置を検出するためのセンサにも高分解能が要求される。しかし、高分解能のセンサはコストが高いため、画像形成装置のコストも増加してしまうことになる。
【０００６】
【特許文献１】特許第２５７４４１９号公報
【特許文献２】特開２０００−２３８３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の画像形成装置では、レーザ光の走査位置を高精度に検出しようとした場合、高分解能のセンサが必要となるためコストが増加してしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は、高分解能センサを必要とすることなく、レーザ光の走査位置を高精度に検出することが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［画像形成装置］
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、レーザ光源から出射されたレーザ光を感光体上に走査するためのレーザ光走査装置と、
前記レーザ光走査装置からのレーザ光によって潜像が形成されるとともに、前記レーザ光走査装置からのレーザ光を反射するための反射部が設けられた感光体と、
前記反射部により反射されたレーザ光が入射される位置に設けられていて、走査されるレーザ光の走査位置を検出するためのレーザ光検出手段とを有する。
【００１０】
本発明では、レーザ光走査装置からのレーザ光は感光体の反射部により反射された後にレーザ光検出手段に入射するので、レーザ光の走査位置の振れ幅が増幅されてレーザ光検出手段に入射する。そのため、本発明によれば、レーザ光検出手段に高分解能のセンサを用いることなくレーザ光の走査位置のずれ量を検出することができる。
【００１１】
好ましくは、前記レーザ光検出手段が、レーザ光走査装置に固定されて設けられている。
【００１２】
本発明によれば、レーザ光検出手段がレーザ光走査装置に固定されて設けられているので、レーザ光走査装置と感光体との相対的な振動によるレーザ光の走査位置変動を高精度に検出することが可能となる。
【００１３】
好ましくは、前記感光体は、円筒形状である。
好ましく、前記反射部が、前記感光体の一部が鏡面仕上げされることにより構成されていてもよいし、前記感光体に鏡面部材をはめ込むことにより構成されていてもよい。
【００１４】
好ましくは、前記走査位置検出手段からの出力に基づいて、走査されるレーザ光の走査位置のずれ量を算出する走査位置算出手段と、
前記走査位置算出手段により検出されたレーザ光の走査位置のずれ量に基づいてレーザ光の強度を補正する補正手段とをさらに有する。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、感光体の反射部により反射された後のレーザ光をレーザ光検出手段により検出するようにしているので、高分解能センサを必要とすることなく、レーザ光の走査位置を高精度に検出することが可能になるという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
[従来構成]
まず、本発明の理解を助けるために、レーザ光が感光体ドラム近傍に設けられている従来の画像形成装置の構成について説明する。図１に、従来の画像形成装置の構成の概略を示す。
【００１７】
この従来の画像形成装置は、図１に示されるように、レーザ光走査ユニット６０と、円筒形状の感光体ドラム１４０と、レーザ光検出手段５０とを備えている。また、レーザ光走査ユニット６０は、レーザ光源１０と、ポリゴンミラー２０と、結像レンズ（ｆθレンズ）３０とを備えている。
【００１８】
レーザ光走査ユニット６０は、レーザ光源１０から出射されたレーザ光を感光体ドラム１４０上に走査するためのレーザ光走査装置として機能する。感光体ドラム１４０は、レーザ光走査ユニット６０からのレーザ光によって静電潜像が形成される。
【００１９】
レーザ光源１０から出力された複数のレーザ光は、コリメータレンズ（図示せず）、シリンドリカルレンズ（図示せず）により副走査方向に集光されてポリゴンミラー２０に結像される。そして、ポリゴンミラー２０に入射されたレーザ光は、ポリゴンミラー２０の回転により走査される。ポリゴンミラー２０により反射されたレーザ光は、結像レンズ３０により略等速度にて走査されるように変換された後に副走査方向に集光されて感光体ドラム１４０上に結像される。そして、感光体ドラム１４０では、このレーザ光により主走査方向に露光が行われるとともに、感光体ドラム１４０の回転により副走査方向にも露光が行われ、感光体ドラム１４０上に静電潜像が形成される。
【００２０】
そして、感光体ドラム１４０の非画像領域には、レーザ光の走査位置を検出するためのセンサであるレーザ光検出手段５０が設けられている。このレーザ光検出手段５０は、バンディングセンサとも呼ばれている。このレーザ光検出手段５０は、レーザ光の走査位置の副走査方向におけるずれ量を検出している。ここで、副走査方向とは、レーザ光の主走査方向と走査面において直交する方向を示している。
【００２１】
