JP4470396B2 - 光ビーム走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビーム走査装置及び画像形成装置にかかり、特に、タンデム型フルカラー画像形成装置に用いられ、単一の光源部から射出された複数の光ビームを単一の偏向器により複数の感光体へ時分割で振り分けて走査する光ビーム走査装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式のカラープリンタやカラー複写機が広く使用されている。そして、高速でフルカラー画像を形成するために、帯電、露光、現像、転写機能を備えた画像形成部を４色分並列に配置し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を１パスで行うタンデム方式のフルカラー画像形成装置が提案されている。
【０００３】
このタンデム方式のフルカラー画像形成装置は、４つの画像形成部を並列に備えるため、装置が大型化する傾向にあるので、一般オフィスにも設置可能するためには、小型化かつ低コスト化の工夫が重ねられている。
【０００４】
画像形成部に構成される光ビーム走査装置に関する改良として、従来は画像形成部の数（色数）だけ設けられていた光ビーム走査装置を単一化するものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３）。
【０００５】
図１５は、特許文献１に記載された光ビーム走査装置の図である。特許文献１に記載の技術では、複数の光ビームを射出するレーザアレイ２００と、レーザアレイ２００からの複数の光ビームに共通に偏向するポリゴンミラー２０２と、偏向された複数の光ビームを複数の感光体２０４〜２１０に分離するビーム分離手段２１２を備えている。これによって、単一の光ビーム走査装置で複数の画像形成部を露光することができる。
【０００６】
また、図１６は、特許文献２に記載された光ビーム走査装置の図である。特許文献２に記載の技術では、ポリゴンミラー２２０の回転軸に対する複数の反射面の各々の傾斜角度を個別に変化させることで、反射面の切り替わりで走査方向と直交する方向に光ビームを変位させ、複数の感光体２２２〜２２８を走査する。これによっても上記同様に単一の光ビーム走査装置で複数の画像形成部を露光することができる。
【０００７】
さらに、図１７は、特許文献３に記載された光ビーム走査装置の図である。特許文献３に記載の技術では、感光体数の整数倍の反射面を有し、露光する感光体に応じて異なる角度の反射面とした回転多面鏡２５０により偏向方向を副走査方向に変化させ、１つのレーザで複数の感光体を走査する。これによっても上記同様に単一の光ビーム走査装置で複数の画像形成部を露光することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０６−２８６２２６号公報（第１頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−２８４６号公報（第１頁、第１図）
【特許文献３】
特開２０００−２２１４３７号公報（第１頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の光ビーム走査装置では、光源数または偏向器の反射面数を感光体数で分割して使用するため、各感光体を走査する速度に関しては低下させざるを得なかった、という問題がある。
【００１０】
この問題に対して、マルチスポット光源を使用する特許文献１に記載の技術では、光源数を８本にすることが記載されている。しかし、１つの感光体あたりに割り当てられる光ビームは２本に過ぎず、高速高解像度化には限界がある。
【００１１】
また、傾斜した反射面を備えたポリゴンミラーを使用する特許文献２や特許文献３に記載の技術には、傾斜角が同一な反射面を複数にして偏向器一回転あたりの同一感光体への走査回数を増やすことが記載されいてる。しかし、これも１つの感光体に割り当てられる光ビームは２本に過ぎず、高速高解像度化には限界がある。さらには、ポリゴンミラーは入射ビームを反射する位置が回転により徐々に変化するため、反射面には一定の幅が必要であり、面数を増やすとポリゴンミラーの径が大きくなる。この結果、駆動モータへの負荷が大きくなって、消費電力の増大や起動時間の延長、信頼性の低下などの二時弊害を招く恐れがある。
【００１２】
また、特許文献１乃至特許文献３に記載の技術は共に、カラー画像形成装置への適用が記載されているが、カラー画質の制御、維持に関して述べられいない。
【００１３】
タンデム型画像形成装置では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の画像形成部を４つ並列に配置する。すなわち、帯電装置、感光体、現像装置は画像形成色毎に個別のものを使用するため、各画像形成部のばらつきを考慮する必要がある。さらに、転写工程では現像した像を次々に重ね合わせて多重転写するため、画像形成部の転写順により転写性が異なる。このため、最終画像を所望の色再現し、その色再現を安定させるためには、画像形成プロセスの制御が不可欠となる。
【００１４】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、単一の光源及び単一の偏向器を用いて、安定した光ビームで複数の感光体を高速かつ高解像度で走査露光することが可能な光ビーム走査装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、複数の感光体に光ビームを走査露光する光ビーム走査装置であって、二次元状に発光点が配列された複数の発光点を有し、複数の光ビームを射出する面発光レーザからなる光源部と、複数の光ビームの光路を時分割で切り換えて、複数の感光体をそれぞれ複数の光ビームで走査露光する偏向器と、前記光源部の複数の光ビームの各光量が予め定めた基準光量となるようにそれぞれ調整する調整手段と、前記調整手段によって各光量がそれぞれ調整された複数の光ビームによって各感光体を露光して形成した各テストパッチに基づいて濃度調整に必要な光量を算出し、算出した光量となるように感光体毎の光量を個別に設定する設定手段と、複数の感光体へ至る光路のうち１つの光路に設けられ、光ビームの同期を検知する同期検知センサと、を備え、二次元配列された前記発光点のうち前記偏向器による走査方向と直交する方向に対応する方向に一直線状に並んだ発光点の組を同時点灯させて同期検知を行うと共に、検知に使用しない発光点の点灯タイミングのディレイ量を設定可能としたことを特徴としている。
