JP4470396B2

JP4470396B2 - Light beam scanning apparatus and image forming apparatus

Info

Publication number: JP4470396B2
Application number: JP2003171974A
Authority: JP
Inventors: 裕士小野; 秀樹樫村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: JP2005010268A

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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light beam scanning apparatus and an image forming apparatus. In particular, the present invention is used in a tandem type full-color image forming apparatus, and a plurality of light beams emitted from a single light source unit are subjected to a plurality of photosensitive elements by a single deflector. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light beam scanning device that scans a body by time division and an image forming apparatus including the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electrophotographic color printers and color copiers have been widely used. In order to form a full-color image at high speed, image forming units having charging, exposure, development, and transfer functions are arranged in parallel for four colors, and yellow, magenta, cyan, and black image formation is performed in one pass. Tandem-type full-color image forming apparatuses have been proposed.
[0003]
Since this tandem full-color image forming apparatus includes four image forming units in parallel, the apparatus tends to increase in size. Therefore, in order to be able to be installed in a general office, the device is reduced in size and cost. Are superimposed.
[0004]
As an improvement related to the light beam scanning device configured in the image forming unit, there has been proposed a device that unifies light beam scanning devices conventionally provided in the number of image forming units (number of colors) (for example, patents). Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).
[0005]
FIG. 15 is a diagram of a light beam scanning device described in Patent Document 1. In FIG. In the technique described in Patent Document 1, a laser array 200 that emits a plurality of light beams, a polygon mirror 202 that deflects the light beams from the laser array 200 in common, and a plurality of deflected light beams A beam separation unit 212 for separating the photosensitive members 204 to 210 is provided. Thus, a plurality of image forming units can be exposed with a single light beam scanning device.
[0006]
FIG. 16 is a diagram of a light beam scanning device described in Patent Document 2. In the technique described in Patent Document 2, the light beam is displaced in a direction orthogonal to the scanning direction by switching the reflecting surfaces by individually changing the inclination angles of the reflecting surfaces with respect to the rotation axis of the polygon mirror 220. The plurality of photoconductors 222 to 228 are scanned. Also by this, a plurality of image forming units can be exposed with a single light beam scanning device as described above.
[0007]
Further, FIG. 17 is a diagram of a light beam scanning device described in Patent Document 3. In the technique described in Patent Document 3, the deflecting direction is changed to the sub-scanning direction by a rotary polygon mirror 250 having a reflecting surface that is an integral multiple of the number of photoconductors and having a different angle of reflecting surface according to the photoconductor to be exposed. A plurality of photoconductors are scanned with one laser. Also by this, a plurality of image forming units can be exposed with a single light beam scanning device as described above.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 06-286226 (first page, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2000-2846 A (first page, FIG. 1)
[Patent Document 3]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-221437 (first page, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional light beam scanning device, the number of light sources or the number of reflecting surfaces of the deflector is divided and used by the number of photosensitive members, so the speed of scanning each photosensitive member has to be reduced. There is a problem.
[0010]
With respect to this problem, the technique described in Patent Document 1 using a multi-spot light source describes that the number of light sources is eight. However, only two light beams can be assigned to each photoconductor, and there is a limit to high speed and high resolution.
[0011]
Further, in the techniques described in Patent Document 2 and Patent Document 3 that use a polygon mirror having an inclined reflecting surface, a plurality of reflecting surfaces having the same inclination angle are provided to the same photoconductor per rotation of the deflector. Increasing the number of scans is described. However, this also has only two light beams allocated to one photoconductor, and there is a limit to high speed and high resolution. Furthermore, since the position of the polygon mirror that reflects the incident beam gradually changes due to rotation, the reflecting surface needs to have a certain width, and increasing the number of surfaces increases the diameter of the polygon mirror. As a result, the load on the drive motor is increased, and there is a risk of causing two-time adverse effects such as an increase in power consumption, an increase in start-up time, and a decrease in reliability.
[0012]
In addition, the techniques described in Patent Documents 1 to 3 are both applied to a color image forming apparatus, but are not described regarding control and maintenance of color image quality.
[0013]
In the tandem image forming apparatus, four image forming units for yellow, magenta, cyan, and black are arranged in parallel. That is, since the charging device, the photosensitive member, and the developing device are individually used for each image forming color, it is necessary to consider the variation of each image forming unit. Further, in the transfer process, the developed images are superposed one after another for multiple transfer, so transferability varies depending on the transfer order of the image forming unit. For this reason, control of the image forming process is indispensable in order to reproduce a desired image with a desired color and stabilize the color reproduction.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problem. A single light source and a single deflector can be used to scan and expose a plurality of photoconductors at a high speed and with a high resolution with a stable light beam. An object of the present invention is to provide a possible light beam scanning device and an image forming apparatus including the same.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a light beam scanning apparatus for scanning and exposing a plurality of photosensitive members with a light beam, two A light source unit comprising a surface emitting laser having a plurality of light emitting points arranged in a dimensional shape and emitting a plurality of light beams, and a plurality of photoconductors by switching the optical paths of the plurality of light beams in a time-sharing manner Deflectors for scanning exposure with a plurality of light beams respectively, and a plurality of light beams of the light source unit each Adjusting means for adjusting each of the light amounts so as to become a predetermined reference light amount; and each Each photoconductor was formed by exposing it to a plurality of light beams each having an adjusted amount of light. each Test patch On the basis of the The light quantity required for density adjustment is calculated, and setting means for individually setting the light quantity for each photoconductor so as to obtain the calculated light quantity is provided in one optical path among the optical paths leading to the plurality of photoconductors. A synchronization detection sensor for detecting synchronization, two Dimensional array said Luminous point Of which deflection In a direction perpendicular to the scanning direction In the corresponding direction A feature is that a set of light emitting points arranged in a straight line is simultaneously turned on to perform synchronous detection, and a delay amount of the lighting timing of light emitting points not used for detection can be set.
[0016]
According to the first aspect of the present invention, the light source unit emits a plurality of light beams from a plurality of light emitting points. The light source unit is composed of a surface emitting laser in which light emitting points are arranged two-dimensionally.
[0017]
The deflector switches the optical paths of the plurality of light beams emitted from the light source unit in a time-sharing manner, and scans and exposes the plurality of photosensitive members with the plurality of light beams, respectively. That is, the plurality of photoconductors are scanned and exposed by the plurality of light beams in a time division manner by switching the optical paths of the plurality of light beams by the deflector. Accordingly, since each photoconductor can be scanned and exposed using a plurality of light beams, scanning exposure can be performed at high speed and with high resolution. For example, as the deflector, a two-dimensional scanning mirror or a polygon mirror having a different inclination angle of the reflecting surface can be applied.
[0018]
The adjusting means is a plurality of light beams of the light source unit. each Each of the light amounts is adjusted so as to be a predetermined light amount. This makes it possible to make the light beam quantities emitted from the light emitting points of the light source unit uniform.
[0019]
In the setting means, the adjusting means each Each photoconductor was formed by exposing it to a plurality of light beams each having an adjusted amount of light. each Test patch On the basis of the The amount of light required for density adjustment is calculated, and the amount of light for each photoconductor is individually set so that the calculated amount of light is obtained. As a result, the exposure amount for each photoconductor can be individually optimized, so that stable scanning exposure can be performed.
[0020]
The setting means can individually set the exposure amount for each photoconductor by changing the output of the light emitting point of the light source unit or the lighting time of the light emitting point, as in the second aspect of the invention.
[0021]
On the other hand, as described above, the deflector can apply a two-dimensional scanning mirror or a polygon mirror having a different inclination angle of the reflecting surface, as in the invention according to claim 3, It can vibrate in the direction of switching the optical path and the scanning direction of scanning exposure. When a two-dimensional scanning mirror is applied, high-speed and high-resolution scanning exposure can be performed by setting the light emitting point of the light source unit to at least 16 or more.
[0022]

