以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本実施の形態に係るビーム光走査装置が適用される画像形成装置としてのデジタル複写機の構成を示すものである。すなわち、このデジタル複写機は、たとえば、画像読取手段としてのスキャナ部1、および、画像形成手段としてのプリンタ部2から構成されている。スキャナ部1は、図示矢印方向に移動可能な第1キャリジ3と第2キャリジ4、結像レンズ5、および、光電変換素子6などから構成されている。
図1において、原稿Oは透明ガラスからなる原稿台7上に下向きに置かれ、その原稿Oの載置基準は原稿台7の短手方向の正面右側がセンタ基準になっている。原稿Oは、開閉自在に設けられた原稿固定カバー8によって原稿台7上に押え付けられる。
原稿Oは光源9によって照明され、その反射光はミラー10,11,12、および、結像レンズ5を介して光電変換素子6の受光面に集光されるように構成されている。ここで、上記光源9およびミラー10を搭載した第1キャリジ3と、ミラー11,12を搭載した第2キャリジ4は、光路長を一定にするように2:1の相対速度で移動するようになっている。第1キャリジ3および第2キャリジ4は、キャリジ駆動用モータ(図示せず)によって読取タイミング信号に同期して右から左方向に移動する。
以上のようにして、原稿台7上に載置された原稿Oの画像は、スキャナ部1によって1ラインごとに順次読取られ、その読取り出力は、図示しない画像処理部において画像の濃淡を示す8ビットのデジタル画像信号に変換される。
プリンタ部2は、光学系ユニット13、および、被画像形成媒体である用紙P上に画像形成が可能な電子写真方式を組合わせた画像形成部14から構成されている。すなわち、原稿Oからスキャナ部1で読取られた画像信号は、図示しない画像処理部で処理が行なわれた後、半導体レーザ発振器からのレーザビーム光 (以降、単にビーム光と称す)に変換される。ここに、本実施の形態では、半導体レーザ発振器を複数個(2個以上)使用するマルチビーム光学系を採用している。
光学系ユニット13の構成については後で詳細を説明するが、ユニット内に設けられた複数の半導体レーザ発振器は、図示しない画像処理部から出力されるレーザ変調信号にしたがって発光動作し、これらから出力される複数のビーム光は、ポリゴンミラーで反射されて走査光となり、ユニット外部へ出力されるようになっている。
光学系ユニット13から出力される複数のビーム光は、像担持体としての感光体ドラム15上の露光位置Xの地点に必要な解像度を持つスポットの走査光として結像され、走査露光される。これによって、感光体ドラム15上には、画像信号に応じた静電潜像が形成される。
感光体ドラム15の周辺には、その表面を帯電する帯電チャージャ16、現像器17、転写チャージャ18、剥離チャージャ19、および、クリーナ20などが配設されている。感光体ドラム17は、駆動モータ(図示せず)により所定の外周速度で回転駆動され、その表面に対向して設けられている帯電チャージャ16によって帯電される。帯電された感光体ドラム15上の露光位置Xの地点に複数のビーム光(走査光)がスポット結像される。
感光体ドラム15上に形成された静電潜像は、現像器17からのトナー(現像剤)により現像される。現像によりトナー像を形成された感光体ドラム15は、転写位置の地点で給紙系によりタイミングをとって供給される用紙P上に転写チャージャ18によって転写される。
上記給紙系は、底部に設けられた給紙カセット21内の用紙Pを、給紙ローラ22と分離ローラ23とにより1枚ずつ分離して供給する。そして、レジストローラ24まで送られ、所定のタイミングで転写位置まで供給される。転写チャージャ18の下流側には、用紙搬送機構25、定着器26、画像形成済みの用紙Pを排出する排紙ローラ27が配設されている。これにより、トナー像が転写された用紙Pは、定着器26でトナー像が定着され、その後、排紙ローラ27を経て外部の排紙トレイ28に排紙される。
また、用紙Pへの転写が終了した感光体ドラム15は、その表面の残留トナーがクリーナ20によって取り除かれて、初期状態に復帰し、次の画像形成の待機状態となる。
以上のプロセス動作を繰り返すことにより、画像形成動作が連続的に行なわれる。
以上説明したように、原稿台7上に置かれた原稿Oは、スキャナ部1で読取られ、その読取り情報は、プリンタ部2で一連の処理を施された後、用紙P上にトナー画像として記録されるものである。
次に、光学系ユニット13について説明する。
図2は、光学系ユニット13の構成と感光体ドラム15の位置関係を示している。光学系ユニット13は、たとえば、4つのビーム光発生手段としての半導体レーザ発振器31a,31b,31c,31dを内蔵していて、それぞれのレーザ発振器31a〜31dが、同時に1走査ラインずつの画像形成を行なうことで、ポリゴンミラーの回転数を極端に上げることなく、高速の画像形成を可能としている。
すなわち、レーザ発振器31aはレーザドライバ32aで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、光路変更手段としてのガルバノミラー33aに入射する。ガルバノミラー33aで反射されたビーム光は、ハーフミラー34aとハーフミラー34bを通過し、多面回転ミラーとしてのポリゴンミラー35に入射する。
ポリゴンミラー35は、ポリゴンモータドライバ37で駆動されるポリゴンモータ36によって一定速度で回転されている。これにより、ポリゴンミラー35からの反射光は、ポリゴンモータ36の回転数で定まる角速度で、一定方向に走査することになる。ポリゴンミラー35によって走査されたビーム光は、図示しないf−θレンズのf−θ特性により、これを通過することによって、一定速度で、ビーム光通過検知手段およびビーム光位置検知手段としてのビーム光検知装置38の受光面、および、感光体ドラム15上を走査することになる。
レーザ発振器31bは、レーザドライバ32bで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ガルバノミラー33bで反射し、さらにハーフミラー34aで反射する。ハーフミラー34aからの反射光は、ハーフミラー34bを通過し、ポリゴンミラー35に入射する。ポリゴンミラー35以降の経路は、上述したレーザ発振器31aの場合と同じで、図示しないf−θレンズを通過し、一定速度でビーム光検知装置38の受光面および感光体ドラム15上を走査する。
レーザ発振器31cは、レーザドライバ32cで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ガルバノミラー33cで反射し、さらにハーフミラー34cを通過し、ハーフミラー34bで反射し、ポリゴンミラー35に入射する。ポリゴンミラー35以降の経路は、上述したレーザ発振器31a,31bの場合と同じで、図示しないf−θレンズを通過し、一定速度でビーム光検知装置38の受光面および感光体ドラム15上を走査する。
レーザ発振器31dは、レーザドライバ32dで駆動され、出力されるビーム光は、図示しないコリメータレンズを通過した後、ガルバノミラー33dで反射し、さらにハーフミラー34cで反射し、ハーフミラー34bで反射し、ポリゴンミラー35に入射する。ポリゴンミラー35以降の経路は、上述したレーザ発振器31a,31b,31cの場合と同じで、図示しないf−θレンズを通過し、一定速度でビーム光検知装置38の受光面および感光体ドラム15上を走査する。
なお、レーザドライバ32a〜32dは、それぞれオートパワーコントロール(APC)回路を内蔵しており、後で説明する主制御部(CPU)51から設定される発光パワーレベルで常にレーザ発振器31a〜31dを発光動作させるようになっている。
このようにして、別々のレーザ発振器31a,31b,31c,31dから出力された各ビーム光は、ハーフミラー34a,34b,34cで合成され、4つのビーム光がポリゴンミラー35の方向に進むことになる。
したがって、4つのビーム光は、同時に感光体ドラム15上を走査することができ、従来のシングルビームの場合に比べ、ポリゴンミラー35の回転数が同じである場合、4倍の速度で画像を記録することが可能となる。
ガルバノミラー33a,33b,33c,33dは、副走査方向のビーム光相互間の位置関係を調整(制御)するためのものであり、それぞれを駆動するガルバノミラー駆動回路39a,39b,39c,39dが接続されている。
ビーム光検知装置38は、上記4つのビーム光の通過位置、通過タイミングおよびパワーをそれぞれ検知するためのものであり、その受光面が感光体ドラム15の表面と同等になるよう、感光体ドラム15の端部近傍に配設されている。このビーム光検知装置38からの検知信号を基に、それぞれのビーム光に対応するガルバノミラー33a,33b,33c,33dの制御(副走査方向の画像形成位置制御)、レーザ発振器31a,31b,31c,31dの発光パワー(強度)の制御、および、発光タイミングの制御(主走査方向の画像形成位置制御)が行なわれる(詳細は後述する)。これらの制御を行なうための信号を生成するために、ビーム光検知装置38には、ビーム光検知装置出力処理回路40が接続されている。
次に、ビーム光検知装置38について説明する。
図3は、ビーム光検知装置38の構成とビーム光の走査方向の関係を模式的に示している。4つの半導体レーザ発振器31a,31b,31c,31dからのビーム光a〜dは、左から右へとポリゴンミラー35の回転によって走査され、ビーム光検知装置38上を横切る。
ビーム光検知装置38は、第1の光検知部としての縦に長い2つのセンサパターンS1,S2、この2つのセンサパターンS1,S2に挟まれるように配設された第2,第3の光検知部としての7つのセンサパターンSA,SB,SC,SD,SE,SF,SG、および、これら各センサパターンS1,S2,SA,SB,SC,SD,SE,SF,SGを一体的に保持する保持部材としての保持基板38aから構成されている。なお、センサパターンS1,S2,SA〜SGは、たとえば、フォトダイオードによって構成されている。
ここに、センサパターンS1は、ビーム光の通過を検知して、後述する積分器のリセット信号(積分動作開始信号)を発生するパターン、センサパターンS2は、同じくビーム光の通過を検知して、後述するA/D変換器の変換開始信号を発生するパターンである。さらに、後で詳細を説明するが、センサパターンS1,S2は、主走査方向の各種制御を行なう上での基準となるパターンである。また、センサパターンSA〜SGは、ビーム光の通過位置を検知するパターンである。
センサパターンS1,S2は、図3に示すように、ガルバノミラー33a〜33dの位置に関係なく、ポリゴンミラー35によって走査されるビーム光a〜dが必ず横切るように、ビーム光の走査方向に対して直角方向に長く形成されている。たとえば、本例では、ビーム光の走査方向の幅W1,W3が200μmであるのに対し、ビーム光の走査方向に直角な方向の長さL1は2000μmである。
センサパターンSA〜SGは、図3に示すように、センサパターンS1とS2の間で、ビーム光の走査方向と直角な方向に積み重なるように配設されていて、その配設長さはセンサパターンS1,S2の長さL1と同一となっている。なお、センサパターンSA〜SGのビーム光の走査方向の幅W2は、たとえば、600μmである。
また、感光体ドラム15上でのビーム光のパワーを検知するためには、たとえば、図3に破線矢印PaあるいはPbで示したように、ビーム光がセンサパターンSAあるいはSG上を通過するように、ビーム光の通過位置を制御し、センサパターンSAあるいはSGからの出力を取込むようにしている。
図4は、ビーム光検知装置38のセンサパターンSA〜SGのパターン形状を拡大して示したものである。
センサパターンSB〜SFのパターン形状は、たとえば、32.3μm×600μmの長方形であり、ビーム光の走査方向と直角方向に約10μmの微少なギャップGが形成されている。したがって、ギャップ間の配設ピッチは42.3μmになっている。また、センサパターンSAとSB、センサパターンSFとSGのギャップも約10μmになるように配設されている。なお、センサパターンSA,SGのビーム光の走査方向と直角方向の幅は、センサパターンSB〜SFの幅よりも大きくしてある。
このように構成されたビーム光検知装置38の出力を用いた制御の詳細は後述するが、42.3μmピッチに形成されたギャップが、ビーム光a,b,c,dの通過位置を所定のピッチ(本例では42.3μm)間隔に制御するための目標となる。すなわち、ビーム光aはセンサパターンSBとSCによって形成されたギャップG(B−C)が、ビーム光bはセンサパターンSCとSDによって形成されたギャップG(C−D)が、ビーム光cはセンサパターンSDとSEによって形成されたギャップG(D−E)が、ビーム光dはセンサパターンSEとSFによって形成されたギャップG(E−F)が、それぞれ通過位置の目標となる。
次に、図5を用いて、このようなセンサパターンを有したビーム光検知装置38の特徴について説明する。
先に説明したように、本ビーム光検知装置38は、その受光面が感光体ドラム15と同等の位置になるよう、感光体ドラム15の端部近傍、あるいは、ポリゴンミラー35から感光体ドラム15までの距離と同等の光路長を得ることのできる位置に配設されるものである。このように配置されたビーム光検知装置38で、ビーム光の通過位置を正確に捉えるには、先に説明したセンサパターンが、ビーム光の通過方向に対して、直角平行に配置されるのが理想である。しかし、実際には、ビーム光検知装置38の取付けには多少の傾きが生じる。
このような取付け位置が理想の位置に対して傾いてしまうことに対し、本例のビーム光検知装置38においては、センサパターンの配置を、ビーム光ごとの通過位置を検知するためのポイントがビーム光の通過方向に対してずれないように配置することによって、ビーム光検知装置38が多少傾いて取付けられたとしても、検知ピッチの狂いが最小限に抑えられるよう構成されている。
さらに、後に詳細に説明するが、このビーム光検知装置38の出力を処理する出力処理回路に積分器が設けられているため、ビーム光検知装置38がどのように傾いても、ビーム光の通過位置検知結果に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。
図5(a)は、本例のビーム光検知装置38がビーム光の走査方向に対して傾いて取付けられた場合のセンサパターンSA〜SGとビーム光a〜dの走査位置の関係を示したものである。ただし、図では、ビーム光検知装置38に対してビーム光a〜dの走査方向が傾いているように表現している。図中のビーム光a〜dの走査ラインは理想の間隔(42.3μmピッチ)に制御された場合のものである。
また、センサパターンSA〜SGの間には、本センサパターンにおける制御目標ポイント(白丸)を示した。このポイントは、後で詳細に説明するように、積分器の効果により、ビーム光a〜dが斜めに入射されてもパターン間の真ん中 (中間)になる。
さて、図から明らかなように、理想的な間隔(42.3μmピッチ)に制御された走査ラインの軌跡は、本センサパターンSA〜SG上の制御目標のほぼ中心を通ることになる。すなわち、本例のビーム光検知装置38は、多少傾いて取付けられたとしても、その検出精度に与える影響が極めて少ないのである。
たとえば、ビーム光検知装置38が、ビーム光の走査ラインに対して、5度傾いて取付けられた場合、本来、42.3μmピッチを目標に制御されるべき各ビーム光の走査位置ピッチは、傾きが原因となるビーム光検知装置38の検出誤差により、42.14μmピッチを目標に制御される。このときの誤差は、約0.16μm(0.03%)であり、この通り制御されれば、画質に与える影響は極めて小さい。なお、この値は三角関数を用いて簡単に求めることができるが、ここでは詳細に説明しない。
このように、本例のビーム光検知装置38のセンサパターンSA〜SGを用いれば、ビーム光検知装置38の傾きに対する取付け精度が多少悪くとも、正確にビーム光の走査位置を検知することが可能となる。
一方、図5(b)に示すビーム光検知装置80は、従来用いられていた、本発明のビーム光検知装置38と同様の機能を実現するためのセンサパターンの一例である。
このようなセンサパターンを採用した場合、ビーム光a〜dの走査方向に対して、わずかでも傾いて取付けられると、ビーム光の通過位置を正確に検知できない。その原因は、各ビーム光a〜dの通過位置を検知するセンサパターン(この例ではS3*,S4*,S5*,S6*:*はa,bを示す)が、ビーム光の走査方向に対して距離を置いて配置されているところにある。すなわち、ビーム光の走査方向に対して、距離があればあるほど、わずかな傾きに対しても大きな検出誤差となる。
図5(b)にも、図5(a)と同様に、ビーム光検知装置80が傾いて取付けられたことを想定し、理想的な間隔(42.3μmピッチ)に制御された走査ラインの軌跡を示した。図5(b)から明らかなように、従来のビーム光検知装置80は、図5(a)に示す本例のビーム光検知装置38に比べ、はるかに取付け精度を要求されることが分かる。
