JP5396699B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、例えばカラーあるいはモノクロのプリンタ等のレーザ走査型電子写真装置である画像形成装置に係り、特にそれの走査光学系に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus which is a laser scanning type electrophotographic apparatus such as a color or monochrome printer, and more particularly to a scanning optical system thereof.
電子写真方式の画像形成装置としては、レーザ光を回転するポリゴンミラーに照射することで光走査する光学系を用いて感光体上に集光させることにより、感光体上に走査線を形成する走査光学系方式が広く用いられている。 As an electrophotographic image forming apparatus, a scanning line is formed on a photosensitive member by condensing it on the photosensitive member using an optical system that performs optical scanning by irradiating a rotating polygon mirror with laser light. An optical system is widely used.
この走査光学系方式では、感光体上の全走査範囲でレーザ光が正しく集光されるよう、例えば特許文献２の図１に示されるｆ−θ補正等を行うレンズ群や、光路を折り畳んで長い光路長をコンパクトにまとめるためのミラー等を含む光学系が必要とされる。
In this scanning optical system, for example, a lens group for performing f-θ correction shown in FIG. 1 of
特に幅広印刷に対応する場合、走査線全域をコンパクトな単一の走査光学系で走査しようとすると、前述のミラーを多用して、光路の折り返しを多くするか、少ない面数のポリゴンミラーを使用して、走査角を大きくする必要が生じる。 Especially for wide printing, if you want to scan the entire scanning line with a compact single scanning optical system, use the above-mentioned mirrors a lot to increase the folding of the optical path or use a polygon mirror with a small number of faces. Therefore, it is necessary to increase the scanning angle.
しかし、ミラーの多用は光路の調整を複雑にし、組み上げコストを増大させる。一方で、走査角を大きくすると、感光面に入射するレーザ光の角度が浅くなるため、感光体ドラムあるいは感光体ベルトの支持ローラなどの偏心による感光面の面外変位が、走査線の書き出し位置のずれに与える影響が大きくなる問題を生じる。 However, the heavy use of mirrors complicates the adjustment of the optical path and increases the assembly cost. On the other hand, when the scanning angle is increased, the angle of the laser beam incident on the photosensitive surface becomes shallower, and therefore the out-of-plane displacement of the photosensitive surface due to the eccentricity of the photosensitive drum or the supporting roller of the photosensitive belt causes the scanning line writing position. This causes a problem that the influence on the deviation is increased.
例えば感光面とレーザ光のなす角が４５度の場合には、面外変位と走査線の書き出し位置のずれ量は１：１になる。この場合、ドラムあるいはベルトとして実現される感光体に、非常に位置決め精度が要求されることになり、装置全体のコストが増大することになる。 For example, when the angle formed between the photosensitive surface and the laser beam is 45 degrees, the amount of displacement between the out-of-plane displacement and the scanning line writing position is 1: 1. In this case, the photoconductor realized as a drum or a belt is required to have very high positioning accuracy, and the cost of the entire apparatus increases.
このための解決手段としては、特許文献１や特許文献２等に開示されているような、複数の走査光学系で走査線をつなぎ合わせる方法が考えられる。
As a solution for this, a method of connecting scanning lines with a plurality of scanning optical systems as disclosed in
しかし一方で特許文献２に開示されているように、複数の走査光学系の走査線をつなぎ合わせて一つの走査線を実現する場合、例えば特許文献３にあるようなキャリブレーションバターンを利用して走査線の接合位置合わせを行ったとしても、特許文献２にも開示されているように、走査線のつなぎ位置には高い整合精度が求められるために、やはり感光面の揺らぎや温度変動などの画像形成装置の稼働中の条件変化よってずれてしまう。
However, as disclosed in
このような稼働中に生じる走査線接合部のずれを補正するために、特許文献２の段落[００５２]では、偏心量測定センサを用いて最も位置合わせが重要となる走査線の接続部での偏心量を直接計測して、レーザの書き出しタイミングを補正する方法が開示されている。この偏心量測定センサとしては、同特許文献２では非接触タイプのレーザ変位計や渦電流センサ、あるいは接触式の変位センサを使用することが提案されている。
しかし、実際に感光体の変位を上述のセンサ類で計測する場合には、画像形成を行うための走査線との干渉を避けるために、感光体上の走査線位置からはずれた場所に変位センサを設置することになる。 However, when the displacement of the photosensitive member is actually measured by the above-described sensors, the displacement sensor is located at a position off the scanning line position on the photosensitive member in order to avoid interference with the scanning line for image formation. Will be installed.
あるいは非接触のレーザ変位計であっても、一般的に使用される６５０ｎｍ前後の可視光域のレーザでは、感光体に現像可能な潜像が形成されてしまうため、用紙間の非印字領域が補償されない連続紙印刷では、印刷結果に影響を与えること無く走査線位置の変位を直接計測することはできない。 Even in the case of a non-contact laser displacement meter, a generally developable latent image is formed on the photosensitive member with a generally used laser having a visible light range of around 650 nm. In continuous paper printing without compensation, the displacement of the scanning line position cannot be directly measured without affecting the printing result.
また、特許文献２では実際の走査線部での偏心量と計測位置の偏心量の関係を単純に位相差だけとして推定しているが、感光体をドラムではなくベルトで構成する場合には、ベルトを支持する複数のローラの変位の影響を受けるため、位相差だけでは、走査位置での変位推定が十分行えない問題が生じる。さらに、温度変化に伴う信号処理系の遅延特性変化など偏心以外の要因によるずれの発生までは補正しきれない問題がある。
Further, in
さらに一方で、特許文献２に開示されているように、事前に記録した偏心特性に基づいて補正を行う場合、特性を記録するための装置の予備動作や特性記録ためのメモリ、補正量を演算するための演算手段などが必要となり、露光制御を行う制御手段が複雑になりコスト増大の要因となる。
On the other hand, as disclosed in
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、感光体の偏心などによる影響の少ない安定した同期検知ができる動作信頼性の高い画像形成装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus with high operational reliability that can eliminate the drawbacks of the prior art and can perform stable synchronous detection that is less affected by the eccentricity of a photoreceptor.
