JP5458827B2 - ビームピッチ調整方法、光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
このような画像形成装置のうち、例えば特許文献1(特開2002−341273号公報)等に示されるタンデム方式による多色画像形成装置においては、各色に対応した感光体ドラムを転写体の搬送方向に沿って配列し、各色の画像形成ステーションで形成したトナー像を、転写体で搬送される記録媒体に重ね合わせて転写することでカラー画像を形成しており、1パスでカラー画像が形成できるので高速化が可能である。
この光学系で副走査ピッチを1μmの分解能で調整しようとすると、
tan−1(0.001/1.6)=0.035°=2.1’
となり、組みつけによる調整では不可能であった。
(1)2次元センサのγ方向のずれによりピッチにずれが生じる、
(2)副走査方向の隣接するビームピッチを調整しても総合(最遠)のビームピッチが合わなくなる、
という問題がある。
さらに、2次元センサのX方向を走査線と合わせてピッチ調整を行っても、像高により走査線の傾きがあり、調整ピッチが像高によりばらついてしまうという問題点があった。
本発明の第1の解決手段は、複数の発光部を持つ光源からの光ビームを偏向手段により走査し、被走査面上に結像光学系により結像する光走査装置のビームピッチ調整方法であって、少なくとも前記被走査面上と光学的に同位置に配置した2次元センサと、前記2次元センサ内の主走査方向の少なくとも2点で光源を発光させる手段と、前記2次元センサに入射したビームスポットの位置を算出する手段と、前記2次元センサを光軸方向を中心に回転させる手段とを備え、走査線が前記2次元センサの水平方向と合うように、前記光ビームの点灯タイミングを変えて前記2次元センサ内での主走査方向の少なくとも2点間のビームスポット検出位置を測定し、前記ビームスポット検出位置の副走査方向の座標が少なくとも2点で略同等となるように前記2次元センサを回転調整するステップを備え、
前記2次元センサでモニタすることにより前記発光部間の副走査方向のビームピッチを測定し、前記発光部間のビームピッチを調整することを特徴とする(請求項1)。
少なくとも前記被走査面上と光学的に同位置に配置した2次元センサと、前記2次元センサ内の主走査方向の少なくとも2点で光源を発光させる手段と、前記2次元センサに入射したビームスポットの位置を算出する手段と、前記2次元センサを光軸方向を中心に回転させる手段とを備え、走査線が前記2次元センサの水平方向と合うように、前記光ビームの点灯タイミングを変えて前記2次元センサ内での主走査方向の少なくとも2点間のビームスポット検出位置を測定し、前記ビームスポット検出位置の副走査方向の座標が少なくとも2点で略同等となるように前記2次元センサを回転調整するステップを備え、前記2次元センサでモニタすることにより前記発光部間の副走査方向のビームピッチを測定し、前記発光部間のビームピッチを調整するビームピッチ調整方法を用いるとともに、
前記光源ユニットを光軸方向を中心にして回転する手段と、副走査方向の光学倍率を可変する手段とを備え、副走査ビームピッチが所定のピッチになっているかを判定し、該判定結果が否の場合に前記光源ユニットを回転することにより隣接する前記発光部間の副走査方向のビームピッチを調整し、さらに副走査方向の光学倍率を可変し、最も離れている前記発光部間の副走査方向のビームピッチを調整することを特徴とする(請求項2)。
また、本発明の第6の解決手段は、画像形成装置であって、第4の解決手段の光走査装置を備え、該光走査装置により複数の像担持体上に静電潜像を形成するとともに、該静電潜像を像担持体毎に異なる色のトナーで現像し、各像担持体上に形成されたトナー像を、転写体上に担持さたシート状記録媒体、または中間転写体に、順次重ねて転写することにより、カラー画像を得ることを特徴とする(請求項6)。