たとえば、図5(a)のビーム光検知装置38と同様に、仮に、図5(b)のビーム光検知装置80が5度傾いて取付けられ、センサパターンS3a,S3bとS6a,S6bとの距離が900μmであるとすると、ビーム光dの制御目標は、理想の位置から78.34μmもずれることになる。この値は、本例の目標制御ピッチである42.3μmをはるかに上回る誤差であり、画質に重大な欠点を与える。したがって、このようなビーム光検知装置80を用いる場合、少なくともビーム光の走査方向に対する傾きについては、非常に高い取付け精度が要求されることになる。
従来は、このような問題点を補うために、多少の感度を犠牲にしても、極力ビーム光の走査方向のセンサパターン幅Wを小さくし、ビーム光の走査方向に対し、ビーム光の通過位置検知ポイントが離れないよう考慮する必要がある。また、感度不足を補うために、ビーム光の通過位置を検知する際、レーザ発振器のパワーを上げたり、ポリゴンモータの回転数を落とすなどすることが必須であった。
次に、制御系について説明する。
図6は、主にマルチビーム光学系の制御を主体にした制御系を示している。すなわち、51は全体的な制御を司る主制御部で、たとえば、CPUからなり、これには、メモリ52、コントロールパネル53、外部通信インタフェイス(I/F)54、レーザドライバ32a,32b,32c,32d、ポリゴンミラーモータドライバ37、ガルバノミラー駆動回路39a,39b,39c,39d、信号処理手段としてのビーム光検知装置出力処理回路40、同期回路55、および、画像データインタフェイス(I/F)56が接続されている。
同期回路55には、画像データI/F56が接続されており、画像データI/F56には、画像処理部57およびページメモリ58が接続されている。画像処理部57にはスキャナ部1が接続され、ページメモリ58には外部インタフェイス(I/F)59が接続されている。
ここで、画像を形成する際の画像データの流れを簡単に説明すると、以下のような流れとなる。
まず、複写動作の場合は、先に説明したように、原稿台7上にセットされた原稿Oの画像は、スキャナ部1で読取られ、画像処理部57へ送られる。画像処理部57は、スキャナ部1からの画像信号に対し、たとえば、周知のシェーディング補正、各種フィルタリング処理、階調処理、ガンマ補正などを施こす。
画像処理部57からの画像データは、画像データI/F56へと送られる。画像データI/F56は、4つのレーザドライバ32a,32b,32c,32dへ画像データを振り分ける役割を果たしている。
同期回路55は、各ビーム光のビーム光検知装置38上を通過するタイミングに同期したクロックを発生し、このクロックに同期して、画像データI/F56から各レーザドライバ32a,32b,32c,32dへ、画像データをレーザ変調信号として送出する。
このようにして、各ビーム光の走査と同期を取りながら画像データを転送することで、主走査方向に同期がとれた(正しい位置への)画像形成が行なわれるものである。
また、同期回路55には、非画像領域で各レーザ発振器31a,31b,31c,31dを強制的に発光動作させ、各ビーム光のパワーを制御するためのサンプルタイマ、後で説明するビーム光の通過(走査)位置制御、および、各ビーム光間のビーム光パワー制御を実行する場合に主制御部51による強制発光で各ビーム光が感光体ドラム15を露光してしまうのを防ぐためのドラム上発光禁止タイマなどが含まれている。
コントロールパネル53は、複写動作の起動や、枚数設定などを行なうマンマシンインタフェースである。
本デジタル複写機は、複写動作のみでなく、ページメモリ58に接続された外部I/F59を介して外部から入力される画像データをも形成出力できる構成となっている。なお、外部I/F59から入力される画像データは、一旦ページメモリ58に格納された後、画像データI/F56を介して同期回路55へ送られる。
また、本デジタル複写機が、たとえば、ネットワークなどを介して外部から制御される場合には、外部通信I/F54がコントロールパネル53の役割を果たす。
ガルバノミラー駆動回路39a,39b,39c,39dは、主制御部51からの指示値にしたがってガルバノミラー33a,33b,33c,33dを駆動する回路である。したがって、主制御部51は、ガルバノミラー駆動回路39a,39b,39c,39dを介して、ガルバノミラー33a,33b,33c,33dの各角度を自由に制御することができる。
ポリゴンモータドライバ37は、先に述べた4つのビーム光を走査するポリゴンミラー35を回転させるためのポリゴンモータ36を駆動するドライバである。主制御部51は、このポリゴンモータドライバ37に対し、回転開始、停止と回転数の切換えを行なうことができる。回転数の切換えは、記録ピッチ(解像度)を変更する際に行なう。
レーザドライバ32a,32b,32c,32dは、先に説明した同期回路55からのビーム光の走査に同期したレーザ変調信号にしたがってレーザ光を発光させる以外に、主制御部51からの強制発光信号により、画像データとは無関係に強制的にレーザ発振器31a,31b,31c,31dを個別に発光動作させる機能を持っている。
この機能は、各レーザ発振器31a,31b,31c,31dの動作状態を確認する以外に、後で説明するビーム光の通過(走査)位置制御や、各ビーム光間のビーム光パワー制御を実行する際にビーム光検知装置38上を各ビーム光が走査するよう各レーザ発振器31a,31b,31c,31dを強制的に発光動作させる際に用いられる。ただし、先に説明したように、同期回路55内のドラム上発光禁止タイマによって感光体ドラム15上を露光するのを防ぐことはできないようになっている。
また、主制御部51は、それぞれのレーザ発振器31a,31b,31c,31dが発光動作するパワーを、各レーザドライバ32a,32b,32c,32dに対して設定する。発光パワーの設定は、プロセス条件の変化や、ビーム光の通過位置検知などに応じて変更される。
メモリ52は、制御に必要な情報を記憶するためのものである。たとえば、各ガルバノミラー33a,33b,33c,33dの制御量、ビーム光の通過位置を検知するための回路特性(増幅器のオフセット値)、および、各ビーム光に対応した印字エリア情報などを記憶しておくことで、電源立ち上げ後、即座に光学系ユニット13を画像形成が可能な状態にすることができる。
以下、主走査方向のビーム光位置制御(印字エリア設定)について詳細に説明する。
図7は、ビーム光検知装置38のセンサパターンS1,S2と感光体ドラム15の位置関係、および、後述するサンプルタイマによる各ビーム光a〜dの露光エリア(印字エリア)、画像データによる発光エリア、並びに、ドラム上発光禁止タイマ出力の位置関係をタイムチャートとあわせて示した図である。
図に示すように、ビーム光検知装置38のセンサパターンS1の出力により、サンプルタイマはリセットされ、図示しないクロックを「0」からカウントし始める。サンプルタイマが所定の値に達すると、サンプルタイマの出力は‘H’となり、4つのレーザ発振器31a〜31dを発光動作させる。サンプルタイマにセットされる値は、通常、図に示すように、各ビーム光a〜dが感光体ドラム15を通過し、次のポリゴンミラー面により、各ビーム光a〜dが走査される前に各ビーム光a〜dが発光するような値である。
次のポリゴンミラー面によって、各ビーム光a〜dの走査が開始し、先頭のビーム光がセンサパターンS1に達すると、サンプルタイマがリセットされ、上に説明した動作を繰り返す。すなわち、各レーザ発振器31a〜31dは、画像形成に関係ない領域で、1ラインごとにある一定時間強制的に発光させられる。この強制的な発光時間中には、各レーザ発振器31a〜31dごとにレーザ光の発光パワーを所定の値に保つためのオートパワーコントロール(APC)が実行される。
ここで、ドラム上発光禁止タイマについて説明する。強制的な発光には、サンプルタイマの出力による発光の外に、先に説明したように、主制御部51が直接各レーザドライバ32a〜32dに対して行なう強制発光動作がある。この強制発光動作は、主制御部51が任意に各レーザ発振器31a〜31dを発光させるものであり、各レーザ発振器31a〜31dの動作状態をチェックする以外に、後で説明するビーム光の通過(走査)位置制御や、各ビーム間のビーム光パワー制御を実行する際に、ビーム光検知装置38上にビーム光を走査させる際に用いられる。
ただし、レーザ発振器31a〜31dが連続発光した状態では、感光体ドラム15上を露光することになり、次のような不具合が生じる。
すなわち、感光体ドラム15が停止している状態では、感光体ドラム15のある特定箇所を集中して露光することになり、感光体ドラム15の局所的劣化を招く恐れがある。また、感光体ドラム15が回転している状態では、トナーの大量付着(消費)や、キャリア付着を招く恐れがある。
ドラム上発光禁止タイマは、これらの不具合を防ぐためのもので、このタイマを動作させた場合には、図7のタイムチャートに示したように、感光体ドラムエリアを包括する領域で主制御部51による強制発光を禁止する。すなわち、ビーム光検知装置38のセンサパターンS1の出力を基準に、ビーム光がビーム光検知装置38上を通過し、感光体ドラム15に差しかかる前のタイミング(S1出力からTOFF1経過後)から強制発光が禁止され(ドラム上発光禁止タイマの出力:H)、感光体ドラム15上を通過し終えるタイミング(S1出力からTOFF2経過後)に強制発光禁止が解除される(ドラム上発光禁止タイマの出力:L)。
一方、画像データ(テスト画像データを含む)による発光は、通常、図7に示したごとく、感光体ドラム15の印字エリア上で行なわれる。ここでは詳細に説明しないが、通常、先に説明したような、複数のビーム光をハーフミラーで合成し、走査するような構造では、ビーム光の主走査方向の位置関係は一定でない。
この図においては、一例として、ビーム光aが先頭で、以下、ビーム光b,c,dと続いた場合を示した。図に示すように、ビーム光aを基準にすると、ビーム光bはΔTab、ビーム光cはΔTac、ビーム光dはΔTad遅れているという具合である。
さて、このような位置(位相)関係を持つ各ビーム光a〜dの露光エリアをピタリと一致させるには、図に示したように、画像データによる発光タイミングを、ビーム光aを基準にして、ビーム光bはΔTab、ビーム光cはΔTac、ビーム光dはΔTadだけずらすことが必要となる。
通常、この露光エリアの設定には、基準のクロックを基に1クロック単位(1画素単位)で調整されるのが一般的である。しかし、本例の光学系構成においては、ビーム光同志の位置関係が1クロック単位でずれているという保証はなく、それ以上の細かい調整が必要となる。
図8は、前記1クロック以下の細かい単位で印字エリア(露光エリア)を設定するための構成と、先に述べた強制露光によるドラム露光を避けるための構成を示すもので、これは図6に示したブロック図のうち、印字エリアに関係する部分のみを抜き出したものである。
図8において、40aはビーム光検知装置出力処理回路40内に設けられた主走査方向ビーム光位置検知回路で、第1のカウンタ111、第2のカウンタ112、および、ラッチ回路113などによって構成されている。
同期回路55は、4つの水晶発振器114a〜114d、水晶発振器114a〜114dを選択するセレクタ115、クロック同期回路116、ディレイライン117、4つの遅延クロックセレクタ118a〜118d、4つの画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119a〜119d、サンプルタイマ120、オアゲート回路121、および、ドラム上発光禁止タイマ122などによって構成されている。
以下、図8について更に詳細に説明する。
まず、強制発光によるドラム露光を避けるための構成について説明する。図に示すように、主制御部51は、レーザドライバ32a〜32dに対し、それぞれ個別に強制発光信号を送ることにより、レーザ発振器31a〜31dを強制的に発光させることができる。
ただし、レーザドライバ32a〜32dは、ドラム上発光禁止タイマ122から、ドラム上発光禁止信号が出力されている間は、主制御部51からの強制発光信号が効力を失う構成となっている。これにより、主制御部51から強制発光信号が出力されていても、レーザ発振器31a〜31dを発光動作させないようになっている。
ドラム上発光禁止タイマ122の動作は、主制御部51からの起動/停止信号によって制御される。すなわち、主制御部51からドラム上発光禁止タイマ122に対して、停止信号が出力されている場合には、タイマ動作は停止し、レーザドライバ32a〜32dに対してドラム発光禁止信号を出力しない。したがって、主制御部51は、ドラム上発光禁止タイマ122を停止信号により停止させ、レーザドライバ32a〜32dに対して強制発光信号を出力することで、連続的にレーザ発振器31a〜31dを発光動作させることができる。
一方、主制御部51が、起動信号によってドラム上発光禁止タイマ122を起動した場合には、主制御部51からレーザドライバ32a〜32dに対して強制発光信号を出力していても、レーザドライバ32a〜32dに対してドラム上発光禁止タイマ122からドラム上発光禁止信号が出力されている間は、レーザ発振器31a〜31dは発光動作しない。
ドラム上発光禁止タイマ122の動作タイミングは、先に図7で説明した通りである。すなわち、ポリゴンミラー35によってビーム光が走査されている場合、ビーム光検知装置38のセンサパターンS1上を走査することによって、センサパターンS1から出力されるパルス信号を基準にドラム上発光禁止タイマ122は動作する。
すなわち、センサパターンS1からパルス信号が出力されると、時間TOFF1経過後、ビーム光が感光体ドラム15に到達する前にドラム上強制発光禁止信号が‘H’(ハイ)になり、主制御部51による強制発光動作は停止する。そして、センサパターンS1からパルス信号が出力されて、時間TOFF2経過し、ビーム光が感光体ドラム15上を通り過ぎると、ドラム上強制発光信号は‘L’(ロウ)になり、主制御部51による強制発光動作が有効になる。
以上説明したように、主制御部51は、レーザドライバ32a〜32dに対し強制発光信号を出力し、ドラム上発光禁止タイマ122に対し起動信号を出力することで、ビーム光の動きを意識することなく、感光体ドラム15上を露光せずにビーム光検知装置38上を任意のビーム光で露光することができる。
なお、後でビーム光の通過(走査)位置制御や、各ビーム光間のビーム光パワー制御について詳細に説明するが、特に断りのない限り、このドラム上発光禁止タイマ122を起動し、感光体ドラム15上を露光しないものとして説明する。
次に、1クロック以下の細かい単位で印字エリア(露光エリア)を設定するための構成について説明する。先に説明したように、ビーム光検知装置38のセンサパターンS1は、サンプルタイマ120によって強制的に発光されているビーム光a,b,c,dのうちのどれかによって(場合によっては、2つ以上のビーム光によって)露光され、信号レベルが‘L’(ロウ)から‘H’(ハイ)になる(図9参照)。この信号は、先に説明したように、サンプルタイマ120に入力され、各レーザ発振器31a〜31dの強制発光が解除される。
したがって、ビーム光a,b,c,dは消失し、センサパターンS1の出力はパルス出力となる。(サンプルタイマ120の応答が遅い場合は、先頭ビーム光の通過によってパルス信号となる場合もある。)
センサパターンS1の出力は、同期回路55内のクロック同期回路116にも入力されている。このクロック同期回路116の動作は、図9に示すように、センサパターンS1の出力と同期した水晶発振器の出力クロックと同じ周波数のクロックを出力するというものである。図に示すように出力される同期クロックは、センサパターンS1出力の後縁から、ΔTSYNCだけ遅れて立ち上がるクロックとなっている。
次に、この同期クロックは、ディレイライン117に入力される。ディレイライン117は、入力された信号をある一定時間遅延させる機能がある。図に示したディレイライン117は、出力として10個のタップを持っている。すなわち、入力された同期クロックに対し、1段目のタップから出力される遅延クロックD1はΔtdだけ遅れたクロックとなり、2段目のタップから出力される遅延クロックD2は更にΔtdだけ遅れたクロックになる。
そして、最終段(10段目)のタップから出力される遅延クロックD10は、入力された同期クロックに対して、10Δtdだけ遅れたクロックとなっている。本例においては、同期クロックの1同期の1/10がΔtdとほぼ等しくなっている。すなわち、遅延クロックD10は、入力された同期クロックとほぼ位相が等しく、1クロック分シフトしたものとなっている。
なお、本例では、ディレイライン117の遅延量の設定を1クロックの1/10としたが、さらに精密な印字エリアの設定精度が必要な場合には、1タップあたりの遅延量をもっと小さくし、タップの数を増やせばよい。