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、光源部は、複数の発光点から、複数の光ビームを射出する。また、光源部は、２次元状に発光点が配列された面発光レーザからなる。
【００１７】
偏向器は、光源部から射出された複数の光ビームの光路を時分割で切り換えて複数の感光体をそれぞれ複数の光ビームで走査露光する。すなわち、複数の感光体は、複数の光ビームの光路を偏向器で切り換えることで時分割で複数の光ビームによってそれぞれ走査露光される。従って、各感光体をそれぞれ複数の光ビームを用いて走査露光できるので、高速かつ高解像度で走査露光が可能となる。例えば、偏向器は、二次元走査ミラーや反射面の傾斜角度がそれぞれ異なるポリゴンミラーを適用することができる。
【００１８】
調整手段は、光源部の複数の光ビームの各光量が予め定めた光量となるようにそれぞれ調整する。これによって、光源部の複数の発光点から射出される複数の光ビーム光量を一様にすることができる。
【００１９】
また、設定手段では、調整手段によって各光量がそれぞれ調整された複数の光ビームによって各感光体を露光して形成した各テストパッチに基づいて濃度調整に必要な光量を算出し、算出した光量となるように感光体毎の光量を個別に設定する。これによって、感光体毎の露光量を個別に最適化することができるので、安定した走査露光を行うことが可能となる。
【００２０】
なお、設定手段は、請求項２に記載の発明のように、光源部の発光点の出力又は発光点の点灯時間を変更することによって感光体毎の露光量を個別に設定することができる。
【００２１】
一方、偏向器は、上述したように二次元走査ミラーや反射面の傾斜角度がそれぞれ異なるポリゴンミラーを適用することができるが、請求項３に記載の発明のように、光路を切り換える方向、及び走査露光する走査方向のそれぞれの方向に振動可能な二次元走査ミラーを適用した場合に、光源部の発光点を少なくとも１６以上とすることによって、高速かつ高解像度の走査露光を行うことができる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明のように、感光体と同数の反射面を備えて、複数の反射面が偏向器の回転軸に対する傾斜角が全て異なるポリゴンミラーを適用した場合に、光源部の発光点を少なくとも２４以上とすることによって、高速かつ高解像度の走査露光を行うことができる。
【００２３】
また、請求項１に記載の発明は、複数の感光体へ至る光路のうち１つの光路に、光ビームの同期を検知する同期検知センサが設けられており、二次元配列された発光点のうち偏向器による走査方向と直交する方向に対応する方向に一直線状に並んだ発光点の組を同時点灯させて同期検知を行うと共に、検知に使用しない発光点の点灯タイミングのディレイ量を設定可能とされている。すなわち、複数の感光体を同一の偏向器により走査するため、同期検知は単一の光路にのみ設ける。また、二次元配列された発光点のうち、偏向器による走査方向と直交する方向に対応する方向に配列された、偏向器による走査タイミングが同一となる発光点群を同時点灯させて同期検知を行う。これにより、光源部の取り付け傾き等の誤差の影響を平均化すると共に、同期検知センサでの露光不足を回避することができる。そして、同期検知を行わない光ビームは、主走査方向における同期検知ビームとの発光点間隔に主走査方向の光学系倍率を乗じた所定の値だけディレイ量を設定して点灯することによって、同期検知に使用しない光ビームのドット位置を設定することが可能となる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光ビーム走査装置を備え、前記光ビーム走査装置による感光体への走査露光により、カラー画像を形成することを特徴としている。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光ビーム走査装置を用いて、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応する感光体を走査露光することによって、高速かつ高解像度で走査露光が可能であると共に、安定した走査露光により画像形成を行うことができる。
【００２６】
なお、請求項６に記載の発明のように、濃度検知手段をさらに備えるようにしてもよい。すなわち、濃度検知手段によって、所定のタイミングで各テストパッチを形成した各テストパッチの濃度を検知して、検知した濃度情報に基づいて設定手段が複数の感光体毎の露光量を個別に設定することによって、各色毎のばらつきを考慮した濃度調整を行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に係わる光ビーム走査装置を示す断面図である。
【００２９】
本実施の形態に係わる光ビーム走査装置１０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応して設けられた感光体１２（イエロー用感光体１２Ｙ、マゼンタ用感光体１２Ｍ、シアン用感光体１２Ｃ、ブラック用感光体１２Ｋ）上に光ビームを走査するようになっている。なお、光ビーム走査装置１０によって感光体１１２の回転軸方向に光ビームを走査することによって主走査され、感光体１２の回転によって副走査が行われる。これによって感光体１２上に潜像が形成される。
【００３０】
後述する光源部から射出された複数の光ビームは、偏向器１４に入射され、偏向器１４によって主走査方向に光ビームが偏向される。また、偏向器１４は、光ビームを反射する反射面を副走査方向に変化させることで、光ビームの副走査方向の進行方向が切り替わるようになっている。
【００３１】