Claims

4 When the polygon mirror having the same number of reflecting surfaces as the photosensitive member and having a plurality of reflecting surfaces with different inclination angles with respect to the rotation axis of the deflector is used, at least the light emitting point of the light source unit is set. By setting it to 24 or more, high-speed and high-resolution scanning exposure can be performed.
[0023]
The invention described in claim 1 is provided with a synchronization detection sensor for detecting the synchronization of the light beam in one of the optical paths to the plurality of photoconductors. two Dimensional array Luminous point In the direction perpendicular to the scanning direction by the deflector In the corresponding direction A set of light emitting points arranged in a straight line is simultaneously turned on to perform synchronous detection, and it is possible to set a delay amount of the lighting timing of light emitting points that are not used for detection. That is, since a plurality of photoconductors are scanned by the same deflector, synchronization detection is provided only in a single optical path. Also, two Among the light emitting points arranged in a dimension, in the direction perpendicular to the scanning direction by the deflector In the corresponding direction Synchronous detection is performed by simultaneously lighting the arranged light emitting point groups having the same scanning timing by the deflector. As a result, it is possible to average the influence of errors such as the mounting inclination of the light source unit and to avoid insufficient exposure at the synchronization detection sensor. The light beam that is not subjected to synchronization detection is turned on by setting a delay amount by a predetermined value obtained by multiplying the light emitting point interval with the synchronization detection beam in the main scanning direction by the optical system magnification in the main scanning direction. It is possible to set the dot position of the light beam that is not used for detection.
[0024]

Claim

5 The invention described in claim 1 to claim 1 4 The light beam scanning device according to any one of the above is provided, and a color image is formed by scanning exposure of the photosensitive member by the light beam scanning device.
[0025]

Claim

5 According to the invention described in claim 1, claims 1 to 4 Using the light beam scanning device according to any one of the above, for example, by performing scanning exposure of a photoreceptor corresponding to yellow, magenta, cyan, and black, scanning exposure at high speed and high resolution is possible, Image formation can be performed by stable scanning exposure.
[0026]
In addition, you may make it further provide a density | concentration detection means like invention of Claim 6. That is, at a predetermined timing by the density detection means each Formed a test patch each By detecting the density of the test patch, and the setting unit individually sets the exposure amount for each of the plurality of photoconductors based on the detected density information, it is possible to perform density adjustment in consideration of variation for each color.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 1 is a sectional view showing a light beam scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0029]
The light beam scanning apparatus 10 according to this embodiment includes a photoconductor 12 (yellow photoconductor 12Y, magenta photoconductor 12M, cyan photoconductor 12C) provided corresponding to each color of yellow, magenta, cyan, and black. The black photosensitive member 12K) is scanned with a light beam. The light beam scanning device 10 scans the light beam in the direction of the rotation axis of the photoconductor 112 to perform main scanning, and the photoconductor 12 rotates to perform sub-scanning. As a result, a latent image is formed on the photoreceptor 12.
[0030]
A plurality of light beams emitted from a light source unit, which will be described later, enter the deflector 14, and the light beams are deflected in the main scanning direction by the deflector 14. Further, the deflector 14 changes the traveling direction of the light beam in the sub-scanning direction by changing the reflection surface that reflects the light beam in the sub-scanning direction.
[0031]
In the light beam reflection direction of the deflector 14, a first imaging lens 16 through which the light beams whose traveling directions are switched by the deflector 14 passes in common is provided.
[0032]
The light beam transmitted through the first imaging lens 16 is provided with first folding mirrors 18Y, 18M, 18C, and 18K for each direction in which the traveling direction is switched by the deflector 14, and has four optical paths. It is divided into Note that the light beams divided into the four optical paths are light beams LY, LM, LC, and LK, respectively, as shown in FIG.
[0033]
The light beams reflected by the first folding mirrors 18Y, 18M, and 18C are reflected by the second folding mirrors 20Y, 20M, and 20C, respectively, and the