さて、ディレイライン117からの出力、つまり、遅延クロックD1〜D10は、ビーム光a〜dに対応する遅延クロックセレクタ118a〜118dに入力される。遅延クロックセレクタ118a〜118dの機能は、それぞれのセレクタに対して主制御部51から出力される遅延クロック選択信号に基づき、次段の画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119a〜119dに出力するクロックを選択することである。換言すれば、主制御部51は、印字エリアを設定するためのクロックを、ビーム光a〜dごとに遅延クロックD1〜D10の中から自由に選択することが可能である。
次に、画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119a〜119dについて説明する。主制御部51は、印字エリア設定信号を用いて、1クロック単位(1画素単位)で各ビーム光a〜dごとに印字エリアを設定する。すなわち、画像転送クロックの出力タイミングと出力数を設定することが可能である。通常の画像形成時には、先に説明したように、各ビーム光a〜dの発光エリアが感光体ドラム15上の所定の位置になるよう設定する。ここでいう所定の位置は、使用される紙サイズや綴代設定などによって変化する。
さて、このようにして得られた画像転送クロック(印字エリア信号)は、画像データI/F56へと送られ、各ビーム光a〜dに対応した画像データ(レーザ変調信号)が、この画像転送クロック(印字エリア信号)に同期して出力される。レーザドライバ32a〜32dは、この画像データ(レーザ変調信号)によってレーザ発振器31a〜31dを変調する。
このようにして、主制御部51は、画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119a〜119dに対して、それぞれ印字エリア設定信号により印字エリアを1クロック単位(1画素単位)で設定することが可能であり、さらに、各遅延クロックセレクタ118a〜118dに対する遅延クロック選択信号により、各ビーム光a〜dに対して独立に、1/10クロック単位(1/10画素単位)で印字エリアが設定できる。
次に、主制御部51が1クロック単位(1画素単位)、および、1/10クロック単位(1/10画素単位)で印字エリアを設定するための各ビーム光a〜dについての主走査方向ビーム位置情報の取得方法の原理について、図10を参照して説明する。
図10は、先に説明した画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119aに通常の画像形成時に比べ非常に小さな値を設定した場合を示している。図に示すように、たとえば、主制御部51がビーム光aに対し、遅延クロックD1を選択し、印字エリアを「1〜5」に設定し、画像データI/F56に対し、テスト印字指令として、ベタ黒(印字エリア内でレーザ発光)を指示すると、ビーム光aは印字エリア「1〜5」の部分を露光する。
このように、印字エリアの設定が小さい値であると、ビーム光は感光体ドラム15の領域に達せず、ビーム光検知装置38上を露光することになる。このような状態で、センサパターンS1の下流側に位置するセンサパターンS2の出力をモニタすれば、主制御部51は、どれくらいの印字エリアを設定した場合にセンサパターンS2が応答するかを知ることができる。図10の例では、印字エリアを「6〜10」に設定すると、センサパターンS2が応答し始めることが分かる。
このようにして、主制御部51は、ビーム光aのセンサパターンS1の出力に対する相対的な位置関係を1クロック(1画素)きざみで検知することが可能である。
次に、1クロック(1画素)以下の単位で、ビーム光aのセンサパターンS1の出力に対する相対的な位置関係を検知する方法について、図11を参照して説明する。図10で説明したように、ビーム光aは遅延クロックD1を選択した場合、印字エリアを「6〜10」に設定すると、センサパターンS2が応答した。そこで、主制御部51は、印字エリアの設定を「5〜9」に減らし、遅延クロックの選択を変更する。
図11に示すように、遅延クロックの選択をD1→D2→D3と変更するにしたがって、印字エリアは1/10クロック(1/10画素)単位で右へ移動する。本例では、遅延クロックD5を選択したときに、センサパターンS2が応答し始める。
したがって、主制御部51は、ビーム光aがセンサパターンS1の出力を基準にして、印字エリアを5画素分と設定した場合、エリア「5〜9」の設定で、遅延クロックD5を選択すると印字エリアの右端がセンサパターンS2を露光するということが検知できる。
なお、先頭のビーム光との位置関係によっては、印字エリアによってセンサパターンS1が再度露光され、2つ目のパルスが出力されるという不具合が生じる可能性があるが、最初のパルス出力のみを有効とする回路を設けることで、この問題を避けることができる(ここでは詳細を説明しない)。
このような検知動作をビーム光b,c,dについても行なえば、それぞれのビーム光が先頭ビーム光によるセンサパターンS1の出力に対して、どのような位置関係にあるかがわる。主制御部51は、実際の印字動作に際し、この位置関係を基にそれぞれのビーム光a〜dに対する遅延クロックの選択と印字エリアの設定を行なえば、1/10クロック(1/10画素)の精度で印字エリアを合わせることができる。
なお、主制御部51は、このようにして得た各ビーム光a〜dに関する情報をメモリ52に記憶しておく。メモリ52に、これらの情報を記憶しておくことで、例えば、装置の電源が落とされた場合でも、電源再投入後は、瞬時にもとの状態に復帰させることが可能になる。
また、改めて主走査方向の印字エリア設定を行なう場合でも、メモリ52にこれらの情報を記憶しておけば、微妙な調整のみで済ませることが可能で、制御に余分な時間を使わなくてもよいという利点がある。
次に、ビーム光検知装置出力処理回路40における主走査方向ビーム光位置検知回路40aの動作について説明する。
先に説明したように、主制御部51は、各ビーム光a〜dに対する遅延クロックの選択変更や印字エリアの変更を行ないながら、センサパターンS2の出力をモニタすることで、主走査方向のビーム光位置を検出することが可能となる訳であるが、ここでは、センサパターンS2の出力をどのように主制御部51に取り込むかを説明する。
図12は、センサパターンS2をビーム光a〜dが全く露光していない場合の動作を示すタイミングチャートである。センサパターンS1は、先に説明したように、サンプルタイマ120によって各レーザ発振器31a〜31dが強制的に発光するので、必ず1走査に1回、先頭のビーム光がセンサパターンS1を露光することによって、パルス状の信号を出力する。
第1のカウンタ111は、センサパターンS1からのパルス信号をカウントするカウンタであって、たとえば、「0〜7」をエンドレスでカウントし、カウント値「7」の後半には、図に示すようにキャリ信号を出力する。第2のカウンタは、センサパターンS2の出力をカウントするカウンタである。
第2のカウンタ112は、先に説明した第1のカウンタ111のキャリ信号を遅延した信号によって、クリア(リセット)される。したがって、第2のカウンタ112は、8走査ごとにカウント値は「0」になる。
ラッチ回路113は、第2のカウンタ112の出力値をラッチ(保持)するものである。ラッチ回路113のラッチタイミングは、第1のカウンタ111のキャリ信号の前縁である。したがって、ラッチ回路113は、第2のカウンタ112がリセットされる前の値を保持することができる。
ラッチ回路113にラッチされる値の更新は、第1のカウンタ111が次のキャリ信号を出力するときに行なわれ、ラッチ回路113には、常に直前(最新)の第2のカウンタ112のカウント値が保持されることになる。主制御部51は、このラッチ回路113に保持されている値(主走査方向ビーム位置情報)を読むことで、最新の情報を得ることができる。
さて、図12の場合は、センサパターンS2が全くビーム光を検知しないので、第2のカウンタ112の値は常に「0」となり、ラッチ回路113に保持される値も「0」である。したがって、主制御部51は、センサパターンS2がビーム光を検出していないということを、このラッチされている「0」という値で知ることができる。
図13は、センサパターンS2がビーム光を常に検出している場合の動作を示すタイミングチャートである。この図は、センサパターンS2がビーム光を常に検出している場合の動作を示すタイミングチャートである。
図13に示すように、センサパターンS2の出力をカウントする第2のカウンタ112は、センサパターンS2の出力によって「0〜8」までをカウントしている。この動作を簡単に説明すると、カウンタのキャリ出力遅延信号によって、第2のカウンタ112は0クリア(リセット)されるが、すぐにセンサパターンS2の出力が入力され、カウント値は「1」となる。
その後、1走査ごとにセンサパターンS2の出力によってカウントアップし、8走査目にはカウント値は「8」となり、第1のカウンタ111がキャリ信号を出すタイミングで、ラッチに値8が保持されることになる。ラッチ回路113に値「」8が保持された後、第2のカウンタ112は再び0クリア(リセット)され、「1」からカウントを始める。
このようにして、センサパターンS2が常にビーム光を検出している状態では、ラッチ回路113に保持される値は「8」となる。したがって、主制御部51は、ラッチ回路113の値が「8」である場合には、センサパターンS2が常にビーム光を検出している状態であるという判断ができる。
図14は、センサパターンS2がビーム光を検出したりしなかったり、微妙な場合のタイミングチャートである。センサパターンS2は、ビーム光を検出したりしなかったりであるので、第2のカウンタ112のカウント値はある走査では増加し、ある走査では増加しない。この例の場合は、1走査おきにセンサパターンS2が信号を出力しているので、ラッチ回路113に保持される値は「4」となる。したがって、主制御部51は、ラッチ回路113に保持されている値「4」を読取ることで、印字エリアのエッジとセンサパターンS2の信号が微妙な位置関係にあるということが判断できる。
このようにして、複数回のセンサパターンS2の出力をカウントすることのメリットは、
1)上記のように印字エリアとセンサパターンS2の微妙な位置関係が把握できる。
2)主制御部51は、8走査単位で情報を読取ればよく、1走査ごとに読む場合に比べ負荷が軽い。
などの点があげられる。
また、情報の取込み単位としては、ポリゴンミラー面ごとの面精度などを考慮し、ポリゴンミラー面数の複数倍とするのが好ましい。本例の場合、ポリゴンミラー面数が「8」であるので、第1のカウンタ111が8走査ごとにキャリ信号を出力するような構成とした。
次に、ビーム光パワーと印字エリア設定精度との関係について説明する。
図15は、同じ遅延クロックを選択し、印字エリアの設定クロック数も同じ場合で、ビーム光パワーが異なった場合の露光エリアを模擬的に表わしたものである。この図は、ビーム光パワーは、Aの場合が最も強い状態を表わしており、以下、B,Cの順でビーム光パワーは弱くなっている。
図に示すように、あるエネルギ以上で露光される領域を考えると、ビーム光パワーが強いほど、その領域は大きくなる。ここで、センサパターンS2の応答について考えてみると、同じ印字エリア設定の場合であっても、センサパターンS2の応答に違いが出てくることがわかる。
図に示したように、ちょうどビーム光の露光エリアのエッジがセンサパターンS2のエッジと同じような位置にあるときは、ビーム光パワーによって、センサパターンS2が応答する場合としない場合にわかれる。図の例では、ビーム光パワーがAとBの場合は、閾値レベルTHにセンサパターンS2の出力a,bが達し、前述した第2のカウンタ112はこれをカウントするが、ビーム光パワーがCの場合には、センサパターンS2の出力cが閾値レベルTHに達せず、第2のカウンタ112はこの出力をカウントできない。
したがって、複数のビーム光の印字エリアを精度よく揃えるためには、印字エリアの制御を行なう前に、各ビーム光同志のパワーを同じにしておかなければならない。
次に、ビーム光の通過(走査)位置制御について詳細に説明する。
図16は、図3のビーム光検知装置38を用いたときのビーム光の通過位置制御を説明するための図であり、図6のブロック図のうちのビーム光通過位置制御に着目し、その制御に関連する部分を抜き出して詳細に示したものである。
先に説明したように、ビーム光検知装置38のセンサパターンS1,S2からは、ビーム光が通過したことを示すパルス状の信号が出力される。また、複数のセンサパターンSA〜SGからは、ビーム光の通過位置に応じてそれぞれ独立した信号が出力される。
この複数のセンサパターンSA〜SGのうち、センサパターンSA,SGの各出力信号は、増幅器61,62(以後、増幅器A,Gと言うこともある)にそれぞれ入力される。なお、増幅器61,62の各増幅率は、CPUからなる主制御部51によって設定されるようになっている。
また、先に説明したように、ガルバノミラー33a〜33dを制御して、ビーム光の通過位置をセンサパターンSAあるいはSG上とし、センサパターンSAあるいはSGの出力をモニタすることで、感光体ドラム15上での相対的なビーム光パワーを検知するようになっている。
さらに、複数のセンサパターンSA〜SGのうち、センサパターンSB〜SFの各出力信号は、センサパターンSB〜SFのうち隣り合う出力信号の差を増幅する差動増幅器63〜66(以後、差動増幅器B−C,C−D,D−E,E−Fと言うこともある)にそれぞれ入力される。ここに、差動増幅器63は、センサパターンSB,SCの各出力信号の差を増幅し、差動増幅器64は、センサパターンSC,SDの各出力信号の差を増幅し、差動増幅器65は、センサパターンSD,SEの各出力信号の差を増幅し、差動増幅器66は、センサパターンSE,SFの各出力信号の差を増幅する。
増幅器61〜66の各出力信号は、それぞれ選択回路(アナログスイッチ)41に入力される。選択回路41は、主制御部(CPU)51からのセンサ選択信号により、積分器42へ入力する信号を選択する。選択回路41にて選択された増幅器の出力信号は、積分器42に入力されて積分される。
一方、センサパターンS1から出力されるパルス状の信号も、積分器42に入力されている。このセンサパターンS1からのパルス状の信号は、積分器42をリセットすると同時に新たな積分動作を開始させるリセット信号(積分動作開始信号)として用いられる。なお、積分器42の役割は、ノイズの除去作用と、ビーム光検知装置38の取付け傾きの影響除去などであるが、詳しくは後述する。
積分器42の出力は、A/D変換器43へ入力される。また、センサパターンS2から出力されるパルス状の信号も、A/D変換器43へ入力されている。A/D変換器43のA/D変換動作は、センサパターンS2からの信号が変換開始信号として印加されることによって開始される。すなわち、ビーム光がセンサパターンS2を通過するタイミングでA/D変換が開始される。
このように、センサパターンS1からのパルス信号により、ビーム光がセンサパターンSA〜SGを通過する直前に積分器42をリセットすると同時に積分動作を開始させ、ビーム光がセンサパターンSA〜SG上を通過している間は、積分器42はビーム光の通過位置を示す信号を積分する。
そして、ビーム光がセンサパターンSA〜SG上を通過し終えた直後に、センサパターンS2からのパルス信号をトリガに、積分器42で積分した結果をA/D変換器43でA/D変換することにより、ノイズが少なく、ビーム光通過位置検知についてはビーム光検知装置38の取付け傾きの影響が除去された検知信号をデジタル信号に変換することができる。
なお、A/D変換を終了したA/D変換器43は、主制御部51に対し、処理が終了したことを示す割込信号INTを出力するようになっている。
ここに、増幅器61〜66、選択回路41、積分器42、および、A/D変換器43は、ビーム光検知装置出力処理回路40を構成している。
このようにして、デジタル信号に変換されたビーム光検知装置38からのビーム光パワー検知信号およびビーム光位置検知信号は、感光体ドラム15上での相対的なビーム光パワー情報あるいはビーム光位置情報として主制御部51に入力され、それぞれのビーム光の感光体ドラム15上での光パワーやビーム光の通過位置などが判断される。
さて、このようにして得られた感光体ドラム15上での相対的なビーム光パワー検知信号やビーム光位置検知信号に基づいて、主制御部51では、各レーザ発振器31a〜31dに対する発光パワーの設定や、各ガルバノミラー33a〜33dの制御量が演算される。それらの演算結果は、必要に応じてメモリ52に記憶される。主制御部51は、この演算結果をレーザドライバ32a〜32dおよびガルバノミラー駆動回路39a〜39dへ送出する。
ガルバノミラー駆動回路39a〜39dには、図8に示したように、この演算結果のデータを保持するためのラッチ44a〜44dが設けられており、主制御部51が一旦データを書込むと、次にデータを更新するまでは、その値を保持するようになっている。
ラッチ44a〜44dに保持されているデータは、D/A変換器45a〜45dによりアナログ信号(電圧)に変換され、ガルバノミラー33a〜33dを駆動するためのドライバ46a〜46dに入力される。ドライバ46a〜46dは、D/A変換器45a〜45dから入力されたアナログ信号(電圧)にしたがってガルバノミラー33a〜33dを駆動制御する。
