JP2014219579A - 光走査装置およびその製造方法並びに画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】副走査方向に離間した複数の発光部から出射した複数の光束を主走査方向に偏向する偏向手段と、前記複数の発光部から出射した前記複数の光束を前記偏向手段に入射させる入射光学系と、前記偏向手段によって偏向された前記複数の光束を被走査面の面法線に対して斜め入射させて前記被走査面の上に像を形成する結像光学系と、を有する光走査装置であって、前記複数の光束のうちの少なくとも一つの光束に関する、前記被走査面に相当する位置での前記副走査方向の照射位置情報に基づいて、前記複数の光束の前記主走査方向におけるジッターを補正する補正手段を有する。
【選択図】図1
Description
(画像形成装置)
図7は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載したレーザービームプリンターやデジタル複写機等の画像形成装置を示す副走査方向の要部断面図である。図7において、60はカラー画像形成装置、11、12、13、14は光走査装置、21、22、23、24は各々像担持体としての感光ドラム、31、32、33、34は各々現像器、51は搬送ベルトである。なお、被走査面上に配置された感光体21乃至24の近くには、感光面上に形成された静電潜像をトナー像として現像する上記現像器の他に、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器を備える。更に、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器を有する。
以下の説明において、主走査方向(Y方向)とは偏向手段の回転軸及び結像光学系の光軸(X方向)に垂直な方向(偏向手段で光束が偏向走査される方向)である。副走査方向(Z方向)とは偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面である。副走査断面とは結像光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面である。
以下、ドラム斜入射ジッターが生じる原理を、図1、図2を用いて詳細に説明する。図2(a)に示すA、B両レーザーからの光束は、一定速度で回転するポリゴンミラー5で偏向されて感光ドラム面7に向けて照射され、図2(b)に示す感光ドラム面7上で副走査方向に所定の間隔をあけた状態で平行して走査される。なお、感光ドラム面7上にスポットAを形成するAレーザーの主光線と、スポットBを形成するBレーザーの主光線とは、厳密には平行ではないが、感光ドラム面7近傍においては、ほぼ平行として扱ってよい。
1)Aレーザーの副走査方向の照射位置の測定
本実施形態では、ドラム斜入射ジッターの補正に関するフロー図である図1(c)に示すように、先ず複数の発光部からの光束の内、単一の光束としてAレーザーからの光束の副走査照射位置測定を行う。副走査方向の照射位置の測定手段に関しては、光走査装置本体に予め備えておかない場合と、予め備えておく場合とがある。図1(a)に示す前者に関しては、光走査装置本体に副走査方向の照射位置の測定手段を有さないことで、本体の小型化に貢献しつつ、配置誤差の個体差を考慮したドラム斜入射ジッターの算出を工具としての測定手段を用いて行う。
Aレーザーの副走査方向の照射位置の測定結果に基づき、AレーザーとBレーザーの光源における副走査間隔p、光学系における副走査倍率βとするとき、後述するようにBレーザーの副走査方向の照射位置が算出される。
本実施形態では、ドラム斜入射ジッターの補正のみを行うため、基準光束であるAレーザーに対して補正は行われず、一般光束であるBレーザーに対してのみ補正が行われる。ドラム斜入射ジッターに伴う走査長変化に関しては、以下のように算出される。
XB=XBtanθ ……(1−B)
更に、光路長LA、LBは、主走査広がりの中心点(図1(a)中O1)から感光ドラム面7までの光路長LO、A、Bレーザーのドラム入射角度α、α+Δα(図1(a)参照)より、以下の式が成立する。
LB=LO+r{1−cos(α+Δα)} ……(2−B)