上述したように、従来の画像形成装置では、レーザ光検出手段５０は感光体ドラム１４０の近傍に設けられている。そのため、図２に示すように、感光体ドラム１４０上におけるレーザ光の走査位置のずれ量をそのままレーザ光検出手段５０により検出する必要がある。その結果、検出しようとするレーザ光の振れ幅（ずれ量）よりも細かい検出分解能を有するセンサが必要となる。つまり、１０μｍという極微少なレーザ光の走査位置のずれを検出しようとした場合、数μｍ以上の高分解能なセンサが必要となる。しかし、上述したいように、このような高分解能のセンサはコスト増加の要因となってしまう。
【００２２】
一般的に、レーザ光の振れ幅を大きくしようとすると、光路長を長くすることが考えられる。しかし、光路長を長くすることは装置の小型化に反するため採用することは困難である。
【００２３】
また、感光体ドラム１４０の近傍にレーザ光検出手段５０を設ける場合、感光体ドラム１４０が高速で回転していることにより感光体ドラム１４０とは異なる機構部分にレーザ光検出センサ５０が設けられることになる。そのため、レーザ光走査ユニット６０と、感光体ドラム１４０と、レーザ光検出手段５０とがそれぞれ独立して振動した場合、感光体ドラム１４０上に照射されるレーザ光の走査ピッチを正確に検出することはできない。
【００２４】
さらに、レーザ光検出手段５０の取り付けを行う際には、レーザ光の光軸を受光部の概ね中心に配置する必要がある。そのため、レーザ光の径程度の精度でレーザ光検出手段５０の取り付けを行う必要があり、メカ系の取り付け公差を非常に高精度にする必要がある。
【００２５】
[実施形態]
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図３は本発明の一実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。図３において、図１中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【００２６】
本実施形態の画像形成装置では、図１に示した従来の画像形成装置に対して、感光体ドラム１４０が感光体ドラム４０に置き換えられ、レーザ光検出手段５０がレーザ光走査ユニット６０に固定されて設けられている点が異なっている。
【００２７】
感光体ドラム４０は、図１に示した従来の感光体ドラム１４０に対して、レーザ光走査ユニット６０からのレーザ光を反射するレーザ光反射部７０が形成されている点が異なっている。
【００２８】
そして、レーザ光検出手段５０は、レーザ光反射部７０により反射されたレーザ光が入射される位置に設置されている。
【００２９】
なお、レーザ光反射部７０は、レーザ走査ユニット６０からのレーザ光を反射することができるものであればどのような構成であってもよい。つまり、感光体ドラムの一部を鏡面仕上げとすることによりレーザ光反射部を形成するようにしてもよいし、感光体ドラムに鏡面部材をはめ込むことによりレーザ光反射部を形成するようにしてもよい。
【００３０】
また、レーザ光反射部７０の形状も、図４に示すように様々な形状とすることが可能である。例えば、図４（ａ）に示すように、感光体ドラム４０の表面と平行なレーザ光反射部７０ａとしてもよいし、感光体ドラム４０の表面に対して角度を設けた構造としてもよい。さらに、図４（ｃ）に示すように、感光体ドラム４０の一部を削ったような構成として、感光体ドラム４０の表面に対して角度を設けた構造としてもよい。
【００３１】
また、レーザ光検出手段５０の構成例を図５に示す。レーザ光検出手段５０の一例としては、１次元ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いたセンサを利用することが考えられる。そして、１次元ＣＣＤによりレーザ光を検出し、１次元ＣＣＤからの出力信号の重心を求めることにより走査位置を得ることができる。
【００３２】
なお、ここでは１次元ＣＣＤによりレーザ光検出手段５０を構成する場合について説明したが、本実施形態においては、レーザ光検出手段５０がレーザ光の走査位置をどのように検出するかという検出方法については特に特定されるものではなく、どのような検出方法を用いてもよい。
【００３３】
次に、本実施形態の画像形成装置における、レーザ光の振れ幅とレーザ光検出手段５０の位置との関係について図６を参照して説明する。
本実施形態の画像形成装置では、レーザ光走査ユニット６０からのレーザ光は、感光体ドラム４０の非画像領域上に設けられたレーザ光反射部７０において反射され、レーザ光走査ユニット６０に設けられたレーザ光検出手段５０により走査位置が検出される。
【００３４】
本実施形態の画像形成装置によれば、感光体ドラム４０が円筒形状であることを利用して、レーザ光の走査位置の振れ幅を増幅させレーザ光検出手段５０により検出するようにしている。
【００３５】
以下では、図６を参照してレーザ光の走査位置の振れ幅が増幅される理由について説明する。
【００３６】
図６において、αはレーザ光の入射角度のずれ角を示し、Ｘはレーザ光の感光体ドラム４０上の振れ幅を示している。また、Ｙは感光体ドラム４０からレーザ光検出手段５０までの距離を示し、Ｚは、レーザ光検出手段５０上におけるレーザ光の振れ幅を示している。