なお、本例では、センサパターンSA〜SGの増幅された出力信号は、選択回路41によりその1つのみが選択されて積分され、A/D変換されているため、一度にセンサパターンSA〜SGの出力信号を主制御部51に入力することはできない。
したがって、ビーム光のパワーを検知する際には、ビーム光の通過位置をセンサパターンSAあるいはSG上に移動させ、それに対応したセンサパターンからの出力信号が主制御部51に入力されるように、選択回路41を切換える必要がある。
また、ビーム光がどこを通過しているか分からない状態においては、選択回路41を順次切換え、センサパターンSA〜SGの全てのセンサパターンからの出力信号を主制御部51に入力して、ビーム光の通過位置を判定する必要がある。
しかし、一旦、どのあたりをビーム光が通過しているかが認識できると、ガルバノミラー33a〜34dを極端に動かさない限り、ビーム光の通過する位置はほぼ予想でき、常に全てのセンサパターンの出力信号を主制御部51に入力する必要はない。なお、詳細な処理に関しては後で説明する。
以下、図17を用いて、図16の回路動作におけるビーム光の通過位置とビーム光検知装置38の出力、差動増幅器63〜66の出力、積分器42の出力の関係を説明する。
図17(a)は、ビーム光がセンサパターンSBとSCとのちょうど真ん中を通過している場合を示しており、図17(b)は、ビーム光が図17(a)の場合よりもセンサパターンSB寄りを通過している場合を示している。図17(c)は、ビーム光検知装置38がビーム光の通過方向に対して傾いて取付けられている場合を示している。
以下、それぞれの場合のビーム光検知装置38の出力、差動増幅器63の出力、積分器42の出力について説明する。
図17(a)の場合の回路動作
まず、ビーム光はセンサパターンS1をよぎり、センサパターンS1からパルス状の信号が出力される。このパルス状の信号は、図に示すように積分器42をリセットし、その出力を「0」にする。したがって、センサパターンS1をビーム光がよぎることにより、前回の検知結果をリセットし、新たな検知結果を積分することになる。
ビーム光がセンサパターンSBとSCとの真ん中を通過している場合、センサパターンSBとSCの出力の大きさは、図17(a)に示すように等しいものとなる。ただし、センサパターンの出力は非常に微小であるため、図17(a)に示すように、多少のノイズ成分が重畳されていることがある。
このような信号が差動増幅器63に入力され、その差が増幅される。センサパターンSBとSCの出力がほぼ等しい、この場合、差動増幅器63の出力は、図17(a)に示すように、ほぼ「0」となるが、若干のノイズ成分が重畳することがある。このようにして得られた差動増幅結果が、選択回路41を通して積分器42に入力される。
ここで、注意を要するのは、差動増幅器63のオフセットである。ここで、オフセットとは、たとえば、差動増幅器63に等しい値が入力された場合にも、プラスかマイナスかどちらかに出力がシフトしてしまう現象である。このような現象は、多かれ少なかれ、どのような差動増幅器にも存在する。本例の場合、このオフセットはビーム光通過位置検知誤差として表われ、正しいビーム光通過位置制御の妨げとなる。したがって、何らかの方法で、このオフセットを除去する必要がある(詳細は後述する)。以下、このオフセットについては無視して説明する。
積分器42は、差動増幅器63の出力を積分し、その結果を次のA/D変換器43へと出力するが、積分器42の出力は、図17(a)に示すように、ノイズ成分が除去された信号となる。これは、積分によって、差動増幅結果に重畳している高周波成分のノイズが除去されるからである。このようにして、ビーム光の通過と同時に、センサパターンSBとSCとの出力差が増幅され、さらに、積分されてA/D変換器43に入力される。
一方、A/D変換器43には、センサパターンS2の出力が入力されており、ビーム光がセンサパターンSB,SC部分を通過し終えたタイミングで、図17(a)に示すようなパルス状の信号がセンサパターンS2からA/D変換器43へ出力される。A/D変換器43は、このパルス状の信号をトリガに、積分器42の出力のA/D変換を開始する。したがって、A/D変換器43は、ノイズ成分の除去されたS/N比の良いアナログビーム通過位置情報をデジタル信号にタイムリに変換することができる。
図17(b)の場合の回路動作
基本的な動作は図17(a)と同じであるが、ビーム光の通過位置がセンサパターンSB側に寄っている分だけ、センサパターンSBの出力が大きく、センサパターンSCの出力が小さくなる。したがって、差動増幅器63の出力は、その差分だけプラスになる。
さて、積分器42は、図17(a)の場合と同様に、ビーム光がセンサパターンS1を通過するタイミングでリセットされており、その後に、このような差動増幅結果が積分器42に入力される。積分器42は入力(差動増幅器63の出力)がプラス側である間は、その出力を徐々にプラス側に大きくしていく。そして、入力が「0」に戻ると、その値を保つ。したがって、積分器42の出力には、ビーム光の通過位置の偏り具合が表れる。
この積分結果を、図17(a)の場合と同じように、ビーム光のセンサパターンS2が通過するタイミングでA/D変換器43でA/D変換することにより、正確なビーム通過位置がタイムリにデジタル情報に変換される。
図17(c)の場合の回路動作
基本的な動作は図17(a)、図17(b)の場合と同じであるが、ビーム光がビーム光検知装置38を斜めに通過する分、センサパターンSB,SCの出力、差動増幅器63の出力、積分器42の出力に特徴がある。
図17(c)に示す通り、ビーム光はセンサパターンS1を通過した後、センサパターンSB,SC部分を、センサパターンSC側から斜めに入射し、センサパターンSBとSCとのほぼ中央を通過した後、センサパターンSB側を斜めに通過している。このようにビーム光が通過すると、センサパターンSBの出力は図17(c)に示すごとく、ビーム光が入射した直後は小さく、ビーム光の通過と共に大きくなる。一方、センサパターンSCの出力は、ビーム光が入射した直後は大きく、ビーム光の通過と共に徐々に小さくなる。
このようなセンサパターンSB,SCの出力が入力される差動増幅器63の出力は、図17(c)に示すごとく、ビーム光の入射直後は、マイナス側に大きく、その後、徐々に出力は小さくなり、ビーム光がセンサパターンSBとSCとの中間を通過するところで、ほぼ「0」となる。そして、その後、徐々にプラス側に大きくなり、ビーム光が通過し終わる直前にプラス側の最大値となる。
このような差動増幅器63の出力が入力される積分器42の出力は、ビーム光が入射した直後からマイナス側に大きくなって行く。そして、差動増幅器63の出力がほぼ「0」になる地点までマイナスの値は大きくなる。その後、差動増幅器63の出力がプラス側に転じると、徐々にマイナスの値は小さくなり、ビームが通過し終わる地点では、ほぼ「0」になる。
これは、ビーム光がビーム光検知装置38を斜めによぎってはいるが、平均して見れば、センサパターンSBとSCとの真ん中を通過しているからである。したがって、ビーム光がセンサパターンS2を通過することによって、A/D変換器43のA/D変換動作が開始されるが、この場合、積分される値は「0」であり、ビーム通過位置を示すデジタル情報も「0」、すなわち、センサパターンSBとSCとの真ん中をビーム光が通過しているものとして処理される。
以上、ビーム光の通過位置と、センサパターンS1,S2,SB,SCの出力、差動増幅器63の出力、積分器42の出力、A/D変換器43の動作について説明した。センサパターンSC,SD,SE,SF、差動増幅器64,65,66の動作は、基本的にセンサパターンSB,SCと差動増幅器63の動作と同じであるので、個々の動作説明は省略する。
次に、図18を用いてビーム光の通過位置とA/D変換器43の出力との関係を説明する。
図18のグラフの縦軸は、A/D変換器(12ビット)43の出力の大きさを示し、横軸はビーム光の通過位置を示している。横軸のビーム光通過位置は、左へ行くほどビーム光がセンサパターンSG側を通過していることを示し、右へ行くほどビーム光がセンサパターンSA側を通過していることを示している。
差動増幅器(63,64,65,66)の出力は、プラスとマイナスの両方向に出る可能性があり、そのときのA/D変換器43の出力は以下のようになる。すなわち、差動増幅器(63,64,65,66)の出力がプラス側の場合、差動増幅器の出力が大きくなるにつれ、A/D変換器43の出力(A/D変換値)は000H(最小値)から7FFH(最大値)の値を出力する。
一方、差動増幅器(63,64,65,66)の出力がマイナス側の場合、A/D変換器43の出力(A/D変換値)は800H(最小値)からFFFH(最大値)までの値を出力する。この場合、差動増幅器の出力の絶対値が大きい方が、800H(最小値)側に対応し、差動増幅器の出力が「0」に近い方が、FFFH(最大値)側に対応する。
ここでは、センサパターンSBとSCの差動増幅器63の出力がA/D変換器43でA/D変換された場合について具体的に説明する。
センサパターンSBの出力は差動増幅器63のプラス端子に接続されており、センサパターンSCの出力は差動増幅器63のマイナス端子に接続されている。したがって、差動増幅器63の出力は、図18に示すように、ビーム光がセンサパターンSBの中心付近を通過するときが最も大きくなり、A/D変換器43でのA/D変換値は7FFHとなる。これは、センサパターンSBの出力が、この付近で最も大きくなるからである。
また、この位置からビーム光がセンサパターンSA側にずれても、あるいは、センサパターンSC側にずれても、A/D変換値(差動増幅器63の出力)は小さくなる。
さらに、ビーム光の通過位置がセンサパターンSA側にずれた場合を考えると、センサパターンSBもSCもビーム光の通過を検知できなくなり、A/D変換値(差動増幅器63の出力)はほぼ「0」になる。
また、反対に、ビーム光の通過位置がセンサパターンSC側にずれた場合を考えると、A/D変換値(差動増幅器63の出力)は徐々に減少し、ビーム光がセンサパターンSBとSCとのちょうど間を通過するとき、その値が「0」になる。これは、センサパターンSBとSCの出力が等しくなるからである。本例では、このポイントがビーム光aの通過目標点となる。
また、ビーム光の通過ポイントがセンサパターンSC側にずれると、差動増幅器63の出力はマイナス出力となり、A/D変換値は000HからFFFHへと変化し、その後、A/D変換値は徐々に減っていく。さらに、ビーム光の通過位置がセンサパターンSCの中心付近になると、差動増幅器63の出力はマイナスの最大となり、このときのA/D変換値は800Hとなる。
なお、感光体ドラム15上でのビーム光のパワーを検知する場合には、図18のエリアAあるいはGにおける増幅器61あるいは62の出力を用いる。図18のグラフにおいては、ビーム光がセンサパターンSAあるいはSG上を通過しているときのA/D変換器43の出力は7FFHとなっているが、ビーム光のパワーを検知する際には、先に説明したように、増幅器61あるいは62に対する増幅率の設定を低くすることにより、光パワーの検知が可能となる。すなわち、ビーム光のパワーの強弱によってA/D変換器43の出力値が変化する。
さらに、ビーム光の通過位置がセンサパターンSD側にずれると、今度は差動増幅器63の出力のマイナスの値が小さくなり、A/D変換値は800Hから増加していき、最終的には、FFFHから000Hに変化する。これは、ビーム光の通過位置がセンサパターンSD(SE)側にずれ過ぎて、センサパターンSB,SCともにビーム光の通過を検知できず、その出力が双方ともに「0」となり、両方の出力に差がでなくなるからである。
次に、ガルバノミラー33の制御特性について説明する。
図19、図20は、ガルバノミラー駆動回路39a〜39dに与えるデータと、ビーム光検知装置38上(つまり、感光体ドラム15上)でのビーム光通過位置との関係を示している。図16に示したように、ガルバノミラー駆動回路39a〜39dのD/A変換器45a〜45dの入力は16ビットである。
図19は、この16ビットデータの上位8ビット入力に対するビーム光通過位置の変化の様子を示したものである。図に示すように、ビーム光の通過位置は、データ00H〜FFHに対し2000μm(2mm)移動する。また、00H付近とFFH付近の入力に対しては、ガルバノミラーの応答範囲を超えており、ビーム光の通過位置は変化しない。
しかし、入力がおおよそ18HからE8Hの範囲では、ほぼ入力に対してビーム光の通過位置はリニアに変化しており、その割合は1LSB当たり約10μmの距離に相当する。
図20は、ガルバノミラー駆動回路39a〜39dのD/A変換器45a〜45dの下位8ビット入力に対するビーム光通過位置の変化の様子を示したものである。ただし、この図20は、上位8ビットの入力として、上述したビーム光の通過位置がリニアに変化する範囲の値が入力されている場合の下位8ビットの入力に対するビーム光の通過位置の変化を表している。図から明らかなように、下位8ビットに対しては、00HからFFHまで約10μm、ビーム光の通過位置が変化し、1LSB当たりでは0.04μmの変化となる。
このようにして、主制御部51は、ガルバノミラー駆動回路39a〜39dに対して、16ビットのデータを与えることで、ビーム光検知装置38上、すなわち、感光体ドラム15上のビーム光通過位置を分解能が約0.04μmで、約2000μm(2mm)の範囲で移動させることができる。
次に、プリンタ部2の電源投入時における概略的な動作について、図21に示すフローチャートを参照して説明する。なお、スキャナ部1の動作については省略する。
本複写機の電源が投入されると、主制御部51は、定着器26内の定着ローラを回転させるとともに、定着器26の加熱制御を開始する(S311,S312)。次に、ビーム光パワー制御ルーチンを実行し、各ビーム光の感光体ドラム15上でのパワーが同一になるよう制御する(S313)。
各ビーム光の感光体ドラム15上でのパワーが同一になるよう制御されると、オフセット補正ルーチンを実行し、ビーム光検知装置出力処理回路40のオフセット値を検知して、その補正処理を行なう(S314)。次に、ビーム光通過位置制御ルーチンを実行する(S315)。
次に、主走査方向ビーム光位置制御ルーチンを実行する(S316)。次に、感光体ドラム15を回転させ、感光体ドラム15の表面などの条件を一定にするなどのプロセス関連の初期化を実行する(S317)。
このように、一連の初期化を実行した後は、定着器26の温度が所定の温度に上昇するまで、定着ローラを回転し続け、待機状態となる(S318)。定着器26の温度が所定の温度まで上昇すると、定着ローラの回転を停止し(S319)、複写指令待ち状態となる(S320)。
複写指令待ちの状態(S320)で、コントロールパネル53から複写(プリント)指令を受信しない場合、ビーム光通過位置制御ルーチンを実行後、たとえば、30分が経過すると(S321)、自動的にビーム光パワー制御ルーチンを実行し(S322)、さらに、自動的にオフセット補正ルーチンを実行し(S323)、その後、再びビーム光通過位置制御ルーチンおよび主走査方向ビーム光位置制御ルーチンを実行する(S324,S325)。これが終了すると、ステップS3220に戻り、再び複写指令待ち状態になる。
複写指令待ちの状態(S320)で、コントロールパネル53から複写指令を受信すると、解像度変更の指令があるか否かをチェックする(S326)。このチェックの結果、解像度変更の指令がある場合は、ポリゴンモータ36の回転数を指令された解像度に適した値に切換える(S327)。
次に、水晶発振器114a〜114dも解像度に適したものを選択する(S328)。さらに、ビーム光パワー制御ルーチンを実行し(S329)、その後、オフセット補正ルーチンを実行し(S330)、その後、ビーム光通過位置制御ルーチンを実行し(S331)、その後、主走査方向ビーム光位置制御ルーチンを実行し(S332)、複写動作を実行する(S333)。
一方、ステップS326のチェックの結果、解像度変更の指令がない場合は、ポリゴンモータ36の回転数、水晶発振器の変更などはないので、ビーム光パワー制御ルーチンを実行し(S329)、オフセット補正ルーチンを実行し(S330)、ビーム光通過位置制御ルーチンを実行し(S331)、主走査方向ビーム光位置制御ルーチンを実行し(S332)、複写動作を実行する(S333)。
そして、複写動作が終了すると、ステップS320に戻り、前記動作を繰り返す。
このようにして、複写動作の合間にも、ビーム光パワー制御ルーチン、ビーム光通過位置制御ルーチン、主走査方向ビーム光位置制御ルーチンをそれぞれ実行し、多量の連続複写に対しても常に最適な状態で画像を形成するものである。