ここで、ドラム法線方向端点(図1(a)中O2点)に対して基準光束であるAレーザーのドラム照射位置の成す副走査方向の距離d(図1(a)参照)は、以下の式で表される。なお、A、Bレーザーのドラム入射角度をα、α+Δα、ドラム半径をr、AレーザーとBレーザーの光源における副走査間隔をp、光学系における副走査倍率をβとする。
d+pβ=rsin(α+Δα)……(3−B)
これら二式の差分を取って、pβ=rcos(α)sin(Δα)……(4)
sin(Δα)=pβ/rcos(α)……(5)
これらのことから、一般光束であるBレーザーの走査長XBの、基準光束であるAレーザーの走査長XAに対する相対走査長差ΔXB−Aは、以下のようになる。
このため、Bレーザーのドラム斜入射ジッターΔは、以下のように計算される。
即ち、Bレーザーのドラム斜入射ジッターΔは、AレーザーとBレーザーの光源における副走査間隔p、副走査倍率β、基準光束であるAレーザーのドラム照射位置の成す副走査走査方向の距離d、ドラム半径rの4変数が分かれば算出できる。
しかし、実際の機体においては、光学的、機械的な配置誤差が発生しており、特に、副走査方向照射位置dは、設計値から変化しやすい。そのため、実際に必要なドラム斜入射ジッター補正量は、Δ(dO)とは異なる。そこで、本実施形態では、副走査方向照射位置dを実際に測定し、その照射位置実測値dMを用いて実際のドラム斜入射ジッターΔ(dM)を算出し、以下の式で表される補正量を用いる。
Δ(dM)=pβdM/2(r2−dO 2)1/2……(9)
これより、副走査方向照射位置の設計値dOを基に、ドラム斜入射ジッター補正量を計算していた従来の手法に比べて、本実施形態では、光学的、機械的な配置誤差を考慮した高精度な補正量の算出が可能となる。
本実施形態においては、A、Bレーザー間の主走査方向描画開始位置差及び、終了位置差の補正を、従来技術として記述した特許文献2(特開2000−89148号公報)の手法のように、Bレーザーの発光タイミングを電気的に制御することで行う。しかし、本発明の要旨を利用した補正方法であれば、補正方法に特別な限定は無い。
以下、模式図と具体的な数値を用いて、本実施形態の効果を確認する。本実施形態において、計算に必要なパラメータを表1に示す。
ここで、本実施形態の手法では、補正量の計算に用いられる、副走査方向照射位置d以外の変数については、設計値を代入して計算している。以下、その理由を述べる。先ず、発光部A、Bの副走査間隔pは、副走査方向の印字間隔に大きく影響するため、通常、厳密に調整される。そのため、副走査間隔pは、実際値の設計値からの誤差が小さい。また、光学系における副走査倍率βは、通常の光走査装置では元々十分小さい値であり、光学的、機械的配置誤差に対して鈍感となる。そのため、副走査倍率βは実際値の設計値からの誤差が小さい。
ここで、全光束における主走査方向の描画開始位置差又は終了位置差は、一般に1/4Dpi以下とすることが望ましいとされている。具体的な値としては、以下の値となる。
主走査方向解像度1200dpi時: 1/4×25.4〔mm/inch〕/600〔dpi〕=5.3μm以下
この条件が達成されている限り、主走査方向の描画開始位置差及び、終了位置差は目立たず、問題となることが無いとされる。本実施形態では、主走査方向解像度600dpiを想定しており、描画開始位置差及び終了位置差が0となるように補正を行っているため、上記要件を満たしている。
更に、本実施形態では、主走査方向の描画開始位置と終了位置の両方について補正を行っているが、描画開始位置のみについて補正を行うことも考えられる。その理由は、例えば通常のドキュメント文章において、書き出し位置は揃えて書くが、書き終わり位置は文章の長さに依存し、揃わないことがあるからである。つまり、描画開始位置と終了位置の両方について補正を行わずとも、描画開始位置のみについて補正を行う際にも適用され得る。
以上、本実施形態では、全光束であるA、B両レーザーの主光線が、感光ドラム7面に、α=5.739°以上の副走査方向の入射角度で入射する。そして、Aレーザーの感光ドラム7面相当位置での副走査方向の照射位置dMを測定する。即ち、複数の光束の内、少なくとも一対の光束について、被走査面に相当する位置での副走査方向の照射位置間隔を測定する。そして、その検出結果である照射位置実測値dMに基づいて、一般光束であるBレーザーについて、ドラム斜入射ジッター補正量を算出し、その補正量を用いて主走査方向の描画開始位置差を補正する。
