JP2010000676A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系のひずみをソフトウェア的に補正することで、正確な画像形成を実現できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】レーザ光を感光体ドラム上に走査させてこの感光体ドラム上に静電潜像を形成するポリゴンミラーと、上記レーザ光を受光してこのレーザ光の主走査のタイミングを決める受光素子とを備える画像形成装置を前提とする。そして、上記受光素子の受光量に基づいて、上記レーザ光の上記感光体ドラムにおける副走査開始位置のずれの検出をする検出手段と、上記検出に基づいて上記ずれを補正する補正手段とを設ける。これにより、画像形成のずれをソフトウェア的に補正することができる。ここで、上記補正手段は、上記静電潜像を形成するタイミングを調整することで上記ずれを補正するようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、プリンタや複写機、複合機等の画像形成装置に関する。

近年、プリンタや複写機、複合機等の画像形成装置が、会社内等のみならず一般家庭にも広く普及してきている。また、特に複写機は、コンビニエンスストアなどの店頭に設置され、公衆が有料で利用できるようになっている。

このような画像形成装置の中には、いわゆる電子写真プロセスによる印刷方式を採用しているものも多い。これは、像担持体である感光体ドラムの表面に、レーザ光を照射することで静電潜像を形成し、この静電潜像に対して現像電圧（現像バイアス）によってトナーを付着させて画像形成を行う方式である。

図６は、このような静電潜像を形成するために、上記レーザ光を照射する光学系の概略説明図であって、図６（ａ）は上方から見た図、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は水平方向から見た図である。

レーザ光源Ｌから発せられたレーザ光は、ポリゴンミラーＰにより反射されて、感光体ドラム１０９を照射する。このとき、ポリゴンミラーＰがポリゴンモータＭによって回転することで、上記レーザ光が感光体ドラム１０９の表面を矢印Ｆ方向に主走査し、この表面の主走査方向に静電潜像が形成される（図６（ａ））。この感光体ドラム１０９の表面上の主走査の開始位置は、画像形成の開始位置であるから、正確に定められなければならない。このため、感光体ドラム１０９の近傍に受光素子Ｒ（一般に「ＢＤ素子」と呼ばれる）を設置しておき、この受光素子Ｒの受光量を検出することで、主走査の開始位置が正確に定められるよう監視している。

一方、感光体ドラム１０９は矢印Ｓ方向に回転し（図６（ｂ））、これにより上記レーザ光はこの感光体ドラム１０９の表面を副走査する。このようにして、感光体ドラム１０９の表面に平面画像の静電潜像が形成される。

ところで、上記の通り、ポリゴンミラーＰはポリゴンモータＭによって回転するのであるが、このポリゴンモータＭの発熱により周辺部材（図示せず）に熱膨張が起こり、図６（ｃ）に示すように、ポリゴンミラーＰが傾斜してしまう場合がある。なお、この図６（ｃ）では、説明のため、この傾斜を誇張して記載している。

このような傾斜が発生すると、図６（ｃ）に示すように、副走査の開始位置が距離ｄだけずれてしまう。即ち、この図６（ｃ）では、感光体ドラム１０９は矢印Ｓ方向に回転するので、レーザ光の走査の開始（＝書き出し）が早くなる（実線矢印Ａ）。これを放置すれば感光体ドラム１０９上の正確な位置に画像形成ができず、用紙等に印刷を行った場合に画像の端部が切れてしまうような事態が発生する。

そこで、従来から、例えば排熱ファンなどを設けてポリゴンモータＭを冷却する技術が採用されている。また、下記の特許文献１には、段ビスとコイルバネによってポリゴンミラーＰを周辺部材に強固に押圧する技術が開示されている。
特開２００２−３１１３６５号公報

しかし、上記の従来技術には以下のような問題点がある。

まず、排熱ファンを設ける方法では、粉塵が飛散することが考えられる。もし、この粉塵が感光体ドラム１０９に付着すると、付着した箇所が常に汚れて印刷されることになり、不都合である。

次に、特許文献１の技術では、ポリゴンモータの発熱自体は抑えられないのであるから、上記のような押圧が別のひずみを生じさせることが考えられる。もし、光学系に別のひずみが生じると、やはり正確な画像形成に支障を来たし、不都合である。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、光学系のひずみをソフトウェア的に補正することで、正確な位置に画像形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明では以下のような手段を採用している。