次に、図21のステップS315,S324,S331におけるビーム光通過位置制御ルーチンの概略動作について、図22に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、主制御部51は、ポリゴンモータ36をオンし、ポリゴンミラー35を所定の回転数で回転させる(S20)。次に、主制御部51は、メモリ52から最新のガルバノミラー33a〜33dの駆動値を読出し、その値に基づいて、それぞれのガルバノミラー33a〜33dを駆動する(S21)。
次に、主制御部51は、ビーム光aの通過位置制御を行なう(S22)。ここでの制御内容は、ビーム光aの通過位置を検知し、その通過位置が規定値内に入っているかどうかをチェックし、規定値内に入っていなければ、ガルバノミラー33aの角度を変更し、規定値内に入っていれば、ビーム光aの通過位置が規定値内に入っていることを示すフラグを立てるという内容である。
続いて、主制御部51は、ビーム光b、ビーム光c、ビーム光dについても、ビーム光aの場合と同様に、それぞれのビーム光b,c,dの通過位置を検知し、その通過位置が規定値内に入っているかどうかをチェックし、規定値内に入っていなければ、それぞれのガルバノミラー33b〜33dの角度を変更し、規定値内に入っていれば、それぞれのビーム光の通過位置が規定値内に入っていることを示すフラグを立てる(S23,S24,S25)。
このようにして、各ビーム光a,b,c,dの通過位置制御を行なった上で、主制御部51は、それぞれのフラグをチェックし、ビーム光通過位置制御を終了するか否かを判定する(S26)。すなわち、全てのフラグが立っていれば、ビーム光通過位置制御を終了し、どれか1つのフラグでも立っていなければ、ステップS22に戻り、各ビーム光の通過位置制御を行なう。
ここで、このような制御フローにおけるガルバノミラー33a〜33dの挙動について簡単に説明する。
ガルバノミラー33a〜33dは、先に説明したように、主制御部51からの制御値にしたがってその角度を変え、走査されるビーム光の通過位置を変更するのであるが、主制御部51からの指示に対し、すぐに応答できるとは限らない。すなわち、主制御部51から制御データが出力され、そのデータがラッチ44a〜44dでラッチされ、さらに、D/A変換器45a〜45dでD/A変換されて、その大きさに比例した駆動信号がドライバ46a〜46dから出力されるまでの時間が、「ns」または「μs」単位のオーダであるのに対し、たとえば、本例に用いているガルバノミラー33a〜33dの応答時間は、4〜5msのオーダであるという問題がある。
ここでの応答時間とは、新たな駆動信号に対し、ガルバノミラー33a〜33dの角度変化が始まり、ある時間移動(振動)した後、その移動(振動)が収まって、新たな角度に落ち着くまでの時間を指す。したがって、主制御部51は、ガルバノミラー33a〜33dに対し、新たな制御データを送出した後、その制御結果を確認するためには、少なくともこの応答時間が経過した後に、ビーム光の通過位置を確認する必要がある。
図22から明らかなように、本例においては、あるガルバノミラーを制御したその効果の確認は、他のビーム光位置検知動作あるいはガルバノミラー制御動作を行なった後に行なうようになっており、充分にガルバノミラーが応答に要する時間が経過した後、効果を確認するようになっている。
たとえば、ステップS21,S22,S23,S24において、少なくとも1つの増幅器あるいは差動増幅器の出力をポリゴンミラー35の面数分(たとえば、8面分)だけ取得するのに要する時間は、1走査に要する時間が330μsの場合、2.64msとなる。
したがって、あるガルバノミラーを制御した後、他の3つのビーム光の通過位置を検知した後、その効果を確認するには、少なくとも7.92msの時間間隔があり、ガルバノミラーの移動(振動)は、すでに収まっている状態でのビーム光通過位置が確認できることになる。
なお、増幅器あるいは差動増幅器の出力をポリゴンミラー35の面数だけ取得するのは、ポリゴンミラー35の面倒れ成分を除去するためである。
図23、図24は、図22のステップS22におけるビーム光a通過位置制御の動作を詳細に説明するためのフローチャートである。先に説明したように、ビーム光の通過位置とA/D変換器43の出力との関係は図18のようになるので、図18も参照して説明する。
まず、主制御部51は、レーザ発振器31aを強制発光させる(S31)。これにより、ビーム光aは、ポリゴンミラー35の回転により周期的にビーム光検知装置38上を走査することになる。
次に、主制御部51は、A/D変換器43が出力する割込み信号INTにしたがい、各増幅器並びに差動増幅器の出力がA/D変換された値を読込む。なお、通常、ビーム光の走査位置は、ポリゴンミラー35の面倒れ成分により、面ごとに若干異なる場合が多く、その影響を除去するために、ポリゴンミラー35の面数と同等な回数、あるいは、その整数倍回連続してA/D変換された値を読込むことが望ましい。その場合、主制御部51は、それぞれの増幅器並びに差動増幅器に対応するA/D変換器43の出力値を平均し、その結果をそれぞれの増幅器並びに差動増幅器の出力とする(S32)。
したがって、増幅器61,62(増幅器A,G)並びに差動増幅器63〜66(増幅器B−C,C−D,D−E,E−F)について、それぞれポリゴンミラー35の面数(8個)と同じ回数、A/D変換器43の値を読込んだとすれば、ビーム光を48回走査する必要がある。
主制御部51は、まず、このようにして得た増幅器61(A)の出力(A/D変換値)を、メモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値100Hと比較することにより、増幅器61の出力が判定基準値100Hよりもも大きいか否かを判定する(S33)。
この判定の結果、増幅器61の出力が100Hよりも大であった場合には、ビーム光aの通過位置が、センサパターンSA上であるか、または、センサパターンSAの近傍であることを表している。すなわち、図18におけるエリアAをビーム光aが通過していることを表している。ビーム光aの目標通過位置は、センサパターンSBとSCとの中間であるので、ガルバノミラー33aをビーム光aがセンサパターンSG側を通過するように制御する(S34)。
このときの制御量(ビーム光の移動量)は、120μm程度とする。制御量を120μmとしたのは、図3、図4のセンサパターンで説明したように、センサパターンSAおよびSGは、制御目標ポイントの領域から両脇に大きなパターンを有しており、このパターン上をビーム光が通過している場合には、目標ポイントに速くビーム光の通過位置を近づけるために、比較的大きくビーム光の通過位置を変更する必要があるからである。
ただし、増幅器61の出力が100Hよりも大である場合においても、センサパターンSBに近い範囲をビーム光aが通過している場合には、過剰にビーム光の通過位置を変更してしまう可能性もある。しかし、トータルの効率を考慮すると、この程度の移動量は必要である。
ステップS33の判定で、増幅器61の出力が100Hよりも大でなかった場合には、増幅器62(G)の出力(A/D変換値)をメモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値100Hと比較することにより、増幅器62の出力が判定基準値100Hよりも大であるかを判定する(S35)。
この判定の結果、増幅器62の出力が100Hよりも大であった場合には、ビーム光aの通過位置が、センサパターンSG上であるか、または、センサパターンSGの近傍であることを表している。すなわち、図18におけるエリアGをビーム光aが通過していることを表している。
したがって、このような場合には、ビーム光aの通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間に近づけるため、ビーム光aがセンサパターンSA側を通過するようガルバノミラー33aを制御する(S36)。なお、このときの制御量は、ステップS34の場合と同様、120μm程度の制御量(移動量)が必要である。
ステップS35の判定で、増幅器62の出力が100Hよりも大でなかった場合には、差動増幅器66(E−F)の出力(A/D変換値)をメモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値800Hと比較することにより、差動増幅器66の出力が判定基準値800H以上であるかを判定する(S37)。
この判定の結果、差動増幅器66の出力が800H以上であった場合には、ビーム光aの通過位置が、センサパターンSFの近傍であることを表している。すなわち、図18におけるエリアFをビーム光aが通過していることを表している。
したがって、このような場合には、ビーム光aの通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間に近づけるため、ビーム光aがセンサパターンSA側を通過するようガルバノミラー33aを制御する(S38)。なお、このときの制御量は、目標ポイントとエリアFとの距離を考慮し、120μm程度の制御量(移動量)が必要である。
ステップS37の判定で、差動増幅器66の出力が800H以上でなかった場合には、差動増幅器65(D−E)の出力(A/D変換値)をメモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値800Hと比較することにより、差動増幅器65の出力が判定基準値800H以上であるかを判定する(S39)。
この判定の結果、差動増幅器65の出力が800H以上であった場合には、ビーム光aの通過位置が、センサパターンSEの近傍であることを表している。すなわち、図18におけるエリアEをビーム光aが通過していることを表している。
したがって、このような場合には、ビーム光aの通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間に近づけるため、ビーム光aがセンサパターンSA側を通過するようガルバノミラー33aを制御する(S40)。なお、このときの制御量は、目標ポイントとエリアEとの距離を考慮し、80μm程度の制御量(移動量)が必要である。
ステップS39の判定で、差動増幅器65の出力が800H以上でなかった場合には、差動増幅器64(C−D)の出力(A/D変換値)をメモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値800Hと比較することにより、差動増幅器64の出力が判定基準値800H以上であるかを判定する(S41)。
この判定の結果、差動増幅器64の出力が800H以上であった場合には、ビーム光aの通過位置が、センサパターンSDの近傍であることを表している。すなわち、図18におけるエリアDをビーム光aが通過していることを表している。
したがって、このような場合には、ビーム光aの通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCの中間に近づけるため、ビーム光aがセンサパターンSA側を通過するようガルバノミラー33aを制御する(S42)。なお、このときの制御量は、目標ポイントとエリアDとの距離を考慮し、40μm程度の制御量(移動量)が必要である。
ステップS41の判定で、差動増幅器64の出力が800H以上でなかった場合には、差動増幅器63(B−C)の出力(A/D変換値)をメモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値400H,7FFHと比較することにより、差動増幅器63の出力が判定基準値400Hよりも大で、7FFH以下であるかを判定する(S43)。
この判定の結果、差動増幅器63の出力が400Hよりも大で、7FFH以下であった場合には、ビーム光aの通過位置が、通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間近傍であるが、若干センサパターンSB寄りであることを表している。すなわち、図18におけるエリアBのエリアBAをビーム光aが通過していることを表している。
したがって、このような場合には、ビーム光aの通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間に近づけるため、ビーム光aがセンサパターンSG側を通過するようガルバノミラー33aを制御する(S44)。なお、このときの制御量は、目標ポイントとエリアDとの距離を考慮し、10μm程度の制御量(移動量)が必要である。
ステップS43の判定で、差動増幅器63の出力が400Hよりも大で、7FFH以下でなかった場合には、差動増幅器63の出力をメモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値60H,400Hと比較することにより、差動増幅器63の出力が判定基準値60Hよりも大で、400H以下であるかを判定する(S45)。
この判定の結果、差動増幅器63の出力が60Hよりも大で、400H以下であった場合には、ビーム光aの通過位置が、通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間近傍であるが、若干センサパターンSB寄りであることを表している。すなわち、図18におけるエリアBのエリアBCをビーム光aが通過していることを表わしている。
したがって、このような場合には、ビーム光aの通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間に近づけるため、ビーム光aがセンサパターンSG側を通過するようガルバノミラー33aを制御する(S46)。なお、このときの制御量は、目標ポイントとエリアDとの距離を考慮し、0.5μm程度の制御量(移動量)が必要である。
ステップS45の判定で、差動増幅器63の出力が60Hよりも大で、400H以下でなかった場合には、差動増幅器63の出力をメモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値800H,A00Hと比較することにより、差動増幅器63の出力が判定基準値800H以上で、A00Hよりも小であるかを判定する(S47)。
この判定の結果、差動増幅器63の出力が800H以上で、A00Hよりも小であった場合には、ビーム光aの通過位置が、通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間近傍であるが、若干センサパターンSC寄りであることを表している。すなわち、図18におけるエリアCのエリアCDをビーム光aが通過していることを表している。
したがって、このような場合には、ビーム光aの通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間に近づけるため、ビーム光aがセンサパターンSA側を通過するようガルバノミラー33aを制御する(S48)。なお、このときの制御量は、目標ポイントとエリアCDとの距離を考慮し、10μm程度の制御量(移動量)が必要である。
ステップS47の判定で、差動増幅器63の出力が800H以上で、A00Hよりも小でなかった場合には、差動増幅器63の出力をメモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値A00H,FA0Hと比較することにより、差動増幅器63の出力が判定基準値A00H以上で、FA0Hよりも小であるかを判定する(S49)。
この判定の結果、差動増幅器63の出力がA00H以上で、FA0Hよりも小であった場合には、ビーム光aの通過位置が、通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間近傍であるが、若干センサパターンSC寄りであることを表している。すなわち、図18におけるエリアCのエリアCBをビーム光aが通過していることを表している。
したがって、このような場合には、ビーム光aの通過目標ポイントであるセンサパターンSBとSCとの中間に近づけるため、ビーム光aがセンサパターンSA側を通過するようガルバノミラー33aを制御する(S50)。なお、このときの制御量は、目標ポイントとエリアCBとの距離を考慮し、0.5μm程度の制御量(移動量)が必要である。
ステップS49の判定で、差動増幅器63の出力がA00H以上で、FA0Hよりも小でない場合には、ビーム光aの通過位置が所定の範囲内(目標ポイントの±1μmの範囲)に入っていることを示しているので、ガルバノミラー33aの制御終了フラグAを立てる(S51)。
このようにして、理想の通過ポイントに対して±1μmの範囲内にビーム光aが通過していない場合(S34,S36,S38,S40,S42,S44,S46,S48,S50)には、ガルバノミラー33aを所定量制御し、そのときの値をメモリ52に書込む(S52)。
以上のようにして主制御部51は、ビーム光aが理想の通過ポイントに対し、±1μmの範囲内を通過している場合にガルバノミラー33aの制御終了フラグAを立て、この範囲外を通過している場合には、その通過位置(エリア)に応じてガルバノミラー制御量を調整し、その値をメモリ52に書き込む。
最後に主制御部51は、レーザ発振器31aの強制発光を解除し、一連のビーム光aの通過位置制御を終える(S53)。