前記目的を達成するため第１の本発明は、
特定波長域の露光により表面電位が変化する感光層を有する感光体と、
その感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記感光体上に複数本のレーザ光を走査させる第１の走査光学系ならびに第２の走査光学系を有し、それぞれの走査光学系により前記感光層上に形成される走査線が走査線連結部で連結されるように前記第１の走査光学系ならびに第２の走査光学系が配置された走査光学系と、
前記感光体上に形成された走査線からなる静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
前記感光体上のトナー像を被記録媒体上に転写する転写手段と、
その転写されたトナー像を前記被記録媒体上に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
前記複数本のレーザ光は、少なくとも１つは前記感光層に現像可能な電位変化を誘起しない波長を有する第１のレーザ光であり、その他は前記感光層に現像可能な電位変化を誘起する波長を有する第２のレーザ光であり、
前記走査線連結部の付近に、前記第１のレーザ光による前記感光層からの反射光を検知する中間同期検知手段を設置したことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the first present invention provides:
A photoreceptor having a photosensitive layer whose surface potential is changed by exposure in a specific wavelength range;
Charging means for charging the surface of the photoreceptor;
The first scanning optical system and the second scanning optical system for scanning a plurality of laser beams on the photosensitive member, and the scanning lines formed on the photosensitive layer by the respective scanning optical systems are connected to the scanning lines. A scanning optical system in which the first scanning optical system and the second scanning optical system are arranged so as to be connected at a unit;
Developing means for forming a toner image by attaching toner to an electrostatic latent image formed of scanning lines formed on the photoreceptor;
Transfer means for transferring the toner image on the photoreceptor onto a recording medium;
In an image forming apparatus comprising fixing means for fixing the transferred toner image on the recording medium,
At least one of the plurality of laser beams is a first laser beam having a wavelength that does not induce a developable potential change in the photosensitive layer, and the other is a wavelength that induces a developable potential change in the photosensitive layer. A second laser beam having
An intermediate synchronization detecting means for detecting reflected light from the photosensitive layer by the first laser light is provided in the vicinity of the scanning line connecting portion .
第２の本発明の手段は、
特定波長域の露光により表面電位が変化する感光層を有する感光体と、
その感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記感光体上に複数本のレーザ光を走査させる第１の走査光学系ならびに第２の走査光学系を有し、それぞれの走査光学系により前記感光層上に形成される走査線が走査線連結部で連結されるように前記第１の走査光学系ならびに第２の走査光学系が配置された走査光学系と、
前記感光体上に形成された走査線からなる静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
前記感光体上のトナー像を被記録媒体上に転写する転写手段と、
その転写されたトナー像を前記被記録媒体上に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
前記複数本のレーザ光は、少なくとも１つは前記感光層に現像可能な電位変化を誘起しない波長を有する第１のレーザ光であり、その他は前記感光層に現像可能な電位変化を誘起する波長を有する第２のレーザ光であり、
前記感光体の一方の端部付近に設置され、前記第１のレーザ光による前記感光層からの反射光を検知して、その検知信号に基づいて前記第１の走査光学系における露光信号の書き出しタイミングを決定する第１の走査光学系の書き出し同期検知手段と、
前記走査線連結部の付近に設置され、前記第１のレーザ光による前記感光層からの反射光を検知して、その検知信号に基づいて前記第１の走査光学系に対しては書き終わりの同期タイミングを決定し、前記第２の走査光学系に対しては書き出しの同期タイミングを決定する中間同期検知手段と、
前記感光体の他方の端部付近に設置され、前記第１のレーザ光による前記感光層からの反射光を検知して、その検知信号に基づいて前記第２の走査光学系における露光信号の書き終わりタイミングを決定する第２の走査光学系の書き終わり同期検知手段とを有していることを特徴とするものである。
The means of the second present invention includes:
A photoreceptor having a photosensitive layer whose surface potential is changed by exposure in a specific wavelength range;
Charging means for charging the surface of the photoreceptor;
The first scanning optical system and the second scanning optical system for scanning a plurality of laser beams on the photosensitive member, and the scanning lines formed on the photosensitive layer by the respective scanning optical systems are connected to the scanning lines. A scanning optical system in which the first scanning optical system and the second scanning optical system are arranged so as to be connected at a unit;
Developing means for forming a toner image by attaching toner to an electrostatic latent image formed of scanning lines formed on the photoreceptor;
Transfer means for transferring the toner image on the photoreceptor onto a recording medium;
In an image forming apparatus comprising fixing means for fixing the transferred toner image on the recording medium,
At least one of the plurality of laser beams is a first laser beam having a wavelength that does not induce a developable potential change in the photosensitive layer, and the other is a wavelength that induces a developable potential change in the photosensitive layer. A second laser beam having
Installed in the vicinity of one end of the photosensitive member, detects reflected light from the photosensitive layer by the first laser light, and writes an exposure signal in the first scanning optical system based on the detection signal Writing synchronization detection means of the first scanning optical system for determining timing;
Installed in the vicinity of the scanning line connecting portion, the reflected light from the photosensitive layer by the first laser light is detected, and writing to the first scanning optical system is completed based on the detection signal. Intermediate synchronization detecting means for determining a synchronization timing and determining a synchronization timing for writing out to the second scanning optical system;
It is installed near the other end of the photoconductor, detects reflected light from the photosensitive layer by the first laser beam, and writes an exposure signal in the second scanning optical system based on the detection signal. And writing end synchronization detecting means of the second scanning optical system for determining the end timing .