偏向器１４の光ビーム反射方向には、偏向器１４によって進行方向が切り換えられた光ビームのそれぞれが共通して通過する第１の結像レンズ１６が設けられている。
【００３２】
第１の結像レンズ１６を透過した光ビームは、偏向器１４によって進行方向が切り換えられた方向毎に、第１の折り返しミラー１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが設けられており、光路が４つに分割されている。なお、４つの光路に分割された光ビームは、図１に示すように、それぞれ光ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫとする。
【００３３】
第１の折り返しミラー１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃを反射した光ビームは、それぞれ第２の折り返しミラー２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃによって反射されて、第２の結像レンズ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及びシールガラス２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃを介して、それぞれに対応する感光体１２に露光される。また、光ビームＬＫの光路上の第１の折り返しミラー１８Ｋを反射した光ビームＬＫは、第２の結像レンズ２２Ｋ及びシールガラス２４Ｋを介して感光体１２Ｋに直接露光される。
【００３４】
偏向器１４によって光ビームの進行方向が切り換えられることによって分割される４本の光ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫのうち光ビームＬＫの光路上には、図１に示すように、第１の折り返しミラー１８Ｋと第２の結像レンズ２２Ｋ間に、主走査方向の画像記録領域外に対応する位置に折り返しミラー２６が設けられており、イメージ外の光ビームが結像レンズ２８を介して同期検知センサ３０に入射されるようになっている。
【００３５】
ここで、偏向器１４について詳細に説明する。偏向器１４は、２次元走査ミラー又は回転軸に対して反射面が各々異なる角度に傾斜したポリゴンミラーを適用可能である。
【００３６】
まず、二次元走査ミラー（第１の偏向器）について図２を参照して説明する。
【００３７】
図２は、二次元走査ミラーの構造を示す斜視図である。図２に示すように、二次元走査ミラー１４Ａは、中央部にミラー部３２を備え、トーションバー３４を軸としてミラー３２が図２に示すＹ軸まわりに振動するように構成されている。さらに、電流を流すための駆動コイルが形成された枠３６がトーションバー３８を軸としてミラー３２と共にＸ軸まわりに振動するように構成されている。この直交方向の振動をそれぞれ独立に制御することで、主走査方向の偏向と副走査方向の光ビームの進行方向の切り換えを単一のミラーで行う。なお、振動質量が小さいＹ軸まわりの振動の方が振動周波数を大きくできるので、主走査方向をＸ軸、副走査方向をＹ軸に対応させる。共振周波数は、Ｙ軸まわりに１．５ｋＨｚ、Ｘ軸まわりに３５０Ｈｚ程度まで設定可能であり、そのときの偏向角度は±２０度程度である。
【００３８】
続いて、ポリゴンミラー（第２の偏向器）について図３を参照して詳細に説明する。
【００３９】
図３は、ポリゴンミラー１４Ｂの構造を示す斜視図である。図３に示すように、ポリゴンミラー１４Ｂは、感光体１２と同数の４つの反射面４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを備えている。反射面４０ａ→反射面４０ｂ→反射面４０ｃ→反射面４０ｄの順に、下向きから徐々に上向きに反射面の傾斜角度が変化するように形成されている。すなわち、回転軸に対し反射面が各々異なる角度に傾斜している。
【００４０】
図１に示す光ビーム走査装置１０に適用した場合、反射面４０ａが光ビームＬＹの光路、反射面４０ｂが光ビームＬＭの光路、反射面４０ｃが光ビームＬＣの光路、反射面４０ｄが光ビームＬＫの光路にそれぞれ対応する。すなわち、ポリゴンミラー１４Ｂが一回転して、偏向する反射面が反射面４０ａに戻ると偏向ビームは再び光ビームＬＹの光路へ戻るようになっている。
【００４１】
このように反射面が４面の場合、偏向に必要な反射面幅を確保してもポリゴンミラー１４Ｂの内接円の直径は、φ２０ｍｍ以下で構成可能であるため、ポリゴンミラー１４Ｂを駆動する駆動モータへの負荷を低減することができ、信頼性を向上することができる。
【００４２】
なお、結像レンズは、図１において、第１の結像レンズ１６及び第２の結像レンズ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが協働して必要な光学特性を実現する必要がある。偏向器として二次元走査ミラー１４Ａを適用した場合には、偏向特性が正弦波状となるため、結像レンズの特性（第１の結像レンズ１６及び第２の結像レンズ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋを合わせた特性）は、アークサイン特性を持つ構成とする。また、偏向器としてポリゴンミラー１４Ｂを適用した場合には、偏向特性が等角速度となるため、結像レンズの特性は、ｆθ特性を持つ構成とする。いずれの偏向器１４も共に感光体１２に対応する反射面が１面のみであるため、偏向面と感光体１２を幾何光学的に共役な結像関係とする。すなわち、面倒れ補正光学系を構成しなくてもよい。
【００４３】
続いて、光源部について詳細に説明する。
【００４４】
図４は光源部の発光点配置を説明するための図である。光源部４２は、図４に示すように発光点を二次元配列した面発光レーザからなる。なお、図４では、Ｘ軸が主走査方向に、Ｙ軸が副走査方向に対応する。
【００４５】
図４（Ａ）は、二次元走査ミラー１４Ａに適用するための光源部４２Ａを示し、図４（Ｂ）は、ポリゴンミラー１４Ｂに適用するための光源部４２Ｂを示す。
【００４６】