なお、既に図22で説明したように、ガルバノミラー33aの制御終了フラグAが立っていない場合には、再度、ビーム光aの通過位置制御ルーチンを実行することになる。すなわち、ビーム光aが理想の通過ポイントに対し、±1μmの範囲内を通過するまでこのルーチンは繰り返し実行される。
以上の説明はビーム光aに対しての制御であるが、ビーム光b,c,dに対しての制御も、基本的にはビーム光aの場合と同様で、それぞれのレーザ発振器31b〜31dを強制発光させた上で、増幅器61,62並びに差動増幅器63〜66の出力を判定し、理想の制御ポイントに対して±1μmの範囲内を通過している場合には、それぞれのガルバノミラー33b〜33dの制御終了フラグB〜Dを立てる。また、この範囲を通過していない場合には、それぞれのビーム光b〜dがどのエリアを通過しているのかを判定した上で、その通過エリアに応じた制御をガルバノミラー33b〜33dに対して行ない、その制御値をメモリ52に書込む。
ここで、以上で説明したビーム光通過位置制御における各ビーム光のパワーのばらつきが与える影響について説明する。
図25は、感光体ドラム15(ビーム光検知装置38)上において、ビーム光のパワーが変化したときのビーム光通過位置と、差動増幅器の出力(積分してA/D変換した値)との関係を示したものである。
図25のグラフにおいて、曲線Bは、図18において示した増幅器63,64,65,66の出力特性と同じものを示しており、ビーム光が目標とする通過ポイントから遠ざかるとともに、000Hから7FFH、あるいは、FFFHから800Hまで徐々に変化し、さらに、目標ポイントから遠ざかると、7FFHから000H、または、800HからFFFHへと徐々に変化する。この特性は、ビーム光の通過位置と差動増幅器の出力との対応が取りやすく、制御上、都合がよい。
これに対して、たとえば、ビーム光のパワーが大きい場合の曲線Cの特性の場合には、ビーム光の通過位置が目標ポイントから僅かにずれただけで、差動増幅器の出力が大幅に変化してしまい、ある一定値以上ビーム光通過位置がずれると、差動増幅器の出力が7FFH、あるいは、800Hに固定となってしまう。そして、さらに、ビーム光の通過位置がかなり変化しない限り、差動増幅器の出力値は変化しない。
逆に、ビーム光のパワーが小さい場合には、曲線Aの特性となり、ビーム光の通過位置の変化に対して差動増幅器の出力変化が小さく、S/N比が悪い。
以上説明したように、感光体ドラム15上を通過するビーム光のパワーが変化すると、ビーム光の通過位置と差動増幅器の出力との関係が変化してしまう。
したがって、このように各ビーム光のパワーがばらついた状態のままでビーム光の通過位置を制御すると、ビーム光のパワーが小さい場合には、ある一定の基準内にビーム光の通過位置を制御したつもりであっても、精度が不足していたりし、ビーム光のパワーが大きい場合には、ビーム光の通過位置変化に対する差動増幅器の出力変化が大きすぎたり、変化しないことが起るため、制御動作が不安定になることがある。
したがって、ビーム光の通過位置制御を行なう際には、最低限、各ビーム光のパワーが揃っている必要がある。さらに、理想的には、図25の曲線Bのような特性になるビーム光のパワーが望ましいが、この図25に示すグラフについては、たとえば、差動増幅器の増幅率を適当な値にすることで、曲線Aの特性を曲線Bの特性に変えたり、曲線Cの特性を曲線Bの特性に変えたりすることも可能である。
次に、複数(たとえば、2種類)の解像度に対応したビーム光検知装置38について説明する。
図26は、2種類の解像度に対応したビーム光検知装置38の構成とビーム光の走査方向の関係を模式的に示しており、図3のビーム光検知装置38との相違点は、ビーム光の通過位置を検知するセンサパターンSB〜SFが、2種類の解像度にそれぞれ対応して設けられているとともに、ビーム光のパワーを検知するためのセンサパターンSH(後で詳細を説明する)が設けられている点にあり、その他は図3のビーム光検知装置38と同様であるので、説明は省略する。
すなわち、センサパターンSB1〜SF1は、第1の解像度(たとえば、600dpi)用のビーム光通過位置検知センサパターンで、図27に示すように、これらは同一の形状(面積も同一)で、およそ42.3μm(25.4mm÷600)間隔で配設されていて、ビーム光a〜dがそれぞれ隣接するセンサパターンの中間(ギャップG)を通過するように通過位置を制御することによって、42.3μmの間隔で走査されるようになっている。
すなわち、
・ビーム光a:センサパターンSB1とSC1との中間に制御する
・ビーム光b:センサパターンSC1とSD1との中間に制御する
・ビーム光c:センサパターンSD1とSE1との中間に制御する
・ビーム光d:センサパターンSE1とSF1との中間に制御する
なお、ビーム光の通過位置制御については既に説明済みであるため、ここでは省略する。
また、センサパターンSB2〜SF2は、第2の解像度(たとえば、400dpi)用のビーム光通過位置検知センサパターンで、図27に示すように、これらは同一の形状(面積も同一)で、およそ63.5μm(25.4mm÷400)間隔で配置されていて、ビーム光a〜dがそれぞれ隣接するセンサパターンの中間(ギャップG)を通過するように通過位置を制御することによって、63.5μmの間隔で走査されるようになっている。
すなわち、
・ビーム光a:センサパターンSB2とSC2との中間に制御する
・ビーム光b:センサパターンSC2とSD2との中間に制御する
・ビーム光c:センサパターンSD2とSE2との中間に制御する
・ビーム光d:センサパターンSE2とSF2との中間に制御する
なお、ビーム光の通過位置制御の基本動作は、600dpiの場合と同様であるので、ここでは説明を省略する。
図28は、本例のビーム光検知装置38がビーム光の走査方向に対して傾いて取付けられた場合のセンサパターンSB1〜SF1,SB2〜SF2とビーム光a〜dの走査位置の関係を示したもので、図28(a)は第1の解像度(600dpi)の場合、図28(b)は第2の解像度(400dpi)の場合である。なお、図では、ビーム光検知装置38に対してビーム光a〜dの走査方向が傾いているように表現している。
たとえば、センサパターンとビーム光との相対的な傾きが5度の場合を想定すると、ビーム光aとビーム光dとの間隔は、第1の解像度の場合は下記表1のようになり、約0.5μm間隔が狭まるにすぎない。また、第2の解像度の場合は下記表2のようになり、約0.7μm間隔が狭まるに過ぎない。
図29は、図26のビーム光検知装置38を用いたときのビーム光の通過位置制御を説明するための図であり、図8との相違点は、ビーム光検知装置出力処理回路40の構成において、センサパターンSB1〜SF1,SB2〜SF2に対応して差動増幅器が設けられている点、および、センサ選択信号に解像度切換信号が追加された点にあり、その他の構成は基本的に図8と同様であるので、説明は省略する。
すなわち、差動増幅器631は、センサパターンSB1,SC1の各出力信号 の差を増幅し、差動増幅器641は、センサパターンSC1,SD1の各出力信号の差を増幅し、差動増幅器651は、センサパターンSD1,SE1の各出力信号の差を増幅し、差動増幅器661は、センサパターンSE1,SF1の各出力信号の差を増幅する。また、差動増幅器632は、センサパターンSB2,S C2の各出力信号の差を増幅し、差動増幅器642は、センサパターンSC2,SD2の各出力信号の差を増幅し、差動増幅器652は、センサパターンSD2,SE2の各出力信号の差を増幅し、差動増幅器662は、センサパターンSE2,SF2の各出力信号の差を増幅する。
増幅器631〜661,632〜662の各出力信号は、それぞれ選択回路(アナログスイッチ)41に入力される。選択回路41は、主制御部(CPU)51からのセンサ選択信号により、積分器42へ入力する信号を選択する。
すなわち、第1の解像度(600dpi)でビーム光の通過位置制御を行なう場合は、選択回路41によって下記の差動増幅器を選択し、それに対応するビーム光の通過位置制御を行なう。
・差動増幅器631:ビーム光a
・差動増幅器641:ビーム光b
・差動増幅器651:ビーム光c
・差動増幅器661:ビーム光d
同様に、第2の解像度(400dpi)でビーム光の通過位置制御を行なう場合は、選択回路41によって下記の差動増幅器を選択し、それに対応するビーム光の通過位置制御を行なう。
・差動増幅器632:ビーム光a
・差動増幅器642:ビーム光b
・差動増幅器652:ビーム光c
・差動増幅器662:ビーム光d
次に、図21のステップS313,S322,S329におけるビーム光パワー制御ルーチンの第1の例について、図30、図31に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、主制御部51は、増幅器61(A)の増幅率を所定の値に設定する(S231)。ここでの所定の値とは、各ビーム光がセンサパターンSA上を通過した際に、増幅器61(A)の出力を積分器42で積分し、A/D変換器43でA/D変換した場合、その値が飽和せず、ビーム光のパワーに比例して変化するような増幅率の値である。
次に、主制御部51は、ポリゴンモータ36をオンし、ポリゴンミラー35を所定の回転数で回転させる(S232)。次に、主制御部51は、レーザ発振器31aをメモリ52に記憶している所定の値で強制的に発光させる(S233)。この動作により、ビーム光aはポリゴンミラー35により走査を開始する。ここで、所定の値というのは、そのときの画像形成に適した値である。
一般に、電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、その画像形成装置の置かれる環境や使用状況(経時変化)によってビーム光のパワーを変化させる必要がある。メモリ52には、このような諸条件下での適切なビーム光のパワー情報が記憶されている。
次に、主制御部51は、ビーム光aがセンサパターンSA上を通過するようにガルバノミラー33aを制御する(S234)。ここで、ビーム光aは、センサパターンSAからはみ出さない程度に、充分にセンサパターンSAの中央部を通過することが必要である。もし、センサパターンSAからはみ出しているような場合は、検知するパワーの値が小さくなってしまう。
しかし、ビーム光のパワー制御に用いるセンサパターンSA(あるいは、SG)は、先に(図3で)説明したように、充分な大きさ(副走査方向に900μm近くの大きさ)を持っており、通常このような問題は起こりえない。
さて、このようにして、ビーム光aがセンサパターンSA上を通過するようになると、A/D変換器43からは、ビーム光aのパワーに比例した値が主制御部51に入力されることになる。主制御部51は、この値(理想的にはポリゴンミラー35の面数の整数倍回の平均値)を、ビーム光aの感光体ドラム15上での光パワーPaとしてメモリ52に記憶し(S235)、レーザ発振器31aをオフにする(S236)。
次に、主制御部51は、レーザ発振器31bを強制的に発光させ(S237)、ビーム光bを、ビーム光aの場合と同様にして、ガルバノミラー33bを制御することによって、センサパターンSA上を通過させる(S238)。
これにより、A/D変換器43からは、ビーム光bの感光体ドラム15上での光パワーに比例した値が主制御部51に入力されるので、この値を光パワーPbとして、先にメモリ52に記憶したビーム光aの感光体ドラム15上での光パワーPaと比較する(S239)。なお、このビーム光bの場合も、理想的にはポリゴンミラー35の面数の整数倍回、A/D変換器43の出力値を取込み、それを平均化した値をPbとするのが望ましい。
さて、このようにして、ビーム光aとビーム光bの感光体ドラム15上での光パワーPa,Pbを比較した結果、その差がある値(ΔP)以下(理想的には「0」)であれば、画質上問題はない。しかし、それ以上の差がある場合には、画質上問題となるので補正が必要となる。
たとえば、光パワーPbとPaを比較した結果、Pbの方がPaよりも大きく、その差がΔPよりも大きい場合(S240,S241)、レーザドライバ32bへの発光パワー設定値を下げることにより、ビーム光bの感光体ドラム15上での光パワーを下げることが可能である(S242)。
逆に、光パワーPbとPaを比較した結果、Paの方がPbよりも大きく、その差がΔPよりも大きい場合(S240,S241)、レーザドライバ32bへの発光パワー設定値を上げることにより、ビーム光bの感光体ドラム15上での光パワーを上げることが可能である(S243)。
このようにして、ビーム光bの感光体ドラム15上での光パワーを補正すると、このときの発光パワー設定値をレーザ発振器31bの値としてメモリ52に記憶して(S244)、再びステップS239に戻り、再度、ビーム光bの感光体ドラム15上での光パワーを検知して、Paと比較し、その差がΔP以下になるまで補正を繰り返す。
このようにして、ビーム光aのパワーとビーム光bのパワーとの差を所定の値(ΔP)以下とすることが可能となる。
以下、ステップS245〜S264によりビーム光c、ビーム光dについても同様の動作を行なうことで、ビーム光a、ビーム光b、ビーム光c、ビーム光dの感光体ドラム15上での光パワー差を所定の値(ΔP)以下とすることが可能である。
なお、上記例では、ビーム光aを基準としているが、ビーム光bあるいはビーム光c、ビーム光dを基準として制御することも可能である。また、ここでの所定の値(ΔP)は、基準(Paの値)の1%以下とすることが望ましい。
また、上記の説明において、各ビーム光の通過位置をセンサパターンSA(あるいはSG)上に移動する方法については特に説明しなかったが、これは、図19、図20で説明したように、ガルバノミラーのおおよその特性がつかめており、先に説明したように、センサパターンSA(あるいはSG)が副走査方向に900μm近くの大きさを持っており、この中心付近にビーム光の通過位置を持ってくることは容易であるからである。
ただし、念のため、ビーム光の通過位置を定めた後、20〜30μm通過位置を変化させても、センサパターンからの出力値がビーム光のパワーに対応した値から変化しないことで確認することが可能である。
次に、図21のステップS313,S322,S329におけるビーム光パワー制御ルーチンの第2の例について、図32、図33に示すフローチャートを用いて説明する。
ビーム光パワー制御ルーチンの第2の例の前述した第1の例と異なる点は、ビーム光のパワーを制御するときの基準の取り方の違いであり、その他は第1の例と同じである。第1の例では、ビーム光パワーの制御基準を、ビーム光aとしていた。したがって、結果として、各ビーム光間の相対的な光パワーを一致させることになっていた。これに対し、第2の例では、あらかじめ決めておいた基準値Prefを基準に各ビーム光のパワー制御を行なっている。したがって、あらかじめセンサパターンSA(あるいはSG)の感度補正を行なっておけば、絶対的な基準を基に各ビーム光のパワーを制御することができる。
たとえば、所定の走査速度で100μW相当の光パワーを持つビーム光がセンサパターンSA上を通過した際に、増幅器61(A)から出力される値が100H、200μW相当の光パワーを持つビーム光に対しては200H、300μW相当の光パワーを持つビーム光に対しては300H、というような値を出すように、あらかじめ調整(校正)されていれば、このセンサパターンSAを一種の測定器として用いることができる。このような構成にしておけば、機体間のばらつきもなく、像面上でのビーム光パワーの制御が可能となる。
次に、図21のステップS316,S325,S332における主走査方向ビーム光位置制御ルーチンについて、図34に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、主制御部51は、ビーム光aの主走査方向ビーム光位置情報を取得する(S341)。ここで、主走査方向ビーム光位置情報というのは、先に説明したろように、ビーム光検知装置38のパターンS2がちょうど露光エリア(印字エリア)のエッジとなるような、画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119a〜119dへの設定値と遅延クロックセレクタに対する選択情報を得るということである。この情報の取得方法については後で詳細に説明する。
同様にして、ビーム光b、ビーム光c、ビーム光dに対しても主走査方向ビーム光位置情報を取得する(S342〜S344)。
さて、このようにして各ビーム光a〜dの主走査方向ビーム光位置情報を得た後、主制御部51は、実際の画像形成(複写、プリント)に必要な印字エリアの設定を行なう(S345)。実際の画像形成(複写、プリント)に必要な印字エリアの設定は、上記各ビーム光a〜dの主走査方向ビーム光位置情報と画像形成(複写、プリント)に用いる紙サイズ、綴じ代設定などに応じて設定される。
たとえば、ビーム光a〜dの主走査方向ビーム光位置情報として、下記表3に示すような情報が得られたとする。