本発明は前述のような構成になっており、感光体からの走査レーザ光の反射光を同期信号として利用することにより、偏心などによる感光体の面外変位に対するレーザ光の走査方向の変位が、同期検出のレーザ光の変位とで相殺される。特に、上述の限定された角度内であれば、感光体面外変位に対するレーザ光の走査方向変位量が大幅に抑えられ、動作信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。 The present invention is configured as described above. By using the reflected light of the scanning laser light from the photosensitive member as a synchronization signal, the displacement of the laser light in the scanning direction with respect to the out-of-plane displacement of the photosensitive member due to eccentricity or the like can be reduced. This is offset by the displacement of the synchronously detected laser beam. In particular, if the angle is within the above-mentioned limited angle, the amount of displacement of the laser beam in the scanning direction with respect to the out-of-plane displacement of the photosensitive member can be greatly suppressed, and an image forming apparatus with high operational reliability can be provided.
本発明は、感光体ドラムの偏心などによる感光体の面外方向の変位に起因する書き込み位置のずれについて、面外変位を書き出し補正量に変換する間接的な補正手段ではなく、偏心による影響の少ない安定な同期検知手段を得ることにより、感光体面外変位の影響大きい大走査角の広幅走査光学系や、走査線の接合部に高い位置決め精度の要求される分割走査光学系による位置ずれの少ない広幅対応の画像形成装置を低コストに実現することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図に従って説明する。
The present invention is not an indirect correction means for converting the out-of-plane displacement into the write correction amount for the deviation of the writing position caused by the displacement in the out-of-plane direction of the photoconductor due to the eccentricity of the photoconductor drum. By obtaining a small number of stable synchronization detection means, there is little misalignment due to a wide scanning optical system with a large scanning angle, which is greatly influenced by out-of-plane displacement of the photosensitive member, and a split scanning optical system which requires high positioning accuracy at the junction of scanning lines. A wide-width image forming apparatus can be realized at low cost.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図１には本発明の実施例に係る画像形成装置の全体構成を示す。同図に示すように感光体ドラム１は矢印方向に回転し、クリーニングローラ５１で清掃された後、その表面に帯電器５２で電荷が与えられる。
FIG. 1 shows the overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
レーザユニット５３から照射されるレーザ光の走査線９は、露光制御装置１０の信号に従ってON/OFFしながら感光体ドラム１の表面を走査する。これにより感光体ドラム1上の露光された部位の電荷が除かれ、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像ローラ５４により供給される逆の電位に帯電させたトナーによって現像され、感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。
The scanning line 9 of the laser beam emitted from the
転写ローラ５５はこのトナー像を給紙スタッカ５７から供給される連続紙５９に転写し、定着器５６はトナー像を加熱圧着することで紙面上に定着させる。画像が形成された連続紙５９は排紙スタッカ５８に排出される。
The
図２に、本発明の画像形成装置の主要部である走査光学系の概念図を示す。
同図では、本質を理解しやすくするためにｆ−θレンズや光路を折り返すミラー等を省略し、光路を単純化して図示している。図示するレーザダイオードアレイ（以下、ＬＤＡと略記する）４やポリゴンミラー５は、これらのレンズ群やミラー等とともに図１のレーザユニット５３に納められている。また図２では、感光体ドラム１の周辺に配置されるクリーニングローラ５１、帯電器５２、現像ローラ５４、転写ローラ５５等も省略している。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a scanning optical system that is a main part of the image forming apparatus of the present invention.
In the figure, in order to make the essence easy to understand, the optical path is simplified by omitting an f-θ lens, a mirror for folding the optical path, and the like. The illustrated laser diode array (hereinafter abbreviated as LDA) 4 and polygon mirror 5 are housed in the
図２に示すように感光体ドラム１は、矢印Ａ方向に回転している。一方、ＬＤＡ４から発せられた複数本のレーザ光６，７は、矢印Ｃ方向に回転するポリゴンミラー５により偏向され、感光体ドラム１上で矢印Ｂ方向に走査する複数本の走査線８，９を形成する。
As shown in FIG. 2, the
ここで複数本のレーザ光７は感光体ドラム１上に静電潜像を形成する通常の波長（６５０ｎｍ程度）のレーザ光であり、複数本が同時に照射される。１本のレーザ光６は、これより長波長（９００ｎｍ程度）のレーザ光である。
Here, a plurality of
図３は、本実施例で使用する感光体の分光感度特性図である。この図から明らかなように当該感光体は波長８００ｎｍ以上では感度を持たないから、前記レーザ光６（波長９００ｎｍ程度）によって感光体ドラム１上を走査しても（破線で表示した走査線８）現像される静電潜像は形成されないようになっている。
FIG. 3 is a spectral sensitivity characteristic diagram of the photoreceptor used in this embodiment. As is apparent from this figure, since the photoconductor has no sensitivity at a wavelength of 800 nm or more, even if the
また、図２に示すように感光体ドラム１の両端部付近には書き出し同期検知手段２と書き終わり同期検知手段３が設置され、書き出し同期検知手段２は、レーザ光６の反射光を受けて、露光制御信号の書き出しタイミングを決定する書き出し同期信号を発生する。同様に、書き終わり同期検知手段３は、感光体ドラム１からのレーザ光６の反射光を受けて、書き終わりタイミングを決定する書き終わり同期信号を発生する。
Further, as shown in FIG. 2, a writing
これらの書き出しタイミングの同期検知信号と書き終わりタイミングの同期検知信号に基づいて、露光制御装置１０（図１参照）は書き出しタイミング調整とドット書き込みクロックの調整を行うことにより、走査線９上の書き出し位置と、書き終わり位置を所定の位置に一致させる。 On the basis of these write timing synchronization detection signals and write end timing synchronization detection signals, the exposure control apparatus 10 (see FIG. 1) adjusts the write timing and the dot write clock, thereby writing on the scanning line 9. The position and the writing end position are matched with a predetermined position.