二次元走査ミラー１４Ａに適用するための光源部４２Ａは、図４（Ａ）に示すように、４×４の少なくとも１６点の発光点を持ち、ポリゴンミラー１４Ｂに適用するための光源部４２Ｂは、図４（Ｂ）に示すように、４×６の少なくとも２４の発光点を持つ。それぞれ基本的な発光点間のピッチは同じで、副走査方向に発光点の隣接ピッチが２８μｍ、主走査方向に発光点の隣接ピッチが３５μｍで配列されており、主走査方向に斜め配列され、副走査方向に７μｍづつずれた配列とされている。この二次元配列を副走査ライン上に投影すると、７μｍピッチで１６の発光点が並んでいるのと同じことになる。図４（Ｂ）では副走査方向の配列数が２多く６となっている。
【００４７】
次に、光源部４２から偏向器１４までの光学系について図５を参照して説明する。図５は、光学系の光路を展開して示す図である。図５（Ａ）は副走査方向断面図であり、光源部４２から感光体１４までの光路を示す。また、図５（Ｂ）は主走査方向断面図であり、光源部４２から偏向器１４の反射面までを示す。なお、偏向器１４以降は、図１と同様のため説明を省略する。
【００４８】
光源部４２の光ビーム射出側には、コリメータレンズ４４が配置されており、コリメータレンズ４４の略焦点位置には、アパチャ４６が配置されている。アパチャ４６の光射出側には、副走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ４８が配置されている。すなわち、光源部４２から射出された光ビームは、コリメータレンズ４４によって略平行な光ビームとされ、アパチャ４６によって光束幅が規制された後、シリンドリカルレンズ４８を介して偏向器１４へ入射される。
【００４９】
アパチャ４６とシリンドリカルレンズ４８の間には、主走査断面で光路を９０°折り返し、光路を分離するハーフミラー５０が配置されている。ハーフミラー５０の光ビーム折り返し方向には、結像レンズ５２及び光量センサ５４が配置されており、ハーフミラー５０によって折り返された光ビームが、結像レンズ５２によって集光されて光量センサ５４に入射され、光量が検知される。なお、複数の発光点は、個別に点灯させ、時分割で光量検知することによって、複数ビームの光量及び光量差を検知する。
【００５０】
図６は、本発明の実施の形態に係わる光ビーム走査装置１０における光源部４２の光量補正系を示す機能ブロック図である。
【００５１】
本発明の実施の形態に係わる光ビーム走査装置１０は、光源部駆動回路６０によって光源部４２である面発光レーザを駆動するようになっている。光源部駆動回路６０の駆動によって光源部４２より射出された光ビームはコリメータレンズ４４、ハーフミラー５０及び結像レンズ５２からなる伝達光学系６２を介して光量センサ５４に入射されるようになっている。
【００５２】
光量センサ５４は、光源部駆動回路６０に接続されており、光量センサ５４によって検出された検知光量が光源部駆動回路６０へ入力されるようになっており、光源部駆動回路６０は、光量センサ５４から得られる検知光量を予め定めた基準光量と比較して、光源部４２の出力を調整するようになっている。なお、光源部駆動回路６０は、基準光量や各発光点の調整光量を記憶する記憶部を含んで構成されている。また、光源部駆動回路６０は本発明の調整手段に相当する。
【００５３】
続いて、上述のように構成された光ビーム走査装置１０を備えた本発明の実施の形態に係わる画像形成装置について図７を参照して説明する。
【００５４】
図７は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の要部を示す断面図である。
【００５５】
本発明の実施の形態に係わる画像形成装置１００は、上述の光ビーム装置１０に対向して４つの感光体１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）が設けられており、４つの感光体１２はそれぞれ、光ビーム走査装置１０によって時分割で走査されるようになっている。
【００５６】
各感光体１２の光ビーム走査装置１０とは反対側に対向する位置には、一対のロール６４、６６に掛け渡された中間転写ベルト６８が各感光体１２に対向して配置されている。
【００５７】
また、各感光体１２近傍には、それぞれ現像器７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋが設けられており、光ビーム走査装置１０によって露光された各感光体１２上に形成された潜像が現像器７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋによって現像されるようになっている。
【００５８】
すなわち、光ビーム走査装置１０から射出される光ビームにより露光された各感光体１２上形成された潜像は、各感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの近傍に設けられた現像器（イエロー用現像器７０Ｙ、マゼンタ用現像器７０Ｍ、シアン用現像器７０Ｃ、ブラック用現像器７０Ｋ）により現像された後、中間転写ベルト６８上にトナー像が転写される。具体的には、現像器７０Ｙによりイエロートナーで現像された後、中間転写ベルト６８に転写され、中間転写ベルト６８が移動して、感光体１２Ｍの位置に達すると、マゼンタトナー像が中間転写ベルト６８に転写され、続いてシアントナー、ブラックトナーにより４色のトナー像が中間転写ベルト６８に多重転写される。なお、以下の説明では、感光体１２から中間転写ベルト６８に転写される位置を一次転写ポイントという。
【００５９】
一次転写ポイントの中間転写ベルト６８の移動方向下流側には、二次転写ポイント７２が設けられており、図示しない給紙トレイから搬送された用紙Ｐ上に中間転写ベルト６８に転写されたフルカラー画像が転写されるようになっている。また、二次転写ポイント７２の用紙搬送方向下流側には、定着器７４が設けられており、用紙Ｐに転写されたトナーが定着器７４によって固着され、図示しない排紙トレイに排出されるようになっている。
【００６０】
また、一次転写ポイントの中間転写ベルト６８移動方向下流側には、中間転写ベルト６８に対向して濃度検知センサ７６が設けられている。中間転写ベルト６８上にテストパターンを生成して濃度検知センサ７６によって濃度を検知し、検知した濃度に基づいて光ビーム走査装置１０の光ビーム出力を調整するようになっている。