実際の画像形成に用いる紙サイズを例えばA4横方向とし、綴じ代などの設定がないとすると、600dpiの解像度の場合、印字エリアは7015(≒297×600÷25.4)画素分となる。
ここで、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2と、上記実際の印字エリアの左端との距離が100画素分あるとすれば、それぞれのビーム光に対する印字エリアの設定は、下記表4に示すように設定すればよい。
このようにして設定した上で、各ビーム光a〜dに対する遅延クロックを、ビーム光aに対してはD5、ビーム光bに対してはD8、ビーム光cに対してはD2、ビーム光dに対してはD7を選択すれば、各ビーム光a〜dの印字エリアは、画像形成に用いる用紙上でも1/10画素の精度で一致することになる。
図35、図36、図37は、図34のステップS341におけるビーム光aの主走査方向ビーム光位置情報を取得するためのルーチンを説明するためのフローチャートである。ここではビーム光aについて説明するが、ビーム光b〜dについても同様である。
まず、主制御部51は、ビーム光aの情報を得るための準備として、他のビーム光に対する画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119b〜119dに、たとえば、印字開始「7400」、印字終了「7401」を設定する(S351)。このステップS351は、ビーム光a以外による印字(露光)エリアを、ビーム光検知装置38上から遠ざけ、かつ、感光体ドラム15も露光しない場所に移すためのステップである。このステップS351は、ビーム光a〜d同志の干渉を避けるのに必要なステップである。
すなわち、本ステップS351の場合、ビーム光b〜dの印字(露光)エリアを「7400〜7401」とすることにより、ビーム光b〜dが、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2を露光することはない。したがって、ビーム光aだけに関する正確な情報が取得可能となる。
次に、主制御部51は、初期設定として、遅延クロックセレクタ118aで遅延クロックD1が画像形成に用いられるように設定する(S352)。次に、主制御部51は、画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119aに印字開始位置として「1」、印字終了位置として「5」を設定する(S353)。
次に、主制御部51は、画像データI/F56にベタ黒テストデータをセットし、ベタ黒テストデータによってレーザ発振器31aを発光させ、第1のカウンタ111に対するリセット信号を解除する(S354)。これにより、第1のカウンタ111は動作を開始する。先にも説明したように、この操作により、ビーム光検知装置38のセンサパターンS1を基準として、ビーム光aの印字エリア1〜5(5ドット分のエリア)が露光されることになる。
次に、主制御部51は、第1のカウンタ111からの割込み信号(キャリ)によりラッチ回路113に保持されているデータを取込み(S355)、その値が「8」であるか否かを判定する(チェック1、S356)。
この判定の結果、取込んだデータが「8」でない場合には、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2が露光されていない状態であるので、画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119aの設定値(印字開始と終了)に「1」を加え、印字エリア(露光エリア)を1画素分シフトさせた後、第1のカウンタ111のリセットを解除し(S357)、再度、第1のカウンタ111からの割込み信号を待つ。
一方、ステップS356の判定の結果、取込んだデータが「8」の場合には、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2が露光されているという状態を示すものであるが、さらに、画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119aの設定値(印字開始と終了)に「1」を加え、印字エリア(露光エリア)を1画素分シフトさせた後、第1のカウンタ111のリセットを解除する(S358)。
次に、主制御部51は、第1のカウンタ111からの割込み信号(キャリ)によりラッチ回路113に保持されているデータを取込み(S359)、その値が「8」であるか否かを判定する(チェック2、S360)。
この判定の結果、取込んだデータが「8」でない場合には、先の処理と同様に、画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119aの設定値(印字開始と終了)に「1」を加え、さらに、印字エリア(露光エリア)を1画素分シフトさせ、第1のカウンタ111のリセットを解除し(S357)、もう一度、最初のチェック(チェック1)を行なう。
一方、ステップS360の判定の結果、取込んだデータが「8」の場合には、画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119aの設定値(印字開始と終了)から「2」を引き、画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)119aにセットする(S361)。このときの値をビーム光aに対する1画素単位での主走査方向ビーム光位置情報としてメモリ52に記憶する(S362)。
以上の操作により、主制御部51は、5画素分の印字エリア(露光エリア)を1画素分ずつシフトさせ、何画素分シフトさせたときに印字エリア(露光エリア)がビーム光検知装置38のセンサパターンS2に到達するかを認識することができ、その直前の値をメモリ52に記憶させることができる。
なお、本例において、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2に印字エリア(露光エリア)が達した(チェック1をパスした)にもかかわらず、さらに、印字エリア(露光エリア)を1画素分シフトさせてセンサパターンS2を露光していることを確認する(チェック2を実行する)理由は、光学ユニット内で発生することのある不要な迷光によってビーム光検知装置38のセンサパターンS2が応答したような場合でも、これを見分け、正しい制御を行なうことを可能にするために必要であるからである。
通常、本来の主ビーム光に対して迷光の光エネルギは非常に小さく、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2が応答することはない。しかし、まれに、何らかの原因でセンサパターンS2が応答することもあり得る。このような誤った応答を除外するには、本例に示したように、センサパターンS2が応答し始めてから何画素分か余分に印字エリア(露光エリア)をシフトさせても、センサパターンS2が確実に応答(光を検知)するということを確認すればよい。
なお、本例においては、説明を簡単にするために、印字エリア(露光エリア)を5画素分とし、上記確認のためのシフト量を1画素分のみとしたが、この値に限定されるものではなく、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2の大きさとの関係などを考慮し、印字エリア(露光エリア)の大きさや、上記確認の回数を決めればよい。
さて、このようにして、1画素単位でのビーム光aの主走査方向ビーム光位置情報が得られたならば、次に主制御部51は、1/10画素単位での主走査方向ビーム光位置情報を得るための動作を行なう。
現時点では、遅延クロックD1が選択された状態で、1画素単位での印字エリア(露光エリア)の設定によって、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2が応答する一歩手前に印字エリア(露光エリア)が設定されている。この状態から、主制御部51は、遅延クロックをD1からD2に切換え(クロックの位置を1/10クロックずらし)第1のカウンタ111のリセットを解除し、割込み信号を待つ(S363)。
第1のカウンタ111からの割込み信号を検知すると、主制御部51は、ビーム光位置検知出力回路40内の主走査ビーム位置検知回路のラッチ回路113の値を取込み、第1のカウンタ111にリセットをかける(S364)。
次に、主制御部51は、ラッチ回路113の値が「8」か否かを判定し(S365)、印字エリア(露光エリア)がビーム光検知装置38のセンサパターンS2に達したかどうかをチェックする。
このチェックの結果、ラッチの値が「8」でない場合は、まだ印字エリア(露光エリア)がセンサパターンS2に達していないということであるので、ステップS363に戻り、さらに、1/10クロック位相のずれた遅延クロックを選択し、上記と同様な判定動作を行なう。
ステップS365のチェックの結果、ラッチの値が「8」である場合には、印字エリア(露光エリア)がセンサパターンS2に達したということであるので、このときの遅延クロックを画像形成(複写、プリント)時に用いるとともに、選択した遅延クロックをメモリ52に記憶する(S366)。
以上のようにして、主制御部51は、印字エリア(露光エリア)の設定と、遅延クロックの選択により、印字エリア(露光エリア)を1/10画素程度の単位で移動させることが可能で、このときのビーム光検知装置38のセンサパターンS2の応答を見ることで、1/10画素程度の精度でビーム光aの主走査方向ビーム光位置情報を得ることができる。
なお、本実施の形態においては、印字エリア(露光エリア)をビーム光走査方向の下流側へ順々にずらし、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2が応答するポイントを見つけるという動作を示したが、本発明は、この方法に限定されるものではない。
たとえば、印字エリア(露光エリア)を更にビーム光走査方向の下流側へ順々にずらし、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2が応答しなくなるポイントを見つけ、これを各ビーム光a〜dの主走査方向ビーム光位置情報としてもよい。
また、たとえば、印字エリア(露光エリア)を、あらかじめビーム光走査方向の下流側へ設定しておき、順々に上流側へずらことにより、ビーム光検知装置38のセンサパターンS2の応答するポイントを探したり、応答しなくなるポイントを探してもよい。
なお、上記説明では、ビーム光検知装置38において、ビーム光の通過位置を検知するためのセンサパターンSA(あるいはSG)でビーム光のパワーをも検知するようにしたが、たとえば、図38に示すように、センサパターンS1の隣接部位(図面に対し右隣り)にビーム光のパワーを検知するための専用のセンサパターンSHを追加するようにしてもよい。センサパターンSHは、図から明らかなように、副走査方向のサイズ(ビーム光の走査方向に直角な方向のサイズ)が、センサパターンS1,S2の長さL1と同じく、充分大きなサイズを有しており、このビーム光検知装置38をビーム光がよぎる際には、必ずこのセンサパターンSH上をビーム光は通過する。
したがって、測定したいビーム光のレーザ発振器を強制的に発光させ、ポリゴンミラーによってビーム光検知装置38上を所定の速度で走査させ、センサパターンSHから出力される電気信号を、図39に示すように、増幅器99(H)で増幅し、センサパターンS1,S2から出力されるパルス信号のタイミングに基づき、積分器42で積分して、A/D変換器43でA/D変換し、主主制御部5151に取込むことにより、前記例と同様、感光体ドラム15上でのビーム光のパワーを検知することが可能となる。
このようなビーム光検知装置38を用いるメリットは、センサパターンSHが光パワー検知用として専用に割り付けられているため、図3のビーム光検知装置38を用いる場合のように、ガルバノミラーを動作させる必要がないことである。したがって、ガルバノミラーを動作させることが不必要な分だけ、余分な動作を省くことができる。
次に、ビーム光検知装置出力処理回路40におけるオフセット値の検出、および、その補正について説明する。
図40は、ビーム光検知装置出力処理回路40におけるセンサパターンSB,SCに対する積分器42までの構成例を詳細に示すものである。図40において、センサパターン(フォトダイオード)SB,SCを流れる電流は、それぞれ抵抗PR1,RL1,RP2,RL2によって電流・電圧変換された後、ボルテージフォロワ回路としてのオペアンプA1,A2でそれぞれ増幅され、差動増幅器63に送られる。差動増幅器63は、抵抗R1〜R4、および、オペアンプA3によって構成されている。
差動増幅器63の出力は、選択回路41を構成するアナログスイッチSW1を介して積分器42に送られる。積分器42は、オペアンプA4、積分抵抗R5、積分コンデンサC、積分器リセット用アナログスイッチSW7、および、保護抵抗R6によって構成されている。積分器42の出力は、A/D変換器43に送られて、アナログ値からデジタル値に変換される。A/D変換器43は、A/D変換が終了すると、変換終了信号を主制御部51に送信する。主制御部51は、変換終了信号を受信すると、デジタル値に変換されたビーム光位置情報を読込むようになっている。
なお、センサパターンSD,SE,SFに対する積分器42までの構成例も、基本的には上記センサパターンSB,SCに対する積分器42までの構成例と同様な構成になっており、よって説明は省略する。
ここで、オペアンプのオフセット電圧(オフセット値)について、図41を用いて説明する。
図41(a)において、オペアンプは、理想的であれば、非反転入力と反転入力との電圧差が0(零)であれば、出力は0(零)である。しかし、実際には、非反転入力と反転入力を接地電位(GND)に接続し、入力の電圧差を「0」としたにもかかわらず、出力端子にはVout の出力電圧が発生する。
図41(b)において、出力電圧Vout が0[V]となるように、入力端子間にある電圧Vosを加える。この電圧値を入力オフセット電圧Vosという。これは、オペアンプの差動入力のトランジスタの特性のばらつきが主な原因である。一般的なオペアンプの入力オフセット電圧は、常温で数mVである。また、入力オフセット電圧は温度によっても変化する。
次に、図42を用いてオペアンプのオフセット電圧がビーム光通過位置検知に与える影響および問題点について説明する。
たとえば、ビーム光aの通過位置がセンサパターンSBとSCとの中心位置にある場合には、センサパターンSBとSCとの出力は等しい(V1=V2)。
ビーム光検知装置出力処理回路40を構成するオペアンプのオフセット電圧が以下の場合を考える。
オペアンプA1のオフセット電圧:−Vos[V]
オペアンプA2のオフセット電圧:+Vos[V]
オペアンプA3のオフセット電圧:+Vos[V]
オペアンプA4のオフセット電圧:+Vos[V]
上記のオフセット電圧を考慮した場合、各オペアンプの出力は以下のようになる。
オペアンプA1の出力:V1−Vos[V]
オペアンプA2の出力:V2+Vos[V]
オペアンプA3の出力:(+2Vos+Vos)×R3/R1
=+3Vos×R3/R1[V]
オペアンプA4の出力:−(+3Vos×R3/R1+Vos)
/R5/C×t[V]
ただし、V1=V2
R1=R2,R3=R4
R5:積分抵抗、C:積分コンデンサ
t:積分時間
センサパターンSBとSCとの出力が等しい(V1=V2)ため、理想的にはオペアンプA4(積分器)の出力は0[V]となる。しかし、各オペアンプのオフセット電圧の影響で、上記のようにオペアンプA4の出力は「0」とはならない。すなわち、ビーム光の通過位置が理想的な位置にあるにもかかわらず、ビーム光検知装置出力処理回路40の出力は、ビーム光の位置がずれているという、誤った情報を出力することになる。
たとえば、各定数が以下の場合、
Vos=5[mV]
R2/R1=R4/R5=3
R5=220[Ω]
C=150[pF]
t=406[ns]
積分出力は約0.615[V]となる。これを、ビーム光位置情報に換算すると、約1.23μmとなる。
以下、オフセット検出・補正について説明する。
まず、概要について説明すると、先に説明したように、ビーム光検知装置38上におけるビーム光の通過位置を検知する通過位置検知制御では、ビーム光がビーム光検知装置38上を通過する際のセンサパターン出力の差分をとり、その結果を積分、A/D変換して検知する。
既に説明したように、積分器42の積分の開始/終了のタイミングは、センサパターンS1,S2が信号を出力するタイミングである。すなわち、ビーム光がポリゴンミラー35によって走査され、センサパターンS1上を通過する際に積分器42のリセットが行なわれ、リセット終了と同時に積分が開始される。さらに、ビーム光がセンサパターンS2上を通過する際に積分が終了し、同時にA/D変換が開始される。
ビーム光検知装置出力処理回路40のオフセット値は、本回路の電源が入っている限り、定常的に発生している。オフセット値が、ビーム光通過位置検知制御のビーム光位置情報の誤差要因となるのは、積分動作の開始から終了までの積分時間の間である。したがって、積分時間におけるオフセット値を測定することができれば、オフセット値を考慮した(オフセットを補正した)ビーム光通過位置制御ができる。