図４はレーザ光６の走査位置の関係を示す図で、図２の走査光学系を下方から見た図になっている。また、感光体ドラム１の感光面が偏心などによって最も露光側に近い位置にある状態を実線１９で、最も露光側から遠い位置にある状態を破線２０で示している。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship of the scanning position of the
同図に示されているように、ＬＤＡ４から発せられたレーザ光６は、ポリゴンミラー５の回転により、図に示したように書き出し位置のビーム２１から書き終わり位置のビーム２４を含む範囲を矢印Bの方向に走査する。
As shown in the figure, the
書き出し同期検知手段２は、感光体ドラム１からのレーザ光６の反射光を受光するように設置されており、感光体ドラム１が図４の実線１９で示した位置にある場合、書き出し同期検知位置のビーム２２ａの反射光を検知し、感光体ドラム１が図４の破線２０で示した位置にある場合、ビーム２２ａの反射光と同じ光軸上にあるビーム２２ｂの反射光を検知する。
The writing synchronization detection means 2 is installed so as to receive the reflected light of the
同様に、書き終わり同期検知手段３は、感光体ドラム１が図４の実線１９で示した位置にある場合、書き終わり同期検知位置のビーム２３ａの反射光を検知し、感光体ドラム１が図４の破線２０で示した位置にある場合、ビーム２３ｂの反射光を検知する。
Similarly, when the
図５に、図４の書き込み同期検知手段２の付近の拡大図を示す。右方向が主走査方向Ｌの正の方向、上方向が偏心量Ｒの正の方向である。 FIG. 5 shows an enlarged view of the vicinity of the write synchronization detection means 2 of FIG. The right direction is the positive direction of the main scanning direction L, and the upward direction is the positive direction of the eccentricity R.
図５で点Ｐ1は、感光体ドラム１が実線１９の位置にある場合の書き出し位置のビーム２１と感光体ドラム１との交点、また角度θ1は、このときビーム２１が感光体ドラム１の法線となす角度を表している。また点Ｐ1’ は、感光体ドラム１が破線２０の位置に変位した場合のビーム２１と感光体ドラム１との交点を表している。
In FIG. 5, the point P 1 is the intersection of the
同様に、点Ｐ2は、感光体ドラム１が実線１９にある場合の書き込み同期検知位置のビーム２２ａと感光体ドラム１の交点であり、角度θ2はこのときビーム２２ａが感光体ドラム１の法線となす角を表している。
Similarly, the point P 2 is the intersection of the
また点Ｑ’2は、感光体ドラム１が破線２０に変位した場合に、書き出し同期検知手段２が反射光を検知する位置にあるビーム２２ｂと感光体ドラム１との交点を表している。
Point Q ′ 2 represents the intersection between the
またその他の点として、走査原点をＯ、書き出し同期検知手段２の検知基準点をＯ’とし、ビーム２２ｂの反射光（一点鎖線）と実線１９の交点をＱ2、線分Ｏ’ Ｐ2の延長線と破線２０の交点をＰ’2、線分ＯＰ’2と実線１９の交点をＱ3、ビーム２２ｂと実線１９の交点をＰ3としている。
As other points, the scanning origin is O, the detection reference point of the writing synchronization detection means 2 is O ′, the intersection of the reflected light (dashed line) of the
このとき三角形Ｐ2Ｏ’ Ｑ2と三角形Ｐ2ＯＰ3は相似であり、相似比はＯ’、Ｏそれぞれの感光体面である実線１９からの距離の比となる。従って書き出し同期検知手段２に対して、走査半径が十分大きい場合には、近似的に点Ｑ2とＰ2、点Ｑ2’とＰ2’を同一視して、ビーム２２ｂ（一点鎖線）を破線ＯＰ’2Ｏ’ と看做すことができる。
At this time, the triangle P 2 O ′ Q 2 is similar to the triangle P 2 OP 3 , and the similarity ratio is the ratio of the distance from the
このとき、この近似による誤差は、おおよそ相似比の２倍程度となるので、例えば書き出し同期検知手段２の感光体ドラム１からの距離を走査半径の１／１０とした場合には、後述のΔＬ2の推定誤差は２０％程度となる。
At this time, the error due to this approximation is about twice the similarity ratio. For example, when the distance from the
以下の説明では説明を簡便にするため、上記のような簡略化を行うことにする。 In the following description, the above simplification is performed for the sake of simplicity.
感光体ドラム１が実線１９の位置から破線２０の位置に変位した場合の変位量をΔＲとすると、書き込み同期検知点Ｐ2のＰ2’ への変位量ΔＬ2は、
ΔＬ2 ＝−ΔＲ・ｔａｎθ2 … （１）
となる（図５ではΔＲ＜０に注意）。
If the displacement amount when the
ΔL 2 = −ΔR · tan θ 2 (1)
(Note that ΔR <0 in FIG. 5).
このことは、書き込み同期信号は、感光体ドラム１の変位ΔＲに伴って、走査距離ΔＬ2に相当する遅延を伴って書き込み同期検知手段２に到達することを意味している。従って、感光体ドラム１が破線２０にある場合の実際の書き出し位置は、ビーム２１を延長した破線２０との交点Ｐ1’ ではなく、変位ΔＬ1を変位ΔＬ2で相殺した位置となる。
This means that the write synchronization signal reaches the write synchronization detection means 2 with a delay corresponding to the scanning distance ΔL 2 with the displacement ΔR of the
即ち、実際の書き出し位置の変位量をΔＬとすると、
ΔＬ ＝ΔＬ1 +ΔＬ2
＝ΔＲ（ｔａｎθ1−ｔａｎθ2）
≒ ΔＲ・Δθ/ｃｏｓ2θ2 … （２）
となる。ただし、Δθ＝θ1−θ2 である。
That is, if the displacement amount of the actual writing position is ΔL,
ΔL = ΔL 1 + ΔL 2
= ΔR (tan θ 1 −tan θ 2 )
≒ ΔR ・ Δθ / cos 2 θ 2 (2)
It becomes. However, Δθ = θ 1 −θ 2 .