second imaging lenses

22Y, 22M, and 22C and the

seal glasses

24Y and 24M are reflected. , 24C, the corresponding photoreceptors 12 are exposed. Further, the light beam LK reflected by the first folding mirror 18K on the optical path of the light beam LK is directly exposed to the photoconductor 12K through the second imaging lens 22K and the seal glass 24K.
[0034]
The four light beams LY, LM, LC, and LK divided by switching the traveling direction of the light beam by the deflector 14 are arranged on the optical path of the light beam LK as shown in FIG. A folding mirror 26 is provided between the folding mirror 18K and the second imaging lens 22K at a position corresponding to the outside of the image recording area in the main scanning direction, and the light beam outside the image is synchronized via the imaging lens 28. The light enters the detection sensor 30.
[0035]
Here, the deflector 14 will be described in detail. The deflector 14 can be a two-dimensional scanning mirror or a polygon mirror whose reflecting surfaces are inclined at different angles with respect to the rotation axis.
[0036]
First, a two-dimensional scanning mirror (first deflector) will be described with reference to FIG.
[0037]
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the two-dimensional scanning mirror. As shown in FIG. 2, the two-dimensional scanning mirror 14 </ b> A includes a mirror portion 32 at the center, and the mirror 32 is configured to vibrate around the Y axis shown in FIG. 2 with the torsion bar 34 as an axis. Further, the frame 36 on which a drive coil for flowing current is formed is configured to vibrate around the X axis together with the mirror 32 with the torsion bar 38 as an axis. By independently controlling the vibrations in the orthogonal directions, the deflection in the main scanning direction and the traveling direction of the light beam in the sub scanning direction are switched by a single mirror. The vibration around the Y axis with a small vibration mass can increase the vibration frequency, so that the main scanning direction corresponds to the X axis and the sub scanning direction corresponds to the Y axis. The resonance frequency can be set up to about 1.5 kHz around the Y axis and about 350 Hz around the X axis, and the deflection angle at that time is about ± 20 degrees.
[0038]
Next, the polygon mirror (second deflector) will be described in detail with reference to FIG.
[0039]
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the polygon mirror 14B. As shown in FIG. 3, the polygon mirror 14 </ b> B includes the same number of four reflecting

surfaces

40 a, 40 b, 40 c, and 40 d as the photoconductor 12. In this order of the reflecting surface 40a → the reflecting surface 40b → the reflecting surface 40c → the reflecting surface 40d, the angle of inclination of the reflecting surface is gradually changed from the downward direction to the upward direction. That is, the reflecting surfaces are inclined at different angles with respect to the rotation axis.
[0040]
When applied to the light beam scanning apparatus 10 shown in FIG. 1, the reflecting surface 40a is the optical path of the light beam LY, the reflecting surface 40b is the optical path of the light beam LM, the reflecting surface 40c is the optical path of the light beam LC, and the reflecting surface 40d is the light beam. Each corresponds to the optical path of LK. That is, when the polygon mirror 14B rotates once and the reflecting surface to be deflected returns to the reflecting surface 40a, the deflected beam returns to the optical path of the light beam LY again.
[0041]
In this way, when there are four reflecting surfaces, the diameter of the inscribed circle of the polygon mirror 14B can be configured to be φ20 mm or less even when the reflecting surface width necessary for deflection is secured, so that driving for driving the polygon mirror 14B is possible. The load on the motor can be reduced and the reliability can be improved.
[0042]
In FIG. 1, the first imaging lens 16 and the

second imaging lenses

24Y, 24M, 24C, and 24K need to cooperate to realize the necessary optical characteristics in FIG. When the two-dimensional scanning mirror 14A is applied as a deflector, the deflection characteristics are sinusoidal, so that the characteristics of the imaging lenses (the first imaging lens 16 and the