【００６１】
図８は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置１００における濃度調整系を示す機能ブロック図である。
【００６２】
上述したように、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置１００は、上述したように光ビーム走査装置１０の光源部駆動回路６０によって光源部４２である面発光レーザを駆動するようになっている。濃度調整等を行うプロセス制御サイクル時には、光ビーム走査装置１０、感光体１２及び中間転写ベルト６８からなる画像形成部８０により中間転写ベルト６８にテストパッチ８２が形成され、濃度センサ７６によってテストパッチ８２の濃度が検知されるようになっている。なお、テストパッチは、例えば、一辺が１５ｍｍ程度の正方形形状のものが形成され、濃度センサ７６と対向する位置の中間転写ベルト６８上に予め定められた濃度で形成される。
【００６３】
また、濃度センサ７６は、濃度調整演算回路８４に接続されており、濃度調整演算回路８４は、予め定めた濃度と検知濃度を比較して、光量補正に必要な指示を光源部駆動回路６０に出力する。これによって、光源部駆動回路６０は、濃度調整演算回路６０からの指示によって上述の光量補正と同様に光源部４２の駆動を制御して光量補正を行うようになっている。なお、濃度調整は、各感光体１２に対応する色毎に個別に行う。また、光源部駆動回路６０は基準光量や各色毎の濃度調整光量を記憶する記憶部を含んで構成されている。また、光源部駆動回路６０は本発明の設定手段に相当する。
【００６４】
続いて、上述のように構成された画像形成装置１００の作用について説明する。
【００６５】
まず、光ビーム走査装置１０における時分割走査の動作について説明する。
【００６６】
光源部４２から射出された光ビームは、図５に示すように、コリメータレンズ４４に入射され、略平行光に変換されて、アパチャ４６によって光束幅が制限される。そして、シリンドリカルレンズ４８を透過することにより副走査方向に集光されて偏向器１４に入射される。
【００６７】
偏向器１４に入射された光ビームは、偏向器１４によって主走査が行われると共に、時分割で副走査方向の切り換えが行われて、偏向器１４によって反射される光ビームの進行方向が切り換えられる。
【００６８】
ここで、偏向器１４として二次元走査ミラー１４Ａを適用した場合には、図２に示すＹ軸まわりにトーションバー３４を軸としてミラー３２が振動することによって主走査が行われ、Ｘ軸まわりにトーションバー３８を軸としてミラー３２が振動することによって副走査方向の光ビームの進行方向の切り換えが行われることによって各感光体１２への光路が時分割で変更される。
【００６９】
偏向器１４としてポリゴンミラー１４Ｂを適用した場合には、ポリゴンミラー１４Ｂの回転によって主走査が行われると共に、傾斜方向の異なる反射面が順次切り替わることによって副走査方向の光ビームの進行方向の切り換えが行われることによって各感光体１２への光路が時分割で変更される。
【００７０】
図９は、図１に示した光ビーム走査装置１０の画像形成動作を説明するための図である。
【００７１】
光ビーム走査装置１０の画像形成動作は、図９に示すように、（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）のように４つの感光体が順番に時分割で露光される。なお、図９では、各々の状態で示した光路（１本の直線）は代表光線を示し、この周りに存在する複数本の光ビームは各感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを同時に露光する。
【００７２】
すなわち、偏向器１４によって反射された光ビームは、図９（Ａ）に示すように、第１の結像レンズ１６を透過して第１の折り返しミラー１８Ｙによって反射され、第２の折り返しミラー２０Ｙによって更に反射されて、第２の結像レンズ２２Ｙ及びシールガラス２４Ｙを透過して感光体１２Ｙに露光される。続いて、偏向器１４によって副走査方向の光ビームの進行方向の切り換えが行われることによって、図９（Ｂ）に示すように、第１の結像レンズ１６、第１の折り返しミラー１８Ｍ、第２の折り返しミラー２０Ｍ、第２の結像レンズ２２Ｍ及びシールガラス２４Ｍを透過して感光体１２Ｍが露光され、同様に、偏向器１４によって副走査方向の光ビームの進行方向の切り換えが行われることによって、図９（Ｃ）に示すように、第１の結像レンズ１６、第１の折り返しミラー１８Ｃ、第２の折り返しミラー２０Ｃ、第２の結像レンズ２２Ｃ及びシールガラス２４Ｃを透過して感光体１２Ｍが露光される。そして、さらに偏向器１４によって副走査方向の光ビームの進行方向の切り換えが行われることによって、図９（Ｄ）に示すように、第１の結像レンズ１６、第１の折り返しミラー１８Ｋ、第２の結像レンズ２２Ｋ及びシールガラス２４Ｋを透過して感光体１２Ｋが露光される。そして、順次図９（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）が繰り返されることによって感光体１２に潜像が形成される。
【００７３】
図１０は、複数の光ビームが感光体１２を走査する際の動作を説明するための図であり、（Ａ）は副走査方向から見た図であり、（Ｂ）は感光体に入射する光ビーム側から見た図である。なお、図１０では、一例として副走査方向に並んだ３本の光ビームで走査する場合を示す。
【００７４】
任意色の走査が行われると、その４サイクル後に再び同一の感光体１２が走査される。同一の感光体１２上における、一つ前のサイクルの最終走査ライン８６と新規に走査されるサイクルの先頭走査ライン８８が解像度ピッチに相当する間隔で隣接することで、感光体１２上に連続した潜像が形成される。
【００７５】
ここで、偏向器１４と光源部４２の発光点数の関係について説明する。
【００７６】
表１は、走査方式毎の走査効率を比較した表である。なお、回転数を同一として比較している。