特に図５の例の場合は、Δθ＜０であるからΔＬ＜０となり、実際の書き出し位置は（Ｐ1）の左側に|ΔＬ|だけずれた点になることが分かる。この点は、図５では（Ｐ1）に近接しすぎるため、特に図示はしていない。 In particular, in the example of FIG. 5, since Δθ <0, ΔL <0, and it can be seen that the actual writing position is shifted to the left side of (P 1 ) by | ΔL |. This point is not particularly shown in FIG. 5 because it is too close to (P 1 ).
従って、偏心量ΔＲに対する書き出し位置変化の感度｜ΔＬ／ΔＲ｜を、設計値δより小さくするためには、
｜Δθ｜＜（ｃｏｓ２θ２）δ …（３）
であれば良いことが分かる。
Therefore, in order to make the sensitivity | ΔL / ΔR | of the writing position change with respect to the eccentricity ΔR smaller than the design value δ,
| Δθ | <(cos 2 θ 2 ) δ (3)
If it is, it will be understood.
例えば、一般的に感光体ドラム１の偏心量は大きくても１００μｍ以下のオーダーなので、前記Δθの値として、設計値δの１／１０程度に設定することで、画素の書き出しずれ量を数μｍのオーダーに抑えることが可能である。一般的にデジタル印刷物の画素サイズは４２μｍ（６００ｄｐｉ）であることを考慮すると、本方法により実用上十分な書き出し位置精度が得られることになる。
For example, since the amount of eccentricity of the
なお、このときの角度θの範囲は、（３）式により、θ2 ＝ π／４（ｒａｄ）の場合で、|Δθ|＜１／２０（ｒａｄ）となる。即ち、図４では書き出し位置Ｐ1からポリゴンミラーからの半径の１／２０相当の長さの範囲に書き出し同期検知位置Ｐ2が来るように設計すれば良いことになる。 The range of the angle θ at this time is | Δθ | <1/20 (rad) in the case of θ 2 = π / 4 (rad) according to the equation (3). That is, in FIG. 4, it is only necessary to design the write synchronization detection position P 2 to be within a range corresponding to 1/20 of the radius from the polygon mirror from the write position P 1 .
図５は、感光体ドラム１の偏心量ΔＲ＜０の場合を図示したが、ΔＲ＞０の場合も同様となる。図６にΔＲ＞０の場合の関係を示す。この場合も、感光体ドラムの偏心量が１００μｍ以下オーダーなのに対して、感光体ドラム長が数百ｍｍオーダーであることから破線２０と実線１９は、ほぼ平行と見なすことができて、先の図５で考察した関係式はすべてそのまま成立する。ただし、図６の場合には、Δθ＞０であるから、ΔL＞０となり、実際の書き出し位置は（Ｐ1）の右側にΔＬだけずれた点になることが分かる。
FIG. 5 illustrates the case where the eccentric amount ΔR <0 of the
以上のことから図４の構成で、書き出し位置にあるビーム２１に対して、（３）式の条件を満たす位置に書き出し同期検知手段２を設けることで、偏心量ΔＲに対する書き出し位置変位ΔＬの感度|ΔＬ／ΔＲ|を、設計値δより小さくすることができる。
From the above, in the configuration of FIG. 4, the writing
これと同様の考察は、図４の書き終わり同期検知手段3に関しても成立する。即ち、図４の構成で、書き終わり位置にあるビーム２４に対して、（３）式の条件を満たす位置に書き終わり同期検知手段３を設けることで、偏心量ΔＲに対する書き終わり位置変位ΔＬの感度|ΔＬ／ΔＲ|を、設計値δより小さくすることができる。
Similar considerations apply to the end-of-write synchronization detection means 3 of FIG. That is, in the configuration of FIG. 4, the writing end
図５の説明から分かるように、本発明は、書き出しタイミング（図５のＰ1書き込み）が、書き出し同期検知タイミング（図５のＰ2検知）よりも先行する場合も許容する。しかし、このことは、書き出し検知タイミングを次の書き出しタイミングの同期に利用することにすれば、特に問題にはならない。 As can be seen from the description of Figure 5, the present invention is, write timing (P 1 writes in FIG. 5), also allowable if precedes the write synchronization detection timing (P 2 detected in FIG. 5). However, this is not a problem if the write detection timing is used for the synchronization of the next write timing.