second imaging lenses

24Y, 24M, 24C, (Characteristic including 24K) has an arc sine characteristic. Further, when the polygon mirror 14B is applied as a deflector, the deflection characteristic has an equiangular velocity, so the imaging lens characteristic has an fθ characteristic. Since both of the deflectors 14 have only one reflecting surface corresponding to the photoconductor 12, the deflecting surface and the photoconductor 12 are geometrically conjugate to each other. That is, the surface tilt correction optical system need not be configured.
[0043]
Next, the light source unit will be described in detail.
[0044]
FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement of the light emitting points of the light source unit. The light source unit 42 is composed of a surface emitting laser in which light emitting points are two-dimensionally arranged as shown in FIG. In FIG. 4, the X axis corresponds to the main scanning direction, and the Y axis corresponds to the sub scanning direction.
[0045]
4A shows a light source unit 42A for application to the two-dimensional scanning mirror 14A, and FIG. 4B shows a light source unit 42B for application to the polygon mirror 14B.
[0046]
As shown in FIG. 4A, the light source unit 42A for application to the two-dimensional scanning mirror 14A has at least 16 light emitting points of 4 × 4, and the light source unit 42B for application to the polygon mirror 14B is As shown in FIG. 4B, it has at least 24 light emitting points of 4 × 6. The pitch between the basic light emitting points is the same, the adjacent pitch of the light emitting points in the sub-scanning direction is 28 μm, the adjacent pitch of the light emitting points is 35 μm in the main scanning direction, and is obliquely arranged in the main scanning direction, The arrangement is shifted by 7 μm in the sub-scanning direction. When this two-dimensional array is projected onto the sub-scanning line, it is the same as 16 light emitting points arranged at a pitch of 7 μm. In FIG. 4B, the number of arrangements in the sub-scanning direction is two and six.
[0047]
Next, the optical system from the light source unit 42 to the deflector 14 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an expanded view of the optical path of the optical system. FIG. 5A is a sectional view in the sub-scanning direction and shows an optical path from the light source unit 42 to the photoconductor 14. FIG. 5B is a sectional view in the main scanning direction, showing from the light source unit 42 to the reflecting surface of the deflector 14. The description after the deflector 14 is the same as in FIG.
[0048]
A collimator lens 44 is disposed on the light beam emission side of the light source unit 42, and an aperture 46 is disposed at a substantially focal position of the collimator lens 44. A cylindrical lens 48 having power in the sub-scanning direction is disposed on the light exit side of the aperture 46. That is, the light beam emitted from the light source unit 42 is changed into a substantially parallel light beam by the collimator lens 44, and the light flux width is regulated by the aperture 46, and then enters the deflector 14 through the cylindrical lens 48.
[0049]
A half mirror 50 is disposed between the aperture 46 and the cylindrical lens 48 to fold back the optical path by 90 ° in the main scanning section and separate the optical path. An imaging lens 52 and a light quantity sensor 54 are arranged in the light beam folding direction of the half mirror 50, and the light beam folded by the half mirror 50 is condensed by the imaging lens 52 and enters the light quantity sensor 54. The amount of light is detected. In addition, the light emission points are individually turned on, and the light amount and the light amount difference of the plurality of beams are detected by detecting the light amount in a time division manner.
[0050]
FIG. 6 is a functional block diagram showing a light amount correction system of the light source unit 42 in the light beam scanning apparatus 10 according to the embodiment of the present invention.
[0051]
In the light beam scanning apparatus 10 according to the embodiment of the present invention, a surface emitting laser which is a light source unit 42 is driven by a light source unit driving circuit 60. The light beam emitted from the light source unit 42 by driving the light source unit driving circuit 60 is incident on the light amount sensor 54 via the transmission optical system 62 including the collimator lens 44, the half mirror 50, and the imaging lens 52. Yes.
[0052]
The light amount sensor 54 is connected to the light source unit driving circuit 60, and the detected light amount detected by the light amount sensor 54 is input to the light source unit driving circuit 60. The detected light amount obtained from 54 is compared with a predetermined reference light amount to adjust the output of the light source unit 42. The light source unit driving circuit 60 includes a storage unit that stores a reference light amount and an adjustment light amount of each light emitting point. The light source unit driving circuit 60 corresponds to the adjusting means of the present invention.
[0053]
Next, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention including the light beam scanning device 10 configured as described above will be described with reference to FIG.
[0054]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
[0055]
In the image forming apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, four photoconductors 12 (12Y, 12M, 12C, and 12K) are provided so as to face the light beam device 10 described above. Each is scanned by the light beam scanning device 10 in a time division manner.
[0056]
An intermediate transfer belt 68 spanned between a pair of

rolls

64 and 66 is disposed to face each photoconductor 12 at a position facing each photoconductor 12 opposite to the light beam scanning device 10.
[0057]
Further, developing

devices

70Y, 70M, 70C, and 70K are provided in the vicinity of each photoconductor 12, and a latent image formed on each photoconductor 12 exposed by the light beam scanning device 10 is developed by the developing device 70Y. , 70M, 70C, and 70K.
[0058]
That is, the latent image formed on each photoconductor 12 exposed by the light beam emitted from the light beam scanning device 10 is developed in the vicinity of each