【００７７】
【表１】

【００７８】
フルカラー画像を形成する従来方式は、４つの感光体に対応してそれぞれ光ビーム走査装置を備えている。各光ビーム走査装置は、一般に６面のポリゴンミラーを用いている。この場合、偏向器が１回転すると６ラインの書き込みが可能である。
【００７９】
二次元走査ミラー１４Ａを偏向器１４として用いた場合（本発明１）では、単面であるため１回転あたりの走査本数は、従来方式の１／６となる。さらに、単一の偏向器で４つの感光体１２を走査するため、１つの感光体１２は４サイクルに１回の走査になり、従来方式と比較するとその効率は１／４となる。また、二次元走査ミラー１２Ａは、振動方向により感光体上に形成される走査線の傾斜方向が異なるので、周期振動の一方向のみ使用すると走査効率はさらに１／２となり、総合すると、本発明１では従来方式の１／４８の効率となる。一方、二次元走査ミラー１２Ａの振動周波数は、ポリゴンミラーの約３倍とれるため、１／４８×３＝１／１６が最終的な従来方式と比較した効率となる。
【００８０】
ここで、本実施の形態では、上述したように、二次元走査ミラー１２Ａを偏向器１４として適用した場合に、光源部４２の発光点数を少なくとも１６点としているので、従来方式と比べて同等以上の走査効率で４つの感光体１２を走査することができる。
【００８１】
また、同様に、ポリゴンミラー１４Ｂを偏向器１４として用いた場合（本発明２）では、偏向面数は４であるが、各感光体に対応する偏向面数は単面となるので、１回転あたりの走査本数は、従来方式の１／６となる。さらに、単一の偏向器１４で４つの感光体１２を走査するため、１つの感光体１２は４サイクルに１回の走査となり、従来方式と比較するとその効率は１／４となる。従って、これらを総合すると、本発明２では従来方式の１／２４となる。
【００８２】
ここで、本実施の形態では、上述したように、回転軸に対し反射面が各々異なる方向に傾斜してポリゴンミラー１２Ｂを適用した場合に、光源部４２の発光点数を少なくとも２４点としているので、従来方式と比べて同等以上の走査効率で４つの感光体１２を走査することができる。
【００８３】
一方、上述のように各感光体１２に潜像が形成されると、各感光体１２の潜像が図７に示す各現像器７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋによって現像されて、一次転写ポイントにて、各感光体１２の現像されたトナー像が中間転写ベルト６８に多重転写され、中間転写ベルト６８上にフルカラー画像が形成される。
【００８４】
そして、中間転写ベルト６８が移動して二次転写ポイント７２へ移行すると、図示しない給紙トレイから搬送された用紙Ｐ上にフルカラー画像が転写され、定着器７４に搬送されてフルカラー画像（トナー像）が定着器７４によって固着されて、図示しない排紙トレイに排出される。
【００８５】
ところで、本実施の形態に係わる光ビーム走査装置１０は、イメージエリア（画像形成タイミング）外で光源部４２の光量補正を行っている。続いて、光源部４２の光量補正について説明する。
【００８６】
図６に示すように、光源駆動回路６０によって駆動された光源部４２から射出された光ビームは、伝達光学系６２を介して光量センサ５４に入射される。光量センサ５４では、入射された光ビームの光量が検知され、検知光量が光源部駆動回路６０に出力される。光源部駆動回路６０では、検知光量と予め定められた基準光量とが比較され、基準光量となるように光源部４２が制御される。すなわち、光量センサ５４によって検知された検知光量が光源部駆動回路６０にフィードバックされ、光源部４２の出力が調整される。また、複数の発光点について順次切り換えて点灯し、光量調整が行われる。このように、光源部４２の光量補正を行うことによって光源部４２より射出される複数の光ビームの光量を一様に制御することができ、光量のばらつきによる画像劣化を防止することができる。
【００８７】
詳細には、図１１に示すように、光量制御は、イメージエリア（画像形成タイミング）外で行う。走査ライン内でのイメージ出力が終了した後に発光点ＣＨ１を点灯し、上述のように光量制御行う。続いて発光点ＣＨ１を消灯した後、発光点ＣＨ２を点灯し、同様に光量制御を行い、光源部４２の発光点の数だけ光量制御を繰り返すことによって、光源部４２の複数の発光点から射出される光ビームの光量を一様にすることができる。
【００８８】
次に、画像形成に先立って行われる複数の発光点の同期検知について説明する。
【００８９】
本実施の形態では、４本の光ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫのうち光ビームＬＫの光路上にのみ同期検知センサ３０が設けられており、折り返しミラー２６によってイメージ外の光ビームＬＫが結像レンズ２８を介して同期検知センサ３０にスポット結像されると共に、同期検知センサ３０の副走査方向中央部を走査するように入射される。
【００９０】
本実施の形態では、同期検知は二次元配列された発光点のうち、副走査方向に直線状に配列された１組によって行われ、図４に示す配置例では、図４（Ａ）の場合は発光点４２１〜４２４を、図４（Ｂ）の場合は発光点４２１〜４２５を同時に点灯させることによって同期検知が行われる。このように同期検知を行うことによって、光源部４２の取り付け傾き等の誤差の影響を平均化することができ、光源部４２の取付の傾き誤差の影響を軽減することができる。また、複数本の光ビームが同時に同期検知センサ３０に入射されるので、光ビーム検知に十分な光量を得ることができ、同期検知センサ３０での露光不足を回避することができる。なお、同期検知に使用しない発光点は、主走査方向における同期検知ビームとの発光点間隔に主走査方向の光学系倍率を乗じた所定の値だけディレイ量が設定され、これによって同期検知に使用しない光ビームを設定することが可能となる。
【００９１】
また、本実施の形態に係わる画像形成装置１００では、プロセス制御サイクルによって濃度調整を行う。ここで、本実施の形態に係わる画像形成装置１０で行われるプロセス制御サイクル時の濃度調整の手順について説明する。
【００９２】