【００３７】
また、感光体ドラム４０の直径である感光体径をφとする。さらに、レーザ光が理想的な走査位置からずれた際にレーザ光が感光体ドラム４０上に照射される場所と感光体ドラム４０の中心を結んだ直線が、レーザ光が理想的な走査位置の場合にレーザ光が感光体ドラム４０上に照射される場所と感光体ドラム４０の中心を結んだ直線とのなす角をθとした。
【００３８】
そして、図６から下記の式を導くことができる。
θ＝ｔａｎ-1（Ｘ／（φ／２））
Ｚ＝ｔａｎ（２θ＋α）×Ｙ＋Ｘ
【００３９】
ここで、レーザ光の入射角度のずれ角αは、２θの大きさと比較すると無視することができるほど小さい。そのため、α≒０であると考えることができる。そして、φやＹの値は、装置の構成によって決まる固定的な値である。よって、レーザ光検出手段５０におけるレーザ光の振れ幅Ｚがわかれば上記の式より、感光体ドラム４０上におけるレーザ光振れ幅Ｘを求めることが可能となる。
【００４０】
次に、本実施形態の画像形成装置を用いてレーザ光の振れ幅をシミュレートした結果を示す。
図７は、このシミュレーションにおける具体的な寸法を示したものである。このシミュレーションでは、感光体径は３０φ、レーザ光走査ユニットと感光体ドラムとの相対的な位置振れ幅を±０．０１ｍｍ、感光体ドラムからレーザ光検出手段までの距離を３００ｍｍとした。
【００４１】
そして、このシミュレーションの結果を図８のグラフに示す。この図８中において、破線のグラフは図１に示したような従来の画像形成装置を用いた結果を示しており、直線のグラフは本実施形態の画像形成装置を用いた結果を示している。
【００４２】
図８を参照すると、従来例では、レーザ光の振れ幅は、レーザ光走査ユニットと感光体ドラムとの相対的な位置振れ幅と同じ値となっていることがわかる。つまり、感光体ドラム上のレーザ光の位置の振れ幅が０．０１０ｍｍの場合には、レーザ光検出手段上のレーザ光の位置も０．０１０ｍｍだけ振れていることが分かる。
【００４３】
これに対して、本実施形態の画像形成装置では、感光体ドラム上のレーザ光の位置の振れ幅が０．０１０ｍｍの場合でも、レーザ光走査ユニットに設けられたレーザ光検出手段上ではレーザ光の位置は０．４００ｍｍも振れていることがわかる。
【００４４】
つまり、レーザ光走査ユニットにレーザ光検出手段を設けた本実施形態の画像形成装置によれば、感光体ドラム上でのレーザ光の位置の振れ幅が約４０倍に増幅されてレーザ光検出手段上に現れていることになる。
【００４５】
そのため、本実施形態の画像形成装置によれば、高額な高分解能のセンサをレーザ光検出手段として用いなくても、レーザ光の感光体ドラム上の振れ幅を高精度に検出することが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態の画像形成装置によれば、レーザ光の感光体ドラム上の振れ幅が増幅されてレーザ光検出手段に入射されるため、メカ系の取り付け精度を高精度にする必要が無くなる。
【００４７】
例えば、図１に示したような従来の画像形成装置の構成の場合、レーザ光検出手段５０の取り付け位置に１μｍの誤差が生じた場合、検出するレーザ光の走査位置も１μｍずれてしまうことになる。しかし、本実施形態の構成の場合、レーザ光検出手段５０の取り付け位置に１μｍの誤差が生じた場合でも、検出するレーザ光の走査位置は数十分の１／（振れ幅が増幅される倍率）μｍしかずれることはない。つまり、要求される公差を、振れ幅が増幅される倍率だけ拡大することが可能となる。
【００４８】
さらに、本実施形態の構成によれば、レーザ光走査ユニット６０にレーザ光検出手段５０を設けるようにしているので、感光体ドラム４０とレーザ光走査ユニット６０との相対的な位置変動を高精度に検出することが可能となる。
【００４９】
次に、このようにしてレーザ光検出手段５０により検出されたレーザ光の走査位置に基づいて、バンディング補正が行われる方法について説明する。
【００５０】
本実施形態の画像形成装置においてバンディング補正を行うための構成を、図９のブロック図に示す。本実施形態の画像形成装置は、図９に示すように、走査位置算出部８０と、レーザ光源１０の制御を行っているレーザ制御部９０とを有している。そして、レーザ制御部９０の内部には、補正部９１が設けられている。
【００５１】
走査位置算出部８０は、レーザ光検出手段５０からの出力に基づいて、走査されるレーザ光の走査位置の副走査方向におけるずれ量を算出する。
【００５２】
そして、レーザ制御部９０内の補正部９１は、走査位置算出手段８０により算出されたレーザ光の走査位置のずれ量に基づいてレーザ光の強度を補正することによりバンディングの発生を抑制する。
【００５３】
このような構成になっていることにより、レーザ光検出手段５０により検出されたレーザ光の副走査方向のずれ量に基づいて、上下に位置する他のレーザ光との間隔（走査ピッチ）が算出され、算出されたピッチに基づいて各レーザ光の強度補正が行われる。具体的には、レーザ光の走査ピッチが規定値よりも狭い場合には、レーザ光の強度を減少させ、レーザ光のピッチが規定値よりも広い場合にはレーザ光の強度を増加する補正が行われる。このような補正が行われることにより、画質に重大な影響を及ぼすようなバンディングを解消することができる。