photoconductor

12Y, 12M, 12C, 12K (for yellow). The toner image is transferred onto the intermediate transfer belt 68 after being developed by the developing unit 70Y, the magenta developing unit 70M, the cyan developing unit 70C, and the black developing unit 70K). Specifically, after developing with yellow toner by the developing unit 70Y, the toner is transferred to the intermediate transfer belt 68, and when the intermediate transfer belt 68 moves to reach the position of the photoreceptor 12M, the magenta toner image is transferred to the intermediate transfer belt. Then, the toner images of four colors are transferred onto the intermediate transfer belt 68 in a multiple manner by cyan toner and black toner. In the following description, the position transferred from the photoreceptor 12 to the intermediate transfer belt 68 is referred to as a primary transfer point.
[0059]
A secondary transfer point 72 is provided on the downstream side of the primary transfer point in the moving direction of the intermediate transfer belt 68, and a full color image transferred to the intermediate transfer belt 68 on a sheet P conveyed from a paper feed tray (not shown). Is to be transcribed. Further, a fixing device 74 is provided on the downstream side of the secondary transfer point 72 in the paper conveyance direction, and the toner transferred to the paper P is fixed by the fixing device 74 and discharged to a paper discharge tray (not shown). It has become.
[0060]
Further, a density detection sensor 76 is provided on the downstream side of the primary transfer point in the moving direction of the intermediate transfer belt 68 so as to face the intermediate transfer belt 68. A test pattern is generated on the intermediate transfer belt 68, the density is detected by the density detection sensor 76, and the light beam output of the light beam scanning device 10 is adjusted based on the detected density.
[0061]
FIG. 8 is a functional block diagram showing a density adjustment system in the image forming apparatus 100 according to the embodiment of the present invention.
[0062]
As described above, the image forming apparatus 100 according to the embodiment of the present invention drives the surface emitting laser that is the light source unit 42 by the light source unit driving circuit 60 of the light beam scanning device 10 as described above. Yes. During a process control cycle in which density adjustment or the like is performed, a test patch 82 is formed on the intermediate transfer belt 68 by the image forming unit 80 including the light beam scanning device 10, the photoconductor 12 and the intermediate transfer belt 68, and the test patch 82 is formed by the density sensor 76. Concentration is detected. The test patch is formed in a square shape having a side of about 15 mm, for example, and is formed on the intermediate transfer belt 68 at a position facing the density sensor 76 at a predetermined density.
[0063]
Further, the density sensor 76 is connected to the density adjustment calculation circuit 84, and the density adjustment calculation circuit 84 compares the predetermined density with the detected density and gives an instruction necessary for light amount correction to the light source unit drive circuit 60. Output. Thus, the light source unit driving circuit 60 performs the light amount correction by controlling the driving of the light source unit 42 in the same manner as the above-described light amount correction according to an instruction from the density adjustment calculation circuit 60. The density adjustment is performed individually for each color corresponding to each photoconductor 12. The light source unit driving circuit 60 includes a storage unit that stores a reference light amount and a density adjustment light amount for each color. The light source unit driving circuit 60 corresponds to setting means of the present invention.
[0064]
Next, the operation of the image forming apparatus 100 configured as described above will be described.
[0065]
First, the operation of time division scanning in the light beam scanning apparatus 10 will be described.
[0066]
As shown in FIG. 5, the light beam emitted from the light source unit 42 enters the collimator lens 44, is converted into substantially parallel light, and the beam width is limited by the aperture 46. Then, the light passes through the cylindrical lens 48 and is condensed in the sub-scanning direction and is incident on the deflector 14.
[0067]
The light beam incident on the deflector 14 is subjected to main scanning by the deflector 14, and the sub-scanning direction is switched in a time-sharing manner so that the traveling direction of the light beam reflected by the deflector 14 is switched. .
[0068]
Here, when the two-dimensional scanning mirror 14A is applied as the deflector 14, main scanning is performed by vibrating the mirror 32 around the torsion bar 34 around the Y axis shown in FIG. 2, and around the X axis. By changing the traveling direction of the light beam in the sub-scanning direction by oscillating the mirror 32 around the torsion bar 38, the optical path to each photoconductor 12 is changed in a time division manner.
[0069]
When the polygon mirror 14B is applied as the deflector 14, main scanning is performed by the rotation of the polygon mirror 14B, and the traveling direction of the light beam in the sub-scanning direction is switched by sequentially switching the reflecting surfaces having different inclination directions. As a result, the optical path to each photoconductor 12 is changed in a time-sharing manner.
[0070]
FIG. 9 is a diagram for explaining an image forming operation of the light beam scanning apparatus 10 shown in FIG.
[0071]
In the image forming operation of the light beam scanning device 10, as shown in FIG. 9, four photoconductors are exposed in a time-sharing manner in order of (A) → (B) → (C) → (D). In FIG. 9, the optical path (one straight line) shown in each state represents a representative light beam, and a plurality of light beams present around the optical path expose each of the photoconductors 12Y, 12M, 12C, and 12K simultaneously. .
[0072]
That is, as shown in FIG. 9A, the light beam reflected by the deflector 14 passes through the first imaging lens 16 and is reflected by the first folding mirror 18Y, and the second folding mirror 20Y. Is further reflected, passes through the second imaging lens 22Y and the seal glass 24Y, and is exposed to the photoreceptor 12Y. Subsequently, by switching the traveling direction of the light beam in the sub-scanning direction by the deflector 14, as shown in FIG. 9B, the first imaging lens 16, the first folding mirror 18M, the first The photosensitive member 12M is exposed through the second folding mirror 20M, the second imaging lens 22M, and the seal glass 24M, and similarly the deflector 14 switches the traveling direction of the light beam in the sub-scanning direction. Thus, as shown in FIG. 9C, the first imaging lens 16, the first folding mirror 18C, the second folding mirror 20C, the second imaging lens 22C, and the seal glass 24C are transmitted and exposed. The body 12M is exposed. Further, by switching the traveling direction of the light beam in the sub-scanning direction by the deflector 14, as shown in FIG. 9D, the first imaging lens 16, the first folding mirror 18K, the first folding mirror 18K, The photosensitive body 12K is exposed through the second imaging lens 22K and the seal glass 24K. Then, a latent image is formed on the photoconductor 12 by sequentially repeating FIGS. 9 (A) → (B) → (C) → (D).
[0073]
10A and 10B are diagrams for explaining the operation when a plurality of light beams scan the photoconductor 12, FIG. 10A is a diagram viewed from the sub-scanning direction, and FIG. 10B is incident on the photoconductor. It is the figure seen from the light beam side. FIG. 10 shows an example of scanning with three light beams arranged in the sub-scanning direction.
[0074]
When scanning of an arbitrary color is performed, the same photoconductor 12 is scanned again after four cycles. On the same photoconductor 12, the last scan line 86 of the previous cycle and the first scan line 88 of the newly scanned cycle are adjacent to each other at an interval corresponding to the resolution pitch, so that they are continuous on the photoconductor 12. A latent image is formed.
[0075]
Here, the relationship between the number of light emission points of the deflector 14 and the light source unit 42 will be described.
[0076]
Table 1 is a table comparing the scanning efficiency for each scanning method. Note that the comparison is made with the same rotation speed.
[0077]
[Table 1]