また、最大の効果を得るために、同期検知を行うためのレーザ光６を潜像形成に影響のない波長域とすることを前提としたが、本実施例の場合には、同期検出を行う感光体ドラム１の両端部付近を現像禁止領域とするか、感光材の無い領域(さらに理想的には鏡面の領域)を設けるなどの処理を施すことで、通常の潜像形成に用いるレーザを同期検知に使用することも可能である。
Further, in order to obtain the maximum effect, it is assumed that the
図７は、実施例２に係る感光体ドラム１の斜視図である。本実施例の場合は、感光体ドラム１の両端部付近に感光層６１が形成されていない鏡面加工された反射領域６２が形成され、その反射領域６２と反射領域６２の間に感光層６１が形成されている。この反射領域６２は、感光層６１が形成、支持される筒状の感光支持体の表面全周に亘って形成されている。
FIG. 7 is a perspective view of the
そして書き出し同期検知手段２ならびに書き終わり同期検知手段３は前記反射領域５２の付近に設置されて、潜像形成に用いるレーザ光７の反射領域６２での反射光を書き出し同期検知手段２ならびに書き終わり同期検知手段３でそれぞれ受光する構成になっている。従って本実施例では、同期検知専用のレーザ光６は不要である。
The writing synchronization detection means 2 and the writing end synchronization detection means 3 are installed in the vicinity of the
図８には、図２と同様の走査光学系を２組用いて走査線をつなぎ合わせることで、幅広印刷を実現する分割走査光学系の例を示す。ただし、図８の例では、ポリゴンミラー５ａ，５ｂの面数を増やし、走査光学系1つ当たりの走査幅を小さくすることで、感光体ドラム1へのレーザ光の入射角（図５の角度θ1に相当）をπ／６以下になるようにしている。この設定により、感光体ドラム１の偏心量ΔＲに対する走査線の変位感度|ΔＬ／ΔＲ|は１／２以下に抑えられる。
FIG. 8 shows an example of a divided scanning optical system that realizes wide printing by connecting scanning lines using two sets of scanning optical systems similar to those in FIG. However, in the example of FIG. 8, the incident angle of the laser beam to the photosensitive drum 1 (angle of FIG. 5) is increased by increasing the number of surfaces of the polygon mirrors 5a and 5b and reducing the scanning width per scanning optical system. (corresponding to θ 1 ) is set to be π / 6 or less. By this setting, the displacement sensitivity | ΔL / ΔR | of the scanning line with respect to the eccentric amount ΔR of the
以下、図８の詳細について説明する。ＬＤＡ４ａ，４ｂは、図２のＬＤＡ４と同じように複数のレーザ光を同時に射出する。これら複数のレーザ光は、１つは感光体ドラム１上に走査線が現像されない波長域のレーザ光６ａ，６ｂであり、他のレーザ光は感光体ドラム１上に現像可能な潜像を形成する波長域のレーザ光７ａ，７ｂである。
Details of FIG. 8 will be described below. The
これらのレーザ光に対してポリゴンミラー５ａ，５ｂは、ともに同じ矢印Ｃ，Ｃ’の方向に同期して回転することで、図８の矢印Ｂ，Ｂ’ の方向にレーザ光を走査させる。 The polygon mirrors 5a and 5b both rotate in synchronization with the directions of the same arrows C and C 'with respect to these laser beams, thereby scanning the laser beams in the directions of arrows B and B' in FIG.
図８の矢印Ｂに対応する第１の走査光学系の書き出しタイミングは、ポリゴンミラー５ａで反射されたレーザ光６ａがビーム３０の位置に来たときに、書き出し同期検知手段２がミラー３２を介して検知する信号に基づいて決定される。
The writing timing of the first scanning optical system corresponding to the arrow B in FIG. 8 is such that the writing synchronization detection means 2 passes through the
また、書き終わりタイミングは、感光体ドラム１が実線１９の位置にある場合にはレーザ光６ａがビーム３４の位置に来たとき、感光体ドラム１が破線２０の位置にある場合にはレーザ光６ａがビーム３３の位置に来たとき、の感光体ドラム１からの反射光に対する中間同期検知手段３６の検知信号に基づいて決定される。
Further, the writing end timing is such that when the
同様に、矢印Ｂ’に対応する第２走査光学系の書き出しタイミングは、感光体ドラム１が実線１９の位置にある場合にはレーザ光６ｂがビーム３８の位置に来たとき、感光体ドラム１が破線２０の位置にある場合にはレーザ光６ｂがビーム３９の位置に来たとき、の感光体ドラム１からの反射光に対する中間同期検知手段３６の検知信号に基づいて決定される。
Similarly, the writing timing of the second scanning optical system corresponding to the arrow B ′ is such that when the
また、書き終わりタイミングは、レーザ光６ｂがビーム４１の位置に来たときに、書き終わり同期検知手段３がミラー４２を介して検知した信号に基づいて決定される。
The writing end timing is determined based on a signal detected by the writing end synchronization detection means 3 via the
このようにすることで中間同期検知手段３６により、第１の走査光学系の書き終わりを検知するビーム３４と、第２の走査光学系の書き出しを検知するビーム３８が交互に検出されることになる。これらの同期タイミングに基づいて、第１の走査光学系により感光体ドラム１上に形成される第１の走査線の終端と、第２の走査光学系による感光体ドラム１上に形成される第２の走査光学系の始点が一致するよう、前記特許文献３の方法などを用いて予め校正しておくことにより、感光体ドラム１の偏心により露光面が実線１９から破線２０に変化したとしても、前記実施例１と同様の効果が得られる。
By doing so, the
即ち、偏心量ΔＲに対する走査線接合部４３の位置合わせずれ感度は、図９に示すように、（３）式の条件を満たす位置に中間同期検知手段３６を設けることで、偏心量ΔＲに対する（片側）走査線接合部ずれΔＬの感度|ΔＬ／ΔＲ|を、設計値δより小さく抑えることができる。 That is, as shown in FIG. 9, the misalignment sensitivity of the scanning line joint 43 with respect to the amount of eccentricity ΔR is (with respect to the amount of eccentricity ΔR by providing the intermediate synchronization detecting means 36 at a position that satisfies the condition of equation (3). The sensitivity | ΔL / ΔR | of the one-side scanning line junction deviation ΔL can be suppressed to be smaller than the design value δ.