表2,表3に、本実施形態の光走査装置の諸特性値を示す。
ここで、rは光軸上における曲率半径、D2 〜D10は各係数を示す。各係数がyの値の正負によって異なる場合は、yの値が正のときは係数として添字uのついたD2u〜D10u を用いて計算された曲率半径r´となっている。また、yの値が負のときは係数として添字lのついたD2l〜D101 を用いて計算された曲率半径r´となっている。
本実施形態に関しては、入射光束として副走査方向に離間した複数の発光部からの光束を、偏向手段を介して、被走査面の面法線に対して斜め入射させる光走査装置の製造方法として、以下の工程を有するものとも捉えられる。即ち、複数の光束のうちの少なくとも一つの光束に関する、前記被走査面に相当する位置での前記副走査方向の照射位置情報を測定する第1工程を有する。かつ、前記照射位置情報に基づいて、前記複数の光束の前記主走査方向におけるジッターを補正する第2工程を有するものである。
第1の実施形態では、一般光束であるBレーザーの走査長XBの、基準光束であるAレーザーの走査長XAに対する相対走査長差ΔXB−Aによって生じるドラム斜入射ジッターの補正を行った。このとき定義した「ドラム斜入射ジッター」は、実測時のAレーザーに対するBレーザーの相対的な主走査方向結像位置ずれである。
ΔXA−O=XA(dM)−XA(dO)=dO(dM−dO)/(r2−dO 2)1/2
……(12)
これより、Aレーザーの主走査方向結像位置補正量ΔA−Oは、以下の式で表される。
ΔA−O=dO(dM−dO)/2(r2−dO 2)1/2 ……(13)
この分だけAレーザーの主走査方向結像位置の補正を行うことによって、Aレーザーにおいて、その設計値通りの主走査方向結像位置が達成される。
ΔXB−O=ΔXB−A+ΔXA−O=pβdM/(r2−dA 2)1/2+dO(dM−dO)/(r2−dO 2)1/2 ……(14)
これより、Bレーザーの第2ドラム斜入射ジッター補正量ΔXB−Oは、以下の式で表される。
ΔB−O=ΔXB−O/2=Δ(dA)+ΔXA−O ……(15)
この分だけBレーザーの主走査方向結像位置の補正を行うことによって、Bレーザーにおいて、Aレーザーの設計値と同じ主走査方向結像位置が達成され、同時に、Aレーザーとの主走査結像位置ずれが補正される。
本実施形態の補正フローをまとめると、図5に示すようになる。本実施形態の補正フローは、Aレーザーについては3ステップ、Bレーザーについては4ステップである。
1)Aレーザーの副走査方向の照射位置測定を測定
2)Aレーザーの副走査方向の照射位置より、Aレーザーの設計値に対する主走査方向の描画開始位置差及び終了位置差を算出
3)該算出結果を補正量として、Aレーザーの描画開始位置及び終了位置を補正
b)Bレーザーの補正フロー
1)Aレーザーの副走査方向の照射位置測定を測定
2)該Aレーザーの副走査方向の照射位置より、Bレーザーの副走査方向の照射位置を算出
3)該算出したBレーザーの副走査方向の照射位置より、Bレーザーの、Aレーザーに対する主走査方向の描画開始位置差及び終了位置差(第2ドラム斜入射ジッター)を算出
4)該算出した第2ドラム斜入射ジッターを補正量として、Bレーザーの描画開始位置及び終了位置を補正
ここで、本実施形態の補正フローはあくまで本発明の実施形態の一例であり、これに限ったものではない。
以下、模式図と具体的な数値を用いて、本実施形態の効果を確認する。本実施形態における、計算に必要なパラメータは、表1と同じである。先ず、実際の機体において、光学的、機械的な配置誤差により、実施形態1と同様に、照射位置dが設計値dOから+0.2mmずれていたとすると、実測照射位置dM=dO+0.2mm=1.7mmとなる。このときのA、B両レーザの走査線の様子を、図6(a)に示す。これは、図3(b)と同様である。
ここで、A、Bレーザーの主走査方向結像位置の補正方法は、第1の実施形態と同様に、本発明の要旨を利用した補正方法であれば、補正方法に特別な限定は無い。