[0078]
The conventional method for forming a full-color image includes a light beam scanning device corresponding to each of the four photosensitive members. Each light beam scanning device generally uses a six-sided polygon mirror. In this case, if the deflector rotates once, 6 lines can be written.
[0079]
When the two-dimensional scanning mirror 14A is used as the deflector 14 (Invention 1), since it is a single surface, the number of scanning per one rotation is 1/6 of the conventional method. Further, since the four photoconductors 12 are scanned by a single deflector, one photoconductor 12 is scanned once every four cycles, and its efficiency is ¼ compared to the conventional method. Further, since the two-dimensional scanning mirror 12A has different inclination directions of the scanning lines formed on the photosensitive member depending on the vibration direction, the scanning efficiency is further reduced by half when only one direction of the periodic vibration is used. 1 is 1/48 the efficiency of the conventional method. On the other hand, since the vibration frequency of the two-dimensional scanning mirror 12A can be about three times that of the polygon mirror, 1/48 × 3 = 1/16 is the efficiency compared with the final conventional method.
[0080]
Here, in the present embodiment, as described above, when the two-dimensional scanning mirror 12A is applied as the deflector 14, the number of light emitting points of the light source unit 42 is at least 16, so that it is equal to or greater than that of the conventional method. The four photoconductors 12 can be scanned with a scanning efficiency of.
[0081]
Similarly, when the polygon mirror 14B is used as the deflector 14 (Invention 2), the number of deflection surfaces is 4, but the number of deflection surfaces corresponding to each photoconductor is a single surface, so that one rotation The number of per scan is 1/6 of the conventional method. Furthermore, since the four photoconductors 12 are scanned by the single deflector 14, one photoconductor 12 is scanned once every four cycles, and its efficiency is ¼ compared to the conventional method. Therefore, when these are combined, the second aspect of the present invention is 1/24 of the conventional method.
[0082]
Here, in the present embodiment, as described above, when the polygon mirror 12B is applied with the reflecting surfaces inclined in different directions with respect to the rotation axis, the number of light emitting points of the light source unit 42 is at least 24. The four photoconductors 12 can be scanned with a scanning efficiency equal to or higher than that of the conventional method.
[0083]
On the other hand, when a latent image is formed on each photoconductor 12 as described above, the latent image on each photoconductor 12 is developed by each