【００５４】
このようにして行われるバンディング補正の一例を図１０に示す。
ここで、図１０（ａ）は、走査位置にずれが無い理想的な状態を示している。この図１０（ａ）では、感光体の回転方向（副走査方向）に９つの走査位置が示されている。そして、各走査位置間のピッチは規定値の間隔Ａで等間隔に配置されている。
【００５５】
ここで、実際の走査位置が、図１０（ｂ）のようにずれているものとする。この図１０（ｂ）では、上から２番目のレーザ光の走査位置が上方向にずれ、４番目のレーザ光の走査位置が下方向にずれ、５番目のレーザ光の走査位置が上方向にずれ、７番目のレーザ光の走査位置が下方向にずれ、８番目のレーザ光の走査位置が上方向にずれている。
【００５６】
そのため、規定値の間隔Ａよりも狭くなった場所は、人間の目には濃度が濃くなったように見え、規定値の間隔Ａよりも広くなった場合は、人間の目には濃度が薄くなったように見える。
【００５７】
そして、ここで上述したようなバンディング補正が行われると、図１０（ｃ）に示すように、上方向の走査位置との間隔に応じてそれぞれのレーザ光強度が修正される。
【００５８】
この図１０（ｃ）では、上方向のレーザ光の走査位置との間隔が“Ｂ”、“Ｄ”となり規定値“Ａ”よりも間隔が狭くなっている２、５、８番目のレーザ光の強度は標準値よりも小さくなるように修正されている。また、上方向のレーザ光の走査位置との間隔が“Ｃ”となり規定値“Ａ”よりも間隔が広くなっている３、４、６、７、９番目のレーザ光の強度は標準値よりも大きくなるように修正されている。
【００５９】
このような補正が行われることにより、補正する前と比較してバンディングの発生が人間の目に対して目立たなくなる。これは、人間の目はある範囲で画像の濃度を認識するため、その範囲内のトータルの濃度が近くなれば濃度むらとは認識され難くなるからである。
【００６０】
[変形例]
上記実施形態では、レーザ光検出手段５０がレーザ光走査ユニット６０に固定されて設けられている場合を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザ光検出手段５０がレーザ光走査ユニット６０の近傍に設けられている場合でも同様に本発明を適用することができるものである。
【００６１】
この場合には、感光体ドラム４０とレーザ光走査ユニット６０との相対的な振動によるレーザ光の走査位置変動を検出するという効果が減るものの、レーザ光検出手段５０を感光体ドラム４０近傍に設けた場合と比較して、レーザ光検出手段５０の振動の影響を、振れ幅が増幅される倍率分の１にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来の画像形成装置の構成の概略を示す図である。
【図２】従来の画像形成装置における、レーザ光の振れ幅とレーザ光検出手段５０の位置との関係を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態の画像形成装置の構成の概略を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態の画像形成装置におけるレーザ光反射部７０の形状例を示す図である。
【図５】レーザ光検出手段５０の構成例を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態の画像形成装置における、レーザ光の振れ幅とレーザ光検出手段５０の位置との関係を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態の画像形成装置を用いたレーザ光の振れ幅のシミュレーションにおける具体的な寸法を示した図である。
【図８】本発明の一実施形態の画像形成装置を用いたレーザ光の振れ幅のシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態の画像形成装置において、バンディング補正を行うための構成を示すブロック図である。
【図１０】バンディング補正の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    レーザ光源
２０    ポリゴンミラー
３０    結像レンズ
４０    感光体ドラム
５０    レーザ光検出手段
６０    レーザ光走査ユニット
７０    レーザ光反射部
８０    走査位置算出部
９０    レーザ制御部
９１    補正部
１４０    感光体ドラム
【図１】
2007283690.tif 000003
【図２】
2007283690.tif 000004
【図３】
2007283690.tif 000005
【図４】
2007283690.tif 000006
【図５】
2007283690.tif 000007
【図６】
2007283690.tif 000008
【図７】
2007283690.tif 000009
【図８】
2007283690.tif 000010
【図９】
2007283690.tif 000011
【図１０】
2007283690.tif 000012