所定のタイミングでプロセス制御サイクルが実行されると、テストパッチが形成される。すなわち、光源駆動回路６０により規定の出力となるように制御された光源部４２から光ビームが出力され、光ビーム走査装置１０によって各感光体１２が露光されて、中間転写ベルト６８にテストパッチが形成される。
【００９３】
そして、光ビーム走査装置１０、各感光体１２及び中間転写ベルト６８からなる画像形成部８０によって中間転写ベルト６８に形成されたテストパッチは、中間転写ベルト６８の移動によって濃度センサ７６の位置へ移動すると、濃度センサ７６によってテストパッチの濃度が検知され、図８に示すように、検知濃度が濃度調整演算回路８４に出力される。
【００９４】
濃度調整演算回路８４では、入力された検知濃度と予め定められた濃度とが比較されて、濃度調整に必要な光量が算出され、算出した光量となるように光源駆動回路６０に指示が出力され、光源駆動回路６０によって、濃度調整演算回路８４から出力される指示に基づいて光源部４２の駆動量が補正される。
【００９５】
このように、中間転写ベルト６８上に形成されたテストパッチの濃度を検知して、光ビーム走査装置１０の光ビーム出力（光量）を調整するので、画像形成部８０を構成する部品の特性ばらつきや、環境依存特性等を含めた濃度調整を行うことができるため、常に最適な画像濃度を得られる。
【００９６】
次に、濃度調整時の光量調整方法について説明する。図１２は、濃度調整時の光量補正方法を説明するための図であり、ある画素に対応して時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、光源部４２が出力ｐ１で点灯している状態を示す。
【００９７】
光源部駆動回路６０は、濃度調整演算回路８４から露光量を低下させる指示が入力された場合、光ビームの出力を図１２（Ｂ）に示すように、出力ｐ１から出力ｐ２となるように駆動量を変える。または、図１２（Ｃ）に示すように、光源部４２の消灯時間をｔ２からｔ２’に早めるように、光源部４２の駆動を制御する。これによって、感光体１２への単位時間あたりの露光量が低下して、画像濃度が下がる。すなわち、光源部駆動回路６０が、濃度調整演算回路８４からの指示に応じて、光源部４２の駆動量または光源部４２の点灯時間を制御することによって、画像形成時の濃度調整が行われる。
【００９８】
続いて、本発明の実施の形態に係わる光ビーム走査装置１０の時分割走査によるデータ転送と画像形成の関係について詳細に説明する。
【００９９】
図１３は、時分割によるデータ転送と画像形成の関係を説明するための図である。なお、以下では、光源部４２から８本の光ビームが出力される場合を例に説明する。
【０１００】
図１３（Ａ）は、光ビーム走査装置１０の走査タイミングと用紙上の画像形成装置位置の関係を示しており、Ｓｃａｎ−１により用紙上部にＹ色画像が形成され、Ｓｃａｎ−２、Ｓｃａｎ−３、Ｓｃａｎ−４はそれぞれＭ色、Ｃ色、Ｋ色の画像を形成するタイミングを示す。
【０１０１】
Ｓｃａｎ−１でＹ色画像が形成されると、続いて、２ライン分ピッチがずれてＳｃａｎ−２でＭ色画像が形成され、順次、２ライン分ピッチがずれて、Ｓｃａｎ−３でＣ色画像、Ｓｃａｎ−４でＫ色画像が形成される。そして、Ｓｃａｎ−５で再びＹ色画像が形成される。このように、８本の光ビームで４つの画像色を形成する場合、Ｓｃａｎ間で２ライン分のディレイを生じながら走査が行われる。なお、タンデム方式の画像形成装置では、各感光体間のピッチ距離に相当する画像データの補正を行わなければならないが、ここでの説明では便宜上、感光体間のピッチは考慮しないで説明する。
【０１０２】
図１３（Ｂ）は、画像データの転送単位を説明する図である。図１３（Ｂ）に示す、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは画像データ色を表し、数字は１ラインを表す。すなわち、１つのブロックが任意色の１ライン分のデータを表す。８本の光ビームで４つの感光体１２を時分割で走査する場合、感光体１２間に２ライン分のディレイが必要である。これに対応して、２ライン分づつずれた８ライン分のデータを一塊として光源部４２に転送することによって、図１３（Ａ）に示すように、２ライン分のディレイを生じながら各色の画像が形成される。
【０１０３】
図１３（Ｃ）は、複数発光点（ＣＨ１〜ＣＨ８）が出力するデータを表す。複数の発光点が出力するデータは、まず、第１走査では、Ｙ色画像の１〜８ラインのデータが出力される。第２走査ではＭ色画像の３〜１０ラインのデータが出力され、第３走査ではＣ色画像の５〜１２ラインのデータが出力され、第４走査ではＫ色顔図の７〜１４ラインのデータが出力される。そして、第５走査では再びＹ色画像の９〜１６ラインのデーが出力される。実際には、感光体１２間のピッチ距離だけさらにずれがあるので、このずれ分をディレイ量に加算することになる。
【０１０４】
ここで、図１３（Ｃ）のＣＨ−１に着目すると、ＣＨ−１は、Ｙ→Ｍ→Ｃ→Ｋ→Ｙの順で、異なる画像形成部に対応するデータを連続的に出力する。このため、各感光体１２に対して適切な露光量となるように、走査間で光量設定値を変更する必要がある。
【０１０５】
そこで、本実施の形態では、画像形成装置１００が起動した直後、または画像形成装置内の環境が予め定めた値を越えて変化した場合等の所定のタイミングで、プロセス制御サイクルを実行して、上述の濃度調整を、画像形成色すなわち画像形成部毎に実行し、各感光体１２走査に最適な光量値を記憶し、各色毎の走査間で光量設定値を変更する。
【０１０６】
図１４は画像形成部毎に対応して光量値を切り換えるタイミングを説明するための図である。
【０１０７】