本実施形態が第1の実施形態と異なる二つ目の点である副走査方向の照射位置の測定方法について述べる。ここで、本実施形態においては、基準光束であるAレーザーの副走査方向の照射位置測定を光走査装置本体に有する測定手段によって行う。本実施形態の測定手段の具体的な構成の主副断面図を図1(b)に示す。光走査装置に、描画に利用しない走査光の一部を反射する副走査方向照射位置測定用ミラー10がついている。このミラー10で反射された走査光は照射位置測定器111によって受光され、副走査方向照射位置の測定が行われる。
本実施形態に関しても、入射光束として副走査方向に離間した複数の発光部からの光束を、偏向手段を介して、被走査面の面法線に対して斜め入射させる光走査装置の製造方法として、以下の工程を有するものとも捉えられる。即ち、複数の光束のうちの少なくとも一つの光束に関する、前記被走査面に相当する位置での前記副走査方向の照射位置情報を測定する第1工程を有する。かつ、前記照射位置情報に基づいて、前記複数の光束の前記主走査方向におけるジッターを補正する第2工程を有するものである。
上述した実施形態では、被走査面は主走査方向に伸びたドラム面である一方、被走査面に相当する位置は主走査断面に垂直かつ副走査断面に垂直な平面内の位置(図1(b))とし、上記被走査面に相当する位置で照射位置情報を測定した。しかし、本発明はこれに限られず、上記被走査面に相当する位置から光軸方向に外れた位置を照射位置情報を測定する位置とし、上記被走査面に相当する位置での照射位置情報を換算により取得するようにしても良い。
上述した実施形態では、Aレーザーのみの副走査方向の照射位置を測定し、補正量の計算を行ったが、逆にBレーザーのみの副走査方向の照射位置を測定し、補正量の計算を行っても良い。また、A、B両レーザーの副走査方向の照射位置を測定することも可能である。即ち、偏向手段によって偏向された複数の光束の内、全ての光束もしくは一部の複数の光束に対して照射位置情報を測定するようにしても良い。但し、Aレーザーのみの副走査方向の照射位置を測定する場合は、A、B両レーザーの副走査方向の照射位置を測定する場合に比べ、工数が削減できる利点がある。
上述した実施形態では、主走査方向の描画開始位置差、描画終了位置差の両方を補正したが、主走査方向の描画開始位置差、描画終了位置差の少なくとも一つを補正するようにしても良い。
上述した実施形態では、説明を簡単にする為に発光部の数をA、Bの2つとして説明してきたが、本発明においては発光部の数を2つに限定するものではない。むしろ発光部の数が3つ以上など多数の場合に、より一層の効果を得ることができる。
111・・照射位置測定器、112・・補正量演算手段、113・・発光タイミング制御手段
Claims (20)
- 副走査方向に離間した複数の発光部から出射した複数の光束を主走査方向に偏向する偏向手段と、
前記複数の発光部から出射した前記複数の光束を前記偏向手段に入射させる入射光学系と、
前記偏向手段によって偏向された前記複数の光束を被走査面の面法線に対して斜め入射させて前記被走査面の上に像を形成する結像光学系と、
を有する光走査装置であって、
前記複数の光束のうちの少なくとも一つの光束に関する、前記被走査面に相当する位置での前記副走査方向の照射位置情報に基づいて、前記複数の光束の前記主走査方向におけるジッターを補正する補正手段を有することを特徴とする光走査装置。 - 前記被走査面は前記主走査方向に伸びたドラム面であり、前記被走査面に相当する位置は主走査断面に垂直かつ副走査断面に垂直な平面内の位置であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記照射位置情報は、前記被走査面に相当する位置において測定された情報、もしくは、前記被走査面に相当する位置とは異なる位置において測定された情報を基に前記被走査面に相当する位置に換算された情報、であることを特徴とする請求項1または2に記載の光走査装置。
- 前記偏向手段によって偏向された前記複数の光束のうちの一つの光束に対して前記照射位置情報を測定する測定手段と、該測定手段で測定された前記照射位置情報を基に、他の光束に対する前記照射位置情報を算出する演算手段と、を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記測定手段は、前記偏向手段によって偏向された前記複数の光束の内、全ての光束もしくは一部の複数の光束に対して前記照射位置情報を測定することを特徴とする請求項4に記載の光走査装置。