そこで、本例では、積分器42の積分の開始/終了のタイミングをビーム通過位置制御と同等とするために、センサパターンS1,S2の出力信号を使用する。しかし、ビーム光がセンサパターンSB,SC,SD,SE,SFによって検知されては、ビーム光情報が重畳され、正確なオフセット値の検出ができない。
したがって、ビーム光をセンサパターンSB,SC,SD,SE,SFによって検知されない領域にずらすことによって、積分の開始/終了のタイミングは、そのままで、オフセット値を検出(測定)できる。
図43は、ビーム光の位置をセンサパターンSA上にずらして、オフセット値を検出する様子を表した図である。このように、オフセット値は、センサパターンSB〜SFにビーム光を照射しない状態で、積分を行なうことによって検出される。このビーム光の通過位置は、先に説明したビーム光パワー制御ルーチン実行時の位置と同等でよい。
次に、オフセット補正ルーチンについて図44、図45に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、主制御部51は、ポリゴンモータ36をオンし、ポリゴンミラー35を所定の回転数で回転させる(S61)。次に、主制御部51、メモリ52から最新のガルバノミラー33a〜33dの駆動値を読出し、その値に基づいて、それぞれのガルバノミラー33a〜33dを駆動する(S62)。
次に、主制御部51は、ビーム光aをビーム光位置検知パターンの非検知領域に移動するようガルバノミラー33aを制御する(S63)。ここでの制御内容は、現状のビーム光通過位置を把握し、センサパターンSB,SC,SD,SE,SFによって検知されない領域にビーム光aを移動させるように、ガルバノミラー33aを制御する。
続いて、主制御部51は、ビーム光検知装置出力処理回路40におけるビーム光aのビーム光通過位置検知部のオフセット値を検出する(オフセット検出、S64,S65)。そして、検出されたオフセット値に基づいて、オフセット補正を実行する(オフセット補正、S66)。
以下、ステップS67〜S78と順次実行することにより、上記同様な(ビーム光を非検出領域に移動)→(オフセット検出)→(オフセット補正)をビーム光b,c,dに対しても行なう。
次に、図44のステップS63におけるビーム光aをビーム光位置検知パターンの非検知領域に移動するルーチンの動作について、図46、図47に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、主制御部51は、レーザ発振器31aを強制発光させる(S81)。これによって、ビーム光aは、ポリゴンミラー35の回転により周期的にビーム光検知装置38上を走査することになる。
次に、主制御部51は、A/D変換器43が出力する割込み信号INTにしたがい、各増幅器ならびに差動増幅器の出力がA/D変換された値を読込む。なお、通常、ビーム光の走査位置は、ポリゴンミラー35の面倒れ成分によって、面ごとに若干異なる場合が多く、その影響を除去するために、ポリゴンミラー35の面数と同等な回数、あるいは、その複数倍回連続してA/D変換された値を読込むことが望ましい。その場合、主制御部51は、それぞれの増幅器並びに差動増幅器に対応するA/D変換器43の出力値を平均し、その結果をそれぞれの増幅器並びに差動増幅器の出力とする(S82)。
次に、主制御部51は、このようにして得た増幅器並びに差動増幅器の出力を判定基準値と比較し、その結果に基づいて、ビーム光を非検知領域に移動するようにガルバノミラーを制御する。
ここでは、非検知領域をセンサパターンSA並びにセンサパターンSGの中心近傍とした例を説明する。センサパターンSA並びにセンサパターンSGのパターンの長さは、前述したように800μmであり、その中心の400μm近傍であれば、100×100μm程度(あるいは、それ以上)の形成を有したビーム光であっても、センサパターンSB,SC,SD,SE,SFによって検知される可能性は少ない。
さて、主制御部51は、まず、増幅器61(A)の出力(A/D変換値)を、メモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値100Hと比較することにより、増幅器61の出力が判定基準値100H以上であるかを判定する(S83)。
この判定の結果、増幅器61の出力が100H以上であった場合には、ビーム光aの通過位置が、センサパターンSBの中心よりもセンサパターンSA側か、または、センサパターンSA上であることを表わしている。したがって、この場合、約450μm、センサパターンSA側にビーム光aが移動するようにガルバノミラー33aを制御する(S84)。
こうしてビーム光aを移動した後、再度、センサパターンSAの出力を読込み、移動前と移動後との出力を比較する(S85)。ここで、移動後の出力が移動前と等しいか、あるいは、大であれば(移動後の出力≧移動前の出力)、少なくともビーム光aはセンサパターンSA上で、かつ、センサパターンSAの中心よりも図面上側にあることになり、非検知領域への移動は終了する。
一方、移動後の出力が移動前の出力よりも小さい場合には、ビーム光aの通過位置はセンサパターンSA上の図面上側にビーム光の一部がかかっている状態か、完全にセンサパターンSA上から外れた場合である。これは、ビーム光aの通過位置が移動前から、非検知領域にあったことを意味する。したがって、この場合、ビーム光aの位置を約450μm、センサパターンSG側に移動させるようガルバノミラー33aを制御する(S86)。
ステップS83の判定で、増幅器61の出力が100H以上でなかった場合には、増幅器62(G)の出力(A/D変換値)を、メモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値100Hと比較することにより、増幅器62の出力が判定基準値が100H以上であるかを判定する(S87)。
この判定の結果、増幅器62の出力が100H以上であった場合には、ビーム光aの通過位置が、センサパターンSFの中心よりもセンサパターンSG側か、または、センサパターンSG上であることを表わしている。したがって、この場合、約450μm、センサパターンSG側(図面下側)にビーム光aが移動するようにガルバノミラー33aを制御する(S88)。
こうしてビーム光aを移動した後、再度、センサパターンSGの出力を読込み、移動前と移動後との出力を比較する(S89)。ここで、移動後の出力が移動前と等しいか、あるいは、大であれば(移動後の出力≧移動前の出力)、少なくともビーム光aはセンサパターンSG上で、かつ、センサパターンSGの中心よりも図面下側にあることになり、非検知領域への移動は終了する。
一方、移動後の出力が移動前の出力よりも小さい場合には、ビーム光aの通過位置はセンサパターンSG上の図面下側にビーム光の一部がかかっている状態か、完全にセンサパターンSG上から外れた場合である。これは、ビーム光aの通過位置が移動前から、非検知領域にあったことを意味する。したがって、この場合、ビーム光aの位置を450μm、センサパターンSA側に移動させるようガルバノミラー33aを制御する(S90)。
ステップS83の判定で、増幅器62の出力が100H以上でなかった場合には、差動増幅器66(E−F)の出力(A/D変換値)を、メモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値800H,A00Hと比較することにより、差動増幅器66の出力が判定基準値が800H以上で、A00H以下であるかを判定する(S91)。
この判定の結果、差動増幅器66の出力が800H以上で、A00H以下であった場合には、ビーム光aの通過位置は、ビーム光dの目標通過位置よりもセンサパターンSF側に寄った位置であることを表わしている。したがって、この場合、約450μm、センサパターンSG側にビーム光aが移動するようにガルバノミラー33aを制御する(S92)。
ステップS91の判定で、差動増幅器66の出力が800H以上で、A00H以下でなかった場合には、差動増幅器65(D−E)の出力(A/D変換値)を、メモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値800H,A00Hと比較することにより、差動増幅器65の出力が判定基準値が800H以上で、A00H以下であるかを判定する(S93)。
この判定の結果、差動増幅器65の出力が800H以上で、A00H以下であった場合には、ビーム光aの通過位置は、ビーム光cの目標通過位置よりもセンサパターンSE側に寄った位置であることを表わしている。したがって、この場合、約500μm、センサパターンSG側にビーム光aが移動するようにガルバノミラー33aを制御する(S94)。
ステップS93の判定で、差動増幅器65の出力が800H以上で、A00H以下でなかった場合には、差動増幅器64(C−D)の出力(A/D変換値)を、メモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値800H,A00Hと比較することにより、差動増幅器64の出力が判定基準値が800H以上で、A00H以下であるかを判定する(S95)。
この判定の結果、差動増幅器64の出力が800H以上で、A00H以下であった場合には、ビーム光aの通過位置は、ビーム光bの目標通過位置よりもセンサパターンSD側に寄った位置であることを表わしている。したがって、この場合、約540μm、センサパターンSG側にビーム光aが移動するようにガルバノミラー33aを制御する(S96)。
ステップS95の判定で、差動増幅器64の出力が800H以上で、A00H以下でなかった場合には、差動増幅器63(B−C)の出力(A/D変換値)を、メモリ52にあらかじめ記憶されている判定基準値800H,A00Hと比較することにより、差動増幅器63の出力が判定基準値が800H以上で、A00H以下であるかを判定する(S97)。
この判定の結果、差動増幅器63の出力が800H以上で、A00H以下であった場合には、ビーム光aの通過位置は、ビーム光aの目標通過位置よりもセンサパターンSC側に寄った位置であることを表わしている。したがって、この場合、約520μm、センサパターンSA側にビーム光aが移動するようにガルバノミラー33aを制御する(S98)。
上記以外の場合は、ビーム光aの通過位置はセンサパターンSBの中心よりもセンサパターンSC側に寄った位置であることを表わしている。したがって、この場合、約450μm、センサパターンSA側にビーム光aが移動するようにガルバノミラー33aを制御する(S99)。
なお、上記の制御は、ビーム光aを非検知領域に移動するのが目的であるため、必ずしも高精度なビーム光位置制御(たとえば、1μm以下の制御)は必要とせず、おおざっぱな制御で充分である。
同様の制御を、図44、図45のステップS67,S71,S75におけるビーム光b、ビーム光c、ビーム光dの非検知領域への移動に実施することによって、全てのビーム光a〜dはビーム光位置検知パターンの非検知領域に移動される。
次に、図44のステップS64におけるビーム光aのビーム光通過位置検知部のオフセット値を検出(測定)するルーチンの動作について、図48に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、主制御部51は、ビーム光検知装置出力処理回路40におけるビーム光aのビーム光通過位置検知部の選択を行なう(S101)。これは、アナログスイッチSW1をオンすることにより、ビーム光aの通過位置検知を行なうセンサパターンSB,SCの各出力の差を演算する差動増幅器63の出力端を積分器42の入力端に接続する。
次に、主制御部51は、レーザ発振器31aを強制発光させる(S102)。これによって、ビーム光aが周期的にビーム光検知装置38上を走査することになる。そして、ビーム光aがビーム光検知装置38上を通過するのに伴って、センサパターンS1の信号が出力され、センサパターンS1の出力信号により積分器42がリセットされ、同時に積分が開始される(S103)。
しかし、ビーム光aは、非検知領域に移動されているため、ビーム光aの通過位置を制御するセンサパターンSB,SCには検知されず、オフセット成分だけが積分される。すなわち、オペアンプが理想的であるとすれば、センサパターンSB,SCにはビーム光aが当たらないため、オペアンプA1,A2の各出力は0[V]であり、オペアンプA3の出力も0[V]である。また、オペアンプA4の出力も0[V]であるため、A/D変換されて、主制御部51に読込まれた値も000Hである。
ところが、ビーム光通過位置検知部を構成するオペアンプにオフセット電圧が存在するため、主制御部51に読込まれた値も000Hとはならず、ある値が読込まれる。すなわち、これがオフセット値である。
そして、センサパターンS2の出力に伴って積分動作が終了し、同時にA/D変換が行なわれる(S104)。A/D変換器43は、A/D変換を終了すると、A/D変換終了信号を出力し(S105)、主制御部51は、このA/D変換信号終了信号を受信すると、レーザ発振器31aの強制発光を解除するとともに (S106)、A/D変換された値を読込む(S107)。
次に、主制御部51は、読込んだオフセット値をメモリ52に記憶する(S108)。最後に、ビーム光aのビーム光通過位置検知部の選択を解除する(S109)。すなわち、主制御部51は、アナログスイッチSW1をオフにする。
同様の制御を、図44、図45のステップS68,S72,S76におけるビーム光b、ビーム光c、ビーム光dのオフセット検出に実施することによって、全てのビーム光a〜dのビーム光通過位置検知部、すなわち、ビーム光検知装置出力処理回路40のオフセット値が検出される。
次に、図44のステップS66,S70,S74,S78におけるオフセット値を補正するルーチンの動作について、図49に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、主制御部51は、検出したオフセット値の極性を判定する(S111)。オフセット値は、オペアンプによってその極性はまちまちである。さらに、ビーム光検知装置出力処理回路40は複数のオペアンプで構成されており、その極性は用いられる画像形成装置それぞれによって異なるため、極性の判定を必要とする。
主制御部51は、読込んだオフセット値の極性を判定し、正極性(プラス)であれば、前述した図23、図24のビーム光通過位置制御ルーチンにおける判定基準(Vref )に対してオフセット値の絶対値(|+Vos|)を減算する(S112)。一方、読込んだオフセット値が負極性(マイナス)であれば、上記判定基準値からオフセット値の絶対値(|+Vos|)を加算する(S113)。
上記したオフセット値検出、オフセット値補正の処理を行なった後に、通常のビーム光通過位置制御を実行すれば、ビーム光通過位置制御の判定基準値にオフセット値が考慮されているため、オフセット値によるビーム光通過位置の制御誤差が生じることがない。
以上説明したように、上記実施の形態によれば、デジタル複写機などの画像形成装置において、たとえば、マルチビーム光学系を用いた場合、各ビーム光ごとに印字エリアを画像形成のためのクロック単位以下で設定可能とし、実際のビーム光位置をセンサでチェックしながら最適な設定値を選択することにより、ビーム光走査方向(主走査方向)の露光位置を常に正確に制御することができるとともに、複数種類の記録ピッチ(解像度)に対応可能なビーム光走査方向(主走査方向)の露光位置制御が実現できる。
なお、前記実施の形態では、マルチビーム光学系を用いたデジタル複写機に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、高速プリンタなど、デジタル複写機以外の画像形成装置にも同様に適用できる。
1……スキャナ部、2……プリンタ部、13……光学系ユニット、14……画像形成部、15……感光体ドラム(像担持体)、31a〜31d……半導体レーザ発振器(ビーム光発生手段)、35……ポリゴンミラー(多面回転ミラー)、38……ビーム光検知装置(ビーム光検知手段、ビーム光パワー検知手段)、38a……保持基板(保持部材)、40……ビーム光検知装置出力処理回路、40a……主走査方向ビーム光位置検知回路、55……同期回路、S1〜S4……センサパターン(光検知部、ビーム光検知手段)、SH……センサパターン(光検知部、ビーム光パワー検知手段)、SA〜SG……センサパターン(光検知部、ビーム光検知手段)、51……主制御部(制御手段)、52……メモリ(記憶手段)、111……第1のカウンタ、112……第2のカウンタ、113……ラッチ回路、114a〜114d……水晶発振器、116……クロック同期回路、117……ディレイライン、118a〜118d……遅延クロックセレクタ、119a〜119d……画像転送クロック生成部(印字エリア設定部)、120……サンプルタイマ、122……ドラム上発光禁止タイマ。