図１４に示すように、画像形成動作が開始（例えば、図示しないコントローラから信号が送られる）されると、偏向器１４を起動して同期検知が行われる。同期検知センサは、上述したように、本実施の形態では、光ビームＬＫについてのみ設けられており、同期検知センサ３０が同期信号を検知したら、画像データを出力する前にＫ色に対応した光量値が設定される（タイミングＡ）。続いて、所定時間経過したらタイミングＢからタイミングＣまでＫ色画像データが出力される。また、同期検知信号を検知後、所定時間（走査周期相当時間Ｔ）経過したタイミングＤでＹ色に対応した光量設定値に切り換えられ、さらに一定のディレイを挟んで、タイミングＥからタイミングＦまでＹ色画像データが出力される。さらに続いて、同期検知信号を検知後、所定時間Ｔの２倍（２Ｔ）経過したタイミングＧでＭ色に対応した光量設定値に切り換えられ、さらに一定のディレイを挟んでからタイミングＨからタイミングＩまでＭ色画像データが出力される。そして、同期検知信号を検知後、所定時間Ｔの３倍（３Ｔ）経過したタイミングＪでＣ色に対応した光量設定値に切り換えられ、さらに一定のディレイを挟んでタイミングＫからタイミングＬまでＣ色画像データが出力される。このように、プロセス制御サイクルにより、濃度設定に必要な光量値を各感光体１２に対応して記憶し、各感光体１２毎に最適な光量を個別に設定しながら画像形成することにより、濃度安定性に優れた画像形成を行うことができる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、単一の光源及び単一の偏向器を用いて、安定した光ビームで複数の感光体を高速かつ高解像度で走査露光することが可能となる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係わる光ビーム走査装置を示す断面図である。
【図２】 二次元走査ミラーの構造を示す斜視図である。
【図３】 ポリゴンミラーの構造を示す斜視図である。
【図４】 光源部の発光点配置の一例を説明するための図である。
【図５】 光学系の光路を展開して示す図である。
【図６】 本発明の実施の形態に係わる光ビーム走査装置における光源部の光量補正系を示す機能ブロック図である。
【図７】 本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の要部を示す断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態に係わる画像形成装置における濃度調整系を示す機能ブロック図である。
【図９】 本発明の実施の形態に係わる光ビーム走査装置の画像形成動作を説明するための図である。
【図１０】 複数の光ビームが感光体を走査する際の動作を説明するための図である。
【図１１】 複数の光ビームの光量補正を説明するための図である。
【図１２】 濃度調整時の光量補正方法を説明するための図である。
【図１３】 時分割によるデータ転送と画像形成の関係を説明するための図である。
【図１４】 画像形成部毎に対応して光量値を切り換えるタイミングを説明するための図である。
【図１５】 特許文献１に記載された光ビーム走査装置の図である。
【図１６】 特許文献２に記載された光ビーム走査装置の図である。
【図１７】 特許文献３に記載された光ビーム走査装置の図である。
【符号の説明】
１０ 光ビーム走査装置
１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ） 感光体
１４ 偏向器
１４Ａ 二次元走査ミラー
１４Ｂ ポリゴンミラー
４２ 光源部
５４ 光量センサ
６０ 光源部駆動回路
７６ 濃度センサ
８４ 濃度調整演算回路
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 複数の感光体に光ビームを走査露光する光ビーム走査装置であって、
   二次元状に発光点が配列された複数の発光点を有し、複数の光ビームを射出する面発光レーザからなる光源部と、
   複数の光ビームの光路を時分割で切り換えて、複数の感光体をそれぞれ複数の光ビームで走査露光する偏向器と、
   前記光源部の複数の光ビームの各光量が予め定めた基準光量となるようにそれぞれ調整する調整手段と、
   前記調整手段によって各光量がそれぞれ調整された複数の光ビームによって各感光体を露光して形成した各テストパッチに基づいて濃度調整に必要な光量を算出し、算出した光量となるように感光体毎の光量を個別に設定する設定手段と、
   複数の感光体へ至る光路のうち１つの光路に設けられ、光ビームの同期を検知する同期検知センサと、
   を備え、
   二次元配列された前記発光点のうち前記偏向器による走査方向と直交する方向に対応する方向に一直線状に並んだ発光点の組を同時点灯させて同期検知を行うと共に、検知に使用しない発光点の点灯タイミングのディレイ量を設定可能としたことを特徴とする光ビーム走査装置。
2. 前記設定手段は、前記光源部の発光点の出力又は発光点の点灯時間を変更することによって感光体毎に露光量を個別に設定することを特徴とする請求項１に記載の光ビーム走査装置。
3. 前記偏向器は、前記光路を切り換える方向、及び前記走査露光する走査方向のそれぞれの方向に振動可能な二次元走査ミラーからなると共に、前記光源部の発光点が少なくとも１６以上からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ビーム走査装置。
4. 前記偏向器は、感光体と同数の反射面を備えたポリゴンミラーからなり、該反射面各々の前記ポリゴンミラーの回転軸に対する傾斜角が全て異なると共に、前記光源部の発光点が少なくとも２４以上からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ビーム走査装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光ビーム走査装置を備え、前記光ビーム走査装置による感光体への走査露光により、カラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
6. 所定のタイミングで前記各テストパッチを形成し、形成された前記各テストパッチの濃度を検知する濃度検知手段を更に備え、前記設定手段が、前記濃度検知手段によって検知された濃度情報に基づいて複数の感光体毎の露光量を個別に設定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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