光源ユニット104を構成する複数の発光部を持つ光源(例えば2次元アレイ素子(面発光型半導体レーザアレイ:VCSEL)からなる光源)101から発光された光ビームはカップリングレンズ102、アパーチャ103を通して出射され、ズームレンズ105、シリンドリカルレンズ106を通して偏向手段である光偏向器(図示の例では2段のポリゴンミラー)107により一括走査される。この走査ビームは走査レンズ108a、108b、折り返しミラー109a〜109cなどの結像光学系を通して被走査面110上にビームスポットの像を結ばせる。通常、被走査面110とは感光体であるが、本実施例ではビームピッチ調整のモニタとして、被走査面上と光学的に同位置に2次元センサ(CCD、CMOSセンサなど)112a〜112cを配置している。2次元センサ112a〜112cは、図示しないステージなどにより移動が可能となっている。図1では3台の2次元センサ112a〜112cが配置されているが、ステージに乗せた1台の2次元センサを走査の方向(主走査方向)に移動させるようにしても良い。なお、本実施例では副走査方向(被走査面上の主走査方向に直交する方向)の光学倍率を調整する手段としてズームレンズ105を使っているが、例えば、プリズムなどを使っても良い。
まず、2次元センサ112の水平方向を光ビームの主走査方向の走査線と一致させる(S1)。光学倍率が主・副走査方向で異なる場合、2次元センサ112の光軸を中心とした回転(γ回転)により、副走査ピッチが変わってくるために、この調整を行う。調整方法を図4をもとに説明する。
図4に示すように、任意チャンネルの発光部の点灯を2次元センサ112の左右両端の2点で行い、それら両端の位置で検出した副走査方向の座標(図4中のY座標)が略同じくなるように2次元センサ112をγ回転させて調整する。
もし、所定のピッチになっていないようなら光源ユニット104をγ回転させる(S4)。このように、S2からS4を繰り返して、ch2とch3の副走査ビームピッチp2−3を所定のピッチに合わせる。
p2−3が所定のピッチになったら、副走査方向で一番離れているチャンネルch1とch9の副走査ビームピッチp1−9を、前記ch2、ch3のピッチと同様の方法で測定する(S5)。
p1−9≠8×p2−3
であり、各チャンネル間のビームピッチが揃わなくなる。
そこで、ch1とch9の副走査ビームピッチp1−9が所定のピッチとなっているかを判定する(S6)。もし、所定のピッチになっていないようなら、ズームレンズ105で倍率調整を行う(S7)。そして、S3に戻り、再度隣接チャンネルのピッチの調整を行う。もし、S6において所定のピッチになっている場合にはピッチ調整を終了する。
このようなピッチ調整を行った時、一般的に走査線111には図7に示すような曲がりが発生するので、ピッチ調整した主走査方向の位置(像高)と他の像高ではビームピッチが異なる。このため、ピッチを各像高において平準化する必要がある。
P’=P(cosθ1+cosθ 0 +cosθ 2 )/3
その時、像高a1、a0、a2と、走査線ピッチP1、P0、P2が、それぞれ、
P1= P’/cosθ1
P0= P’/cosθ0
P2= P’/cosθ2
となる。
図5において、正方形の方眼を有する領域は2次元センサの画面(受光領域)であり、紙面の左右方向(X方向)は光ビームの主走査方向、紙面の上下方向(Y方向)は副走査方向である。
まず、2次元センサ112の画面左端で光ビームのY方向(副走査方向)の位置Y1を測定する。つぎに、光ビームの発光タイミングを変えずに光ビームを2次元センサ112の右端にΔX移動させて光ビームのY方向の位置Y2を測定する。図6のS1で走査線111は2次元センサ112の水平方向に合わせてあるはずであるから、走査線の傾きθは次式のように表される。
θ=tan−1((Y2−Y1)/ΔX)
そして本実施例の光走査装置100では、以上のようなビームピッチ調整方法でピッチ調整をしたことにより、像高間による極端なピッチ差をなくして安定した画像を得ることができる。
図8は、本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図であり、レーザプリンタの一構成例を示している。
このレーザプリンタは、光走査装置100、像担持体である感光体ドラム130、帯電装置(帯電チャージャ、帯電ローラ等)131、現像ローラ132aを有する現像装置132、転写装置(転写チャージャ、転写ローラ等)133、除電ユニット134、クリーニング装置(クリーニングブレード等)135、トナーカートリッジ136、給紙コロ137、給紙トレイ138、レジストローラ対139、定着装置(定着ローラ対等)141、排紙ローラ142、及び排紙トレイ143などを備えている。
帯電装置131は、感光体ドラム130の表面を均一に帯電させる。