- 前記補正手段は、前記複数の光束について、前記主走査方向の描画開始位置差及び描画終了位置差の少なくとも一方を補正することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記補正手段は、前記主走査方向の前記描画開始位置差及び前記描画終了位置差の少なくとも一方を1/4Dpi以下に補正することを特徴とする請求項6に記載の光走査装置。
- 前記補正手段は、前記主走査方向の描画開始位置及び描画終了位置の少なくとも一方を設計値に一致させることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記補正手段は、前記発光部の発光タイミングを調整して前記ジッターを補正することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記照射位置情報を測定する測定手段を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光走査装置と、
前記光走査装置から出射した複数の光束により前記被走査面の上に配置された感光面上に形成される静電潜像を、トナー像として現像する現像器と、
現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、
転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 副走査方向に離間した複数の発光部から出射した複数の光束を主走査方向に偏向する偏向手段と、
前記複数の発光部から出射した前記複数の光束を前記偏向手段に入射させる入射光学系と、
前記偏向手段によって偏向された前記複数の光束を被走査面の面法線に対して斜め入射させて前記被走査面の上に像を形成する結像光学系と、
を有する光走査装置の製造方法であって、
前記複数の光束のうちの少なくとも一つの光束に関する、前記被走査面に相当する位置での前記副走査方向の照射位置情報を取得する第1工程と、
前記照射位置情報に基づいて、前記複数の光束の前記主走査方向におけるジッターを補正する第2工程と、
を有することを特徴とする光走査装置の製造方法。 - 前記被走査面は前記主走査方向に伸びたドラム面であり、前記被走査面に相当する位置は主走査断面に垂直かつ副走査断面に垂直な平面内の位置であることを特徴とする請求項12に記載の光走査装置の製造方法。
- 前記第1工程は、前記被走査面に相当する位置において前記照射位置情報を測定する工程、もしくは、前記被走査面に相当する位置とは異なる位置において測定された情報を前記被走査面に相当する位置に換算して前記照射位置情報を取得する工程、であることを特徴とする請求項12または13に記載の光走査装置の製造方法。
- 前記第1工程は、前記偏向手段によって偏向された前記複数の光束のうちの一つの光束に対して照射位置情報を測定し、該照射位置情報を基に他の光束に対する照射位置情報を算出する工程であることを特徴とする請求項12乃至14のいずれか1項に記載の光走査装置の製造方法。
- 前記第2工程は、前記複数の光束について、前記主走査方向の描画開始位置差及び描画終了位置差の少なくとも一方を補正する工程であることを特徴とする請求項12乃至15のいずれか1項に記載の光走査装置の製造方法。
- 前記第2工程は、前記主走査方向の前記描画開始位置差及び前記描画終了位置差の少なくとも一方を1/4Dpi以下に補正する工程であることを特徴とする請求項16に記載の光走査装置の製造方法。
- 前記第2工程は、前記主走査方向の描画開始位置及び描画終了位置の少なくとも一方を設計値に一致させる工程であることを特徴とする請求項12乃至17のいずれか1項に記載の光走査装置の製造方法。
- 前記第2工程は、前記発光部の発光タイミングを調整して前記ジッターを補正する工程であることを特徴とする請求項12乃至18のいずれか1項に記載の光走査装置の製造方法。
- 前記光走査装置を組み立てる組み立て工程を有し、前記第1工程は前記組み立て工程に含まれることを特徴とする請求項12乃至19のいずれか1項に記載の光走査装置の製造方法。
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