developer

70Y, 70M, 70C, and 70K shown in FIG. As a result, the developed toner images on the respective photoreceptors 12 are multiplex-transferred onto the intermediate transfer belt 68, and a full-color image is formed on the intermediate transfer belt 68.
[0084]
When the intermediate transfer belt 68 moves to the secondary transfer point 72, a full-color image is transferred onto the paper P conveyed from a paper feed tray (not shown), and is conveyed to the fixing device 74 to be a full-color image (toner image). ) Is fixed by the fixing device 74 and discharged to a paper discharge tray (not shown).
[0085]
Incidentally, the light beam scanning apparatus 10 according to the present embodiment corrects the light amount of the light source unit 42 outside the image area (image formation timing). Next, the light amount correction of the light source unit 42 will be described.
[0086]
As shown in FIG. 6, the light beam emitted from the light source unit 42 driven by the light source driving circuit 60 is incident on the light amount sensor 54 via the transmission optical system 62. The light amount sensor 54 detects the light amount of the incident light beam and outputs the detected light amount to the light source unit driving circuit 60. In the light source unit driving circuit 60, the detected light amount is compared with a predetermined reference light amount, and the light source unit 42 is controlled so as to become the reference light amount. That is, the detected light amount detected by the light amount sensor 54 is fed back to the light source unit drive circuit 60, and the output of the light source unit 42 is adjusted. In addition, the light emission is adjusted by sequentially switching a plurality of light emitting points to light up. Thus, by correcting the light amount of the light source unit 42, the light amounts of a plurality of light beams emitted from the light source unit 42 can be controlled uniformly, and image deterioration due to variations in the light amount can be prevented.
[0087]
Specifically, as shown in FIG. 11, the light amount control is performed outside the image area (image formation timing). After the image output in the scanning line is completed, the light emitting point CH1 is turned on, and the light amount control is performed as described above. Subsequently, after the light emitting point CH1 is turned off, the light emitting point CH2 is turned on, the light amount control is performed in the same manner, and the light amount control is repeated by the number of light emitting points of the light source unit 42 to emit from the plurality of light emitting points of the light source unit 42. The amount of light beam to be emitted can be made uniform.
[0088]
Next, synchronization detection of a plurality of light emitting points performed prior to image formation will be described.
[0089]
In the present embodiment, the synchronization detection sensor 30 is provided only on the optical path of the light beam LK among the four light beams LY, LM, LC, and LK, and the light beam LK outside the image is connected by the folding mirror 26. A spot image is formed on the synchronization detection sensor 30 via the image lens 28 and is incident so as to scan the central portion of the synchronization detection sensor 30 in the sub-scanning direction.
[0090]
In the present embodiment, the synchronization detection is performed by one set of light emitting points arranged two-dimensionally in a line in the sub-scanning direction. In the arrangement example shown in FIG. 4, the case of FIG. In the case of FIG. 4B, synchronous detection is performed by simultaneously turning on the light emitting points 421 to 424. By performing synchronization detection in this way, it is possible to average the effect of errors such as the mounting inclination of the light source unit 42, and to reduce the influence of the tilting error of the mounting of the light source unit 42. In addition, since a plurality of light beams are simultaneously incident on the synchronization detection sensor 30, it is possible to obtain a sufficient amount of light for light beam detection, and to avoid insufficient exposure at the synchronization detection sensor 30. Note that the light emission points that are not used for synchronization detection are set to a delay amount by a predetermined value obtained by multiplying the light emission point interval with the synchronization detection beam in the main scanning direction by the optical system magnification in the main scanning direction. It is possible to set a light beam that does not.
[0091]
Further, in the image forming apparatus 100 according to the present embodiment, density adjustment is performed by a process control cycle. Here, the density adjustment procedure during the process control cycle performed in the image forming apparatus 10 according to the present embodiment will be described.
[0092]
When the process control cycle is executed at a predetermined timing, a test patch is formed. That is, a light beam is output from the light source unit 42 controlled to have a prescribed output by the light source driving circuit 60, each photoconductor 12 is exposed by the light beam scanning device 10, and a test patch is applied to the intermediate transfer belt 68. It is formed.
[0093]
Then, the test patch formed on the intermediate transfer belt 68 by the image forming unit 80 including the light beam scanning device 10, each photoconductor 12 and the intermediate transfer belt 68 is moved to the position of the density sensor 76 by the movement of the intermediate transfer belt 68. Then, the density of the test patch is detected by the density sensor 76 and the detected density is output to the density adjustment calculation circuit 84 as shown in FIG.
[0094]
The density adjustment calculation circuit 84 compares the input detected density with a predetermined density to calculate a light amount necessary for density adjustment, and outputs an instruction to the light source driving circuit 60 so as to obtain the calculated light amount. The light source drive circuit 60 corrects the drive amount of the light source unit 42 based on the instruction output from the density adjustment calculation circuit 84.
[0095]
In this way, the density of the test patch formed on the intermediate transfer belt 68 is detected and the light beam output (light quantity) of the light beam scanning device 10 is adjusted. In addition, since it is possible to perform density adjustment including environment-dependent characteristics and the like, an optimal image density can always be obtained.
[0096]
Next, a light amount adjustment method at the time of density adjustment will be described. FIG. 12 is a diagram for explaining a light amount correction method at the time of density adjustment, and shows a state in which the light source unit 42 is lit at the output p1 from time t1 to time t2 corresponding to a certain pixel.
[0097]
When the instruction to reduce the exposure amount is input from the density adjustment calculation circuit 84, the light source unit driving circuit 60 is driven so that the output of the light beam is changed from the output p1 to the output p2, as shown in FIG. Change the amount. Alternatively, as shown in FIG. 12C, the driving of the light source unit 42 is controlled so that the turn-off time of the light source unit 42 is advanced from t2 to t2 ′. As a result, the exposure amount per unit time on the photoconductor 12 is lowered, and the image density is lowered. That is, the light source unit driving circuit 60 controls the driving amount of the light source unit 42 or the lighting time of the light source unit 42 in accordance with an instruction from the density adjustment calculation circuit 84, thereby performing density adjustment during image formation.
[0098]
Next, the relationship between data transfer by time division scanning and image formation in the light beam scanning apparatus 10 according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
[0099]
FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between data transfer by time division and image formation. In the following, a case where eight light beams are output from the light source unit 42 will be described as an example.
[0100]
FIG. 13A shows the relationship between the scanning timing of the light beam scanning device 10 and the position of the image forming apparatus on the paper. A Y-color image is formed on the top of the paper by Scan-1, and Scan-2, Scan- 3 and Scan-4 indicate timings for forming images of M color, C color, and K color, respectively.
[0101]
When the Y-color image is formed by Scan-1, the pitch of two lines is shifted and an M-color image is formed by Scan-2. The pitch is shifted by two lines, and the C-color is scanned by Scan-3. A K-color image is formed with the image, Scan-4. Then, a Y-color image is formed again in Scan-5. As described above, when four image colors are formed by eight light beams, scanning is performed while a delay of two lines is generated between the scans. In the tandem image forming apparatus, image data corresponding to the pitch distance between the photoconductors must be corrected. However, in the description here, the pitch between the photoconductors is not considered for convenience.
[0102]
FIG. 13B is a diagram for explaining a transfer unit of image data. In FIG. 13B, Y, M, C, and K represent image data colors, and the number represents one line. That is, one block represents data for one line of an arbitrary color. When four photoconductors 12 are scanned in a time division manner with eight light beams, a delay of two lines is required between the photoconductors 12. Correspondingly, by transferring the data of 8 lines shifted by 2 lines as a lump to the light source unit 42, as shown in FIG. 13A, the image of each color is generated while causing a delay of 2 lines. Is formed.
[0103]
FIG. 13C shows data output from a plurality of light emitting points (CH1 to CH8). As for data output from a plurality of light emitting points, first, data of 1 to 8 lines of a Y color image is output in the first scan. In the second scan, data of 3 to 10 lines of the M color image is output, in the third scan, data of 5 to 12 lines of the C color image is output, and in the fourth scan, data of 7 to 14 lines of the K color face figure is output. Data is output. In the fifth scan, data of 9 to 16 lines of the Y color image is output again. Actually, there is a further deviation by the pitch distance between the photoconductors 12, and this deviation is added to the delay amount.
[0104]
Here, focusing on CH-1 in FIG. 13C, CH-1 continuously outputs data corresponding to different image forming units in the order of Y → M → C → K → Y. For this reason, it is necessary to change the light amount setting value between scans so as to obtain an appropriate exposure amount for each photoconductor 12.
[0105]
Therefore, in the present embodiment, the process control cycle is executed at a predetermined timing such as immediately after the image forming apparatus 100 is activated or when the environment in the image forming apparatus changes beyond a predetermined value. The density adjustment described above is executed for each image forming color, that is, for each image forming unit, the light amount value optimum for each photoconductor 12 scan is stored, and the light amount setting value is changed between scans for each color.
[0106]
FIG. 14 is a diagram for explaining the timing of switching the light amount value corresponding to each image forming unit.
[0107]
As shown in FIG. 14, when an image forming operation is started (for example, a signal is sent from a controller (not shown)), the deflector 14 is activated to perform synchronization detection. As described above, the synchronization detection sensor is provided only for the light beam LK in the present embodiment. When the synchronization detection sensor 30 detects the synchronization signal, the light quantity corresponding to the K color is output before the image data is output. A value is set (timing A). Subsequently, when a predetermined time elapses, the K color image data is output from timing B to timing C. In addition, after the synchronization detection signal is detected, the light amount setting value corresponding to the Y color is switched at the timing D when a predetermined time (scanning cycle equivalent time T) has passed, and further, Y from the timing E to the timing F with a certain delay. Color image data is output. Subsequently, after detecting the synchronization detection signal, the light amount setting value corresponding to the M color is switched at a timing G at which twice (2T) the predetermined time T has elapsed, and after a certain delay, a timing I from timing H M-color image data is output until. Then, after detecting the synchronization detection signal, the light quantity setting value corresponding to the C color is switched at the timing J when three times (3T) of the predetermined time T has elapsed, and the C color is further changed from the timing K to the timing L with a certain delay. Image data is output. In this way, the light quantity value necessary for density setting is stored in correspondence with each photoconductor 12 by the process control cycle, and an image is formed while setting the optimum light quantity for each photoconductor 12 individually. Image formation with excellent stability can be performed.
[0108]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a single light source and a single deflector can be used to scan and expose a plurality of photosensitive members at a high speed and with a high resolution with a stable light beam. effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a light beam scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a structure of a two-dimensional scanning mirror.
FIG. 3 is a perspective view showing a structure of a polygon mirror.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a light emission point arrangement of a light source unit.
FIG. 5 is a diagram showing a developed optical path of the optical system.
FIG. 6 is a functional block diagram showing a light amount correction system of a light source unit in the light beam scanning apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a functional block diagram showing a density adjustment system in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining an image forming operation of the light beam scanning apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining an operation when a plurality of light beams scan the photosensitive member.
FIG. 11 is a diagram for explaining light amount correction of a plurality of light beams.
FIG. 12 is a diagram for explaining a light amount correction method during density adjustment.
FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between data transfer by time division and image formation.
FIG. 14 is a diagram for explaining the timing of switching the light amount value corresponding to each image forming unit.
15 is a diagram of a light beam scanning device described in Patent Document 1. FIG.
16 is a diagram of a light beam scanning device described in Patent Document 2. FIG.
FIG. 17 is a diagram of a light beam scanning device described in Patent Document 3.
[Explanation of symbols]
10 Light beam scanning device
12 (12Y, 12M, 12C, 12K) Photoconductor
14 Deflector
14A Two-dimensional scanning mirror
14B Polygon mirror
42 Light source
54 Light sensor
60 Light source drive circuit
76 Concentration sensor
84 Density adjustment calculation circuit
100 Image forming apparatus