光走査装置100は、帯電装置131で帯電された感光体ドラム130の表面に、上位装置(例えばパーソナルコンピュータ等)からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム130の表面では、画像情報に対応した静電潜像が感光体ドラム130の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム130の回転に伴って現像ローラ132aの方向に移動する。なお、光走査装置100の構成やビームピッチ調整方法は前述した通りである。
現像装置132の現像ローラ132aは、感光体ドラム130の表面に形成された静電潜像にトナーカートリッジ136から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像(以下では、便宜上「トナー像」とも言う)は、感光体ドラム130の回転に伴って転写装置133の方向に移動する。
この定着装置141では、定着ローラ対(加熱ローラと加圧ローラ)により熱と圧力とが記録紙140に加えられ、これによってトナー像が記録紙140上に定着される。ここでトナー像が定着された記録紙140は、排紙ローラ142を介して排紙トレイ143に送られ、排紙トレイ143上に順次スタックされる。
クリーニング装置135は、感光体ドラム130の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。なお、除去された残留トナーは、図示しないリサイクル機構により現像装置132に戻され、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム130の表面は、帯電装置131の位置に戻り、次の画像形成工程の待機状態となる。
このタンデム型のカラープリンタは、ブラック(K)用の感光体ドラム130K、帯電装置131K、現像装置132K、転写装置133K、及びクリーニング装置135Kと、シアン(C)用の感光体ドラム130C、帯電装置131C、現像装置132C、転写装置133C、及びクリーニング装置135Cと、マゼンダ(M)用の感光体ドラム130M、帯電装置131M、現像装置132M、転写装置133M、及びクリーニング装置135Mと、イエロー(Y)用の感光体ドラム130Y、帯電装置131Y、現像装置132Y、転写装置133Y、及びクリーニング装置135Yと、光走査装置1000と、複数のローラ151a,151bに張架された転写ベルト150と、シート状の記録媒体(記録紙)を収納する給紙トレイ161と、給紙・搬送手段(給紙コロ162、分離ローラ163、搬送ローラ164,165、レジストローラ対166)と、定着装置(定着ローラ対等)167などを備えている。
そして、ブラック用の発光部からの光はブラック用の走査結像光学系を介して感光体ドラム130Kに照射され、シアン用の発光部からの光はシアン用の走査結像光学系を介して感光体ドラム130Cに照射され、マゼンダ用の発光部からの光はマゼンダ用の走査結像光学系を介して感光体ドラム130Mに照射され、イエロー用の発光部からの光はイエロー用の走査結像光学系を介して感光体ドラム130Yに照射されるようになっている。
なお、各色毎に図1に示すような光走査装置1000を備える構成としても良い。
また、図9の例では、各感光体ドラム130K、130C、130M、130Yに形成された各色のトナー像を記録紙161に直接転写する構成としたが、転写ベルト150を中間転写体(中間転写ベルト)として、各感光体ドラム130K、130C、130M、130Yに形成された各色のトナー像を、一旦、中間転写ベルト上に重ね合わせて一次転写してカラートナー像を形成した後、中間転写ベルト上のカラートナー像を記録紙に二次転写する構成としても良い。
101:光源
102:カップリングレンズ
103:アパーチャ
104:光源ユニット
105:ズームレンズ
106:シリンドリカルレンズ
107:光偏向器(ポリゴンミラー)
108a,108b:走査レンズ
109a,109b,109c:折り返しミラー
110:被走査面
111:走査線
112(112a,112b,112c):2次元センサ
130、130K、130C、130M、130Y:感光体ドラム(像担持体)
131、131K、131C、131M、131Y:帯電装置
132、132K、132C、132M、132Y:現像装置
133、133K、133C、133M、133Y:転写装置