このことから、例えば、δ＝１／２０、θ2 ＝ π／６（ｒａｄ）とした場合、|Δθ|＜０．０７５ （ｒａｄ）の範囲、即ち、走査線接合部４３から走査半径の７．５％以内の範囲にビーム３４およびビーム３８が収まる位置に中間同期検知手段３６を設けることで、（両側）走査線接合部ずれ量（２ΔＬ）が、偏心量ΔＲの１０％以内に抑えられることになる。
From this, for example, when δ = 1/20 and θ 2 = π / 6 (rad), a range of | Δθ | <0.075 (rad), that is, a scanning radius of 7 from the
従って、感光体ドラム１の偏心量がΔＲ＜１００（μｍ）の画像形成装置では、前記設定により走査線接合部ずれ量を１０（μｍ）即ち、６００ｄｐｉ換算の１／４画素より小さく抑えられることになる。
Therefore, in the image forming apparatus in which the eccentric amount of the
以上、実施例３では走査線を複数の走査光学系で分割したことで、各走査光学系を構成するｆ−θレンズ系１１ａ，１１ｂやミラー１２ａ，１２ｂ等を、先の単一の走査光学系を用いる図４のｆ−θレンズ系１１やミラー１２よりも小さくできるため、比較的安価に収差や歪みを抑えた光学系が得られる利点がある。特に通常用紙幅用の量産機種のものを流用することで、量産効果によるコスト低減も可能となる。
As described above, in the third embodiment, the scanning lines are divided by the plurality of scanning optical systems, so that the f-
図１０は実施例４に係る走査光学系におけるレーザ光の走査位置の関係を示す図である。本実施例で前記実施例３と相違する点は、ミラー３２，４２を用いないで感光体ドラム１の両端部付近に書き出し同期検知手段２と書き終わり同期検知手段３とを設置した点である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between laser beam scanning positions in the scanning optical system according to the fourth embodiment. This embodiment is different from the third embodiment in that the writing
従って、図１０の矢印Ｂに対応する第１の走査光学系の書き出しタイミングは、感光体ドラム１が実線１９の位置にある場合にはポリゴンミラー５ａで反射されたレーザ光６ａがビーム３０ａの位置に来たとき、感光体ドラム１が破線２０の位置にある場合にはレーザ光６ａがビーム３０ｂの位置に来たとき、の感光体ドラム１からの反射光に対する書き出し同期検知手段２の検知信号に基づいて決定される。
Therefore, the writing timing of the first scanning optical system corresponding to the arrow B in FIG. 10 is that the
また、矢印Ｂ’に対応する第２走査光学系の書き終わりタイミングは、感光体ドラム１が実線１９の位置にある場合にはレーザ光６ｂがビーム４１ａの位置に来たとき、感光体ドラム１が破線２０の位置にある場合にはレーザ光６ｂがビーム４１ｂの位置に来たとき、の感光体ドラム１からの反射光に対する書き終わり同期検知手段３の検知信号に基づいて決定される。
The writing end timing of the second scanning optical system corresponding to the arrow B ′ is such that when the
なお中間同期検知手段３６の機能などは前記実施例３と同様であるので、それらの説明は省略する。
The function of the intermediate
本実施例では、例えば図２に示すようにほぼ全長にわたって感光層を形成した感光体ドラム１を用いることもできるし、また例えば図７に示すように両端部に鏡面加工した反射領域６２を有する感光体ドラム1を用いることもできる。前者の場合は波長の異なるレーザ光６，７を使用する必要があり、後者の場合はレーザ光７のみでよい。
In the present embodiment, for example, a
前記実施例１〜４ではドラム形状の感光体を備えた画像形成装置の場合について説明をしたが、図１１に示すように感光体がベルト形状である画像形成装置にも本発明は適用可能である。 In the first to fourth embodiments, the case of an image forming apparatus provided with a drum-shaped photoconductor has been described. However, the present invention can also be applied to an image forming apparatus having a belt-shaped photoconductor as shown in FIG. is there.
図１１の構成では、感光体ベルト４５はローラ４６，４８およびテンションローラ４７によって支持され、矢印Ａ方向に回転駆動される以外の構成は図２と同様である。このとき走査線８，９に対する感光体ベルト４５の面外変位は、ローラ４６とローラ４８の両方の影響を受けて複雑に変化することになるが、このような場合にも感光体ベルト４５からのレーザ光６の反射光を同期検知に用いることで、同様の効果を得ることができる。
In the configuration of FIG. 11, the
本発明は、レーザプリンタやレーザ複写機などのポリゴンミラーを用いた走査型の電子写真方式で、特に幅広用紙に対応した画像形成装置のレジストレーション低減に有効である。 The present invention is a scanning type electrophotographic system using a polygon mirror such as a laser printer or a laser copying machine, and is particularly effective in reducing registration of an image forming apparatus compatible with wide paper.
１…感光体ドラム、２…書き出し同期検知手段、３…書き終わり同期検知手段、４…ＬＤＡ、５…ポリゴンミラー、６…レーザ光、７…レーザ光、８…走査線、９…走査線、１０…露光制御装置、１１ａ，１１ｂ…レンズ、１２ａ，１２ｂ…ミラー、１９…感光体ドラムの位置（実線）、２０…感光体ドラムの位置（破線）、２１…書き出し位置のビーム、２２…ビーム、２３…ビーム、２４…書き終わり位置のビーム、３２…ミラー、３６…中間同期検知手段、４２…ミラー、４３…走査線接続部、４５…感光体ベルト、４６…ローラ、４７…テンションローラ、４８…ローラ、５１…クリーニングローラ、５２…帯電器、５３…レーザユニット、５４…現像ローラ、５５…転写ローラ、５６…定着器、５７…給紙スタッカ、５８…排紙スタッカ、５９…連続紙、６１…感光層、６２…反射領域。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
その感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記感光体上に複数本のレーザ光を走査させる第１の走査光学系ならびに第２の走査光学系を有し、それぞれの走査光学系により前記感光層上に形成される走査線が走査線連結部で連結されるように前記第１の走査光学系ならびに第２の走査光学系が配置された走査光学系と、
前記感光体上に形成された走査線からなる静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
前記感光体上のトナー像を被記録媒体上に転写する転写手段と、
その転写されたトナー像を前記被記録媒体上に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
前記複数本のレーザ光は、少なくとも１つは前記感光層に現像可能な電位変化を誘起しない波長を有する第１のレーザ光であり、その他は前記感光層に現像可能な電位変化を誘起する波長を有する第２のレーザ光であり、
前記走査線連結部の付近に、前記第１のレーザ光による前記感光層からの反射光を検知する中間同期検知手段を設置したことを特徴とする画像形成装置。 A photoreceptor having a photosensitive layer whose surface potential is changed by exposure in a specific wavelength range;
Charging means for charging the surface of the photoreceptor;
The first scanning optical system and the second scanning optical system for scanning a plurality of laser beams on the photosensitive member, and the scanning lines formed on the photosensitive layer by the respective scanning optical systems are connected to the scanning lines. A scanning optical system in which the first scanning optical system and the second scanning optical system are arranged so as to be connected at a unit;
Developing means for forming a toner image by attaching toner to an electrostatic latent image formed of scanning lines formed on the photoreceptor;
Transfer means for transferring the toner image on the photoreceptor onto a recording medium;
In an image forming apparatus comprising fixing means for fixing the transferred toner image on the recording medium,
At least one of the plurality of laser beams is a first laser beam having a wavelength that does not induce a developable potential change in the photosensitive layer, and the other is a wavelength that induces a developable potential change in the photosensitive layer. A second laser beam having
An image forming apparatus , comprising: an intermediate synchronization detecting means for detecting reflected light from the photosensitive layer by the first laser light in the vicinity of the scanning line connecting portion .