Claims

A light beam scanning device that scans and exposes a plurality of photosensitive members with a light beam,
A light source unit having a plurality of light emitting points in which light emitting points are arranged two- dimensionally, and comprising a surface emitting laser that emits a plurality of light beams;
A deflector that scans and exposes a plurality of photosensitive members with a plurality of light beams by switching optical paths of the plurality of light beams in a time-sharing manner;
Adjusting means for adjusting each light quantity of the plurality of light beams of the light source unit to be a predetermined reference light quantity;
Said adjusting means based on each test patch formed by exposing each photoreceptor by a plurality of light beams each light amount is adjusted, respectively, by calculating the amount of light required for density adjustment, so that the calculated amount of light the photoreceptor Setting means for individually setting the amount of light for each;
A synchronization detection sensor that is provided in one of the optical paths leading to the plurality of photoconductors and detects the synchronization of the light beam;
With
It performs synchronous detection by a set of straight to aligned emission points is lit simultaneously in a direction corresponding to a direction perpendicular to the scanning direction by the deflector of the light emitting points arranged in two dimensions, not used to detect emission A light beam scanning device characterized in that a delay amount of a point lighting timing can be set.

The light beam scanning apparatus according to claim 1, wherein the setting unit individually sets an exposure amount for each photoconductor by changing an output of a light emitting point of the light source unit or a lighting time of the light emitting point. .

The deflector includes a two-dimensional scanning mirror that can vibrate in each of a direction for switching the optical path and a scanning direction in which the scanning exposure is performed, and a light emitting point of the light source unit includes at least 16 or more. the claim 1 or optical beam scanning apparatus according to 請 Motomeko 2.

The deflector is composed of polygon mirrors having the same number of reflecting surfaces as the photosensitive member, and each of the reflecting surfaces has different inclination angles with respect to the rotation axis of the polygon mirror, and the light emitting point of the light source unit is at least 24 or more. light beam scanning apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that.

An image forming apparatus comprising the light beam scanning device according to claim 1, wherein a color image is formed by scanning exposure of a photosensitive member by the light beam scanning device.

Each test patch is formed at a predetermined timing, and further includes density detection means for detecting the density of each formed test patch, and the setting means includes a plurality of settings based on density information detected by the density detection means. 6. The image forming apparatus according to claim 5, wherein an exposure amount for each of the photosensitive members is set individually.