134:除電ユニット
135、135K、135C、135M、135Y:クリーニング装置
136:トナーカートリッジ
137、162:給紙コロ
138、160:給紙トレイ
139、166:レジストローラ対
141、167:定着装置
142:排紙ローラ
143:排紙トレイ
150:転写ベルト
Claims (6)
- 複数の発光部を持つ光源からの光ビームを偏向手段により走査し、被走査面上に結像光学系により結像する光走査装置のビームピッチ調整方法であって、
少なくとも前記被走査面上と光学的に同位置に配置した2次元センサと、前記2次元センサ内の主走査方向の少なくとも2点で光源を発光させる手段と、前記2次元センサに入射したビームスポットの位置を算出する手段と、前記2次元センサを光軸方向を中心に回転させる手段とを備え、走査線が前記2次元センサの水平方向と合うように、前記光ビームの点灯タイミングを変えて前記2次元センサ内での主走査方向の少なくとも2点間のビームスポット検出位置を測定し、前記ビームスポット検出位置の副走査方向の座標が少なくとも2点で略同等となるように前記2次元センサを回転調整するステップを備え、
前記2次元センサでモニタすることにより前記発光部間の副走査方向のビームピッチを測定し、前記発光部間のビームピッチを調整することを特徴とするビームピッチ調整方法。 - 2次元配列された複数の発光部を持つ光源を有する光源ユニットからの光ビームを偏向手段により走査し、被走査面上に結像光学系により結像する光走査装置のビームピッチ調整方法において、
少なくとも前記被走査面上と光学的に同位置に配置した2次元センサと、前記2次元センサ内の主走査方向の少なくとも2点で光源を発光させる手段と、前記2次元センサに入射したビームスポットの位置を算出する手段と、前記2次元センサを光軸方向を中心に回転させる手段とを備え、走査線が前記2次元センサの水平方向と合うように、前記光ビームの点灯タイミングを変えて前記2次元センサ内での主走査方向の少なくとも2点間のビームスポット検出位置を測定し、前記ビームスポット検出位置の副走査方向の座標が少なくとも2点で略同等となるように前記2次元センサを回転調整するステップを備え、前記2次元センサでモニタすることにより前記発光部間の副走査方向のビームピッチを測定し、前記発光部間のビームピッチを調整するビームピッチ調整方法を用いるとともに、
前記光源ユニットを光軸方向を中心にして回転する手段と、副走査方向の光学倍率を可変する手段とを備え、副走査方向のビームピッチが所定のピッチになっているかを判定し、該判定結果が否の場合に前記光源ユニットを回転することにより隣接する発光部間の副走査方向のビームピッチを調整し、さらに副走査方向の光学倍率を可変し、最も離れている発光部間の副走査方向のビームピッチを調整することを特徴とするビームピッチ調整方法。 - 請求項1または請求項2に記載のビームピッチ調整方法において、
複数像高で前記2次元センサを主走査方向に移動させて、走査線の像高での傾きを算出する手段を備え、各像高の走査線傾きによる、像高間の副走査方向のビームピッチばらつきが最小となるような本来の副走査方向のビームピッチと前記走査線での傾きから算定した各像高における副走査方向のビームピッチの平均値としての狙い値にピッチ調整することを特徴とするビームピッチ調整方法。 - 複数の光源からの光ビームを偏向手段により走査し、被走査面上に結像光学系により結像する光走査装置において、
請求項1乃至3のうちの何れか一つに記載のビームピッチ調整方法でピッチ調整をしたことを特徴とする光走査装置。 - 請求項4に記載の光走査装置を備え、該光走査装置により像担持体上に静電潜像を形成するとともに、該静電潜像をトナーで現像し、シート状記録媒体に転写することにより画像を得ることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項4に記載の光走査装置を備え、該光走査装置により複数の像担持体上に静電潜像を形成するとともに、該静電潜像を像担持体毎に異なる色のトナーで現像し、各像担持体上に形成されたトナー像を、転写体上に担持さたシート状記録媒体、または中間転写体に、順次重ねて転写することにより、カラー画像を得ることを特徴とする画像形成装置。
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