前記中間同期検知手段の検知信号に基づいて、前記第１の走査光学系に対しては書き終わりの同期タイミングを決定し、前記第２の走査光学系に対しては書き出しの同期タイミングを決定することを特徴とする画像形成装置。 In the image forming apparatus according to claim 1,
Based on the detection signal of the intermediate synchronization detection means, the write end synchronization timing is determined for the first scanning optical system, and the write synchronization timing is determined for the second scanning optical system. An image forming apparatus.
その感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記感光体上に複数本のレーザ光を走査させる第１の走査光学系ならびに第２の走査光学系を有し、それぞれの走査光学系により前記感光層上に形成される走査線が走査線連結部で連結されるように前記第１の走査光学系ならびに第２の走査光学系が配置された走査光学系と、
前記感光体上に形成された走査線からなる静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
前記感光体上のトナー像を被記録媒体上に転写する転写手段と、
その転写されたトナー像を前記被記録媒体上に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
前記複数本のレーザ光は、少なくとも１つは前記感光層に現像可能な電位変化を誘起しない波長を有する第１のレーザ光であり、その他は前記感光層に現像可能な電位変化を誘起する波長を有する第２のレーザ光であり、
前記感光体の一方の端部付近に設置され、前記第１のレーザ光による前記感光層からの反射光を検知して、その検知信号に基づいて前記第１の走査光学系における露光信号の書き出しタイミングを決定する第１の走査光学系の書き出し同期検知手段と、
前記走査線連結部の付近に設置され、前記第１のレーザ光による前記感光層からの反射光を検知して、その検知信号に基づいて前記第１の走査光学系に対しては書き終わりの同期タイミングを決定し、前記第２の走査光学系に対しては書き出しの同期タイミングを決定する中間同期検知手段と、
前記感光体の他方の端部付近に設置され、前記第１のレーザ光による前記感光層からの反射光を検知して、その検知信号に基づいて前記第２の走査光学系における露光信号の書き終わりタイミングを決定する第２の走査光学系の書き終わり同期検知手段とを有していることを特徴とする画像形成装置。 A photoreceptor having a photosensitive layer whose surface potential is changed by exposure in a specific wavelength range;
Charging means for charging the surface of the photoreceptor;
The first scanning optical system and the second scanning optical system for scanning a plurality of laser beams on the photosensitive member, and the scanning lines formed on the photosensitive layer by the respective scanning optical systems are connected to the scanning lines. A scanning optical system in which the first scanning optical system and the second scanning optical system are arranged so as to be connected at a unit;
Developing means for forming a toner image by attaching toner to an electrostatic latent image formed of scanning lines formed on the photoreceptor;
Transfer means for transferring the toner image on the photoreceptor onto a recording medium;
In an image forming apparatus comprising fixing means for fixing the transferred toner image on the recording medium,
At least one of the plurality of laser beams is a first laser beam having a wavelength that does not induce a developable potential change in the photosensitive layer, and the other is a wavelength that induces a developable potential change in the photosensitive layer. A second laser beam having
Installed in the vicinity of one end of the photosensitive member, detects reflected light from the photosensitive layer by the first laser light, and writes an exposure signal in the first scanning optical system based on the detection signal Writing synchronization detection means of the first scanning optical system for determining timing;
Installed in the vicinity of the scanning line connecting portion, the reflected light from the photosensitive layer by the first laser light is detected, and writing to the first scanning optical system is completed based on the detection signal. Intermediate synchronization detecting means for determining a synchronization timing and determining a synchronization timing for writing out to the second scanning optical system;
It is installed near the other end of the photoconductor, detects reflected light from the photosensitive layer by the first laser beam, and writes an exposure signal in the second scanning optical system based on the detection signal. An image forming apparatus comprising: a second scanning optical system writing end synchronization detecting means for determining an end timing .
前記感光体に対する前記レーザ光の走査面内で、
前記レーザ光が前記感光体の法線となす角度であって、前記レーザ光が前記感光体の一方の端部から他方の端部まで走査される期間における最大の角度をθ(ラジアン)、
前記中間同期検知手段の検出する前記反射光のなす角度をθ’(ラジアン)とするとき、
θ’は|θ−θ’|＜（ｃｏｓ 2 θ）／１０
の範囲であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
In the scanning plane of the laser beam with respect to the photoconductor,
The angle between the laser beam and the normal line of the photoconductor, and the maximum angle in a period during which the laser beam is scanned from one end of the photoconductor to the other end θ (radian),
When the angle formed by the reflected light detected by the intermediate synchronization detection means is θ ′ (radian),
θ ′ is | θ−θ ′ | <(cos 2 θ) / 10.
An image forming apparatus characterized by being in the range .
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