まず、本発明は、レーザ光を感光体ドラム上に走査させてこの感光体ドラム上に潜像を形成するポリゴンミラーと、上記レーザ光を受光してこのレーザ光の主走査のタイミングを決める受光素子とを備える画像形成装置を前提としている。

そして、このような画像形成装置において、上記受光素子の受光量に基づいて、上記レーザ光の上記感光体ドラムにおける副走査開始位置のずれの検出をする検出手段と、上記検出に基づいて上記ずれを補正する補正手段とを設ける。これにより、画像形成のずれをソフトウェア的に補正することができる。

ここで、上記補正手段は、上記静電潜像を形成するタイミングを調整することで上記ずれを補正するようにする。また、上記補正手段は、上記受光量と上記ずれとの対応表を参照することで、このずれを補正するようにする。これにより、当該補正を高速に行うことができるので、印刷速度の速い高速機でも十分適用可能となる。

以上のように、本発明では、副走査開始位置のずれをソフトウェア的に補正するので、新たな冶具などを開発する必要がなく、安価にこのずれを補正することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。この実施の形態では、画像形成装置の一形態であるデジタル複合機として本発明を具体化している。

図１は、本実施の形態における複合機１００の全体構成の概略図である。ユーザが複合機を利用して原稿の印刷を行う場合、原稿を例えば原稿台１０３に載置し、原稿台１０３近傍に備えられたタッチパネル３００の操作ボタンに対して印刷の指示を行う。当該指示があると、以下に示す各部（駆動部）が作動することで、印刷が行われる。

画像読取部１０１において、光源１０４から照射された光は、原稿台１０３に置かれた原稿に反射し、ミラー１０５、１０６、１０７によってＣＣＤ(Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ)等の撮像素子１０８に導かれる。撮像素子１０８は受光した光を光電変換し、原稿の画像データを生成する。このようにして原稿の画像データが、画像読取部１０１にて読み取られる。

画像形成部１０２に備えられた感光体ドラム１０９は、一定速度で所定の方向に回転し、その周囲には、回転方向の上流側から順に、帯電器１１０、露光器１１１、現像器１１２、転写器１１３などが配置されている。帯電器１１１は、感光体ドラム１０９表面を一様に帯電させる。露光器１１１は、画像読取部１０１によって読み取られた画像データに応じて光を照射し、感光体ドラム１０９上に静電潜像を形成する。現像器１１２は、上記露光器１１１によって形成された静電潜像にトナーを付着させ、感光体ドラム１０９上にトナー像を形成する。転写器１１３は、感光体ドラム１０９上のトナー像を用紙に転写する。このようにして、感光体ドラム１０９が回転することによりこれらの一連のプロセスが画像形成部１０２において行われる。

また画像形成部１０２は、印刷を行うときは、何れか１つの給紙カセット１１４から用紙１枚がピックアップローラ１１５を用いて搬送路Ｌへ引き出される。各給紙カセット１１４には、それぞれ異なるサイズの用紙が収納されており、ユーザが用途に応じて選んだサイズの用紙が給紙される。搬送路Ｌに引き出された用紙は、搬送ローラ１１６やレジストローラ１１７によって感光体ドラム１０９と転写器１１３の間に送り込まれる。

定着装置１１８において、加熱ローラ１１９と加圧ローラ１２０の間を用紙が通過すると、熱と用紙への押圧力によって可視像が用紙に定着する。定着を適切に行うため、加熱ローラの熱量は用紙サイズに応じて最適に設定されている。画像形成部１０２は、定着装置１１８を通過した用紙を排紙トレイ１２１へ排紙する。

図２は、本実施の形態における複合機１００の制御関連の概略構成図である。

複合機１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）２０４及び上記印刷における各駆動部に対応するドライバ２０５が内部バス２０６を介して接続されている。

上記ＣＰＵ２０１は、例えばＲＡＭ２０２を作業領域として利用し、ＲＯＭ２０３やＨＤＤ２０４等に記憶されているプログラムを実行し、当該実行結果に基づいて上記ドライバ２０５とデータや命令を授受することにより上記図１に示した各駆動部の動作を制御する。また、上記駆動部以外の後述する各手段（図４に示す）についても、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行することで各手段として動作する。

図３は、上記画像形成部１０２に含まれる、光学系４００の構造図である。この光学系４００には、レーザ光源２０と、このレーザ光源２０からのレーザ光を感光体ドラム１０９上に走査させるためのポリゴンミラーを駆動するポリゴンモータＭ（ポリゴンミラーP）が備えられている。また、上記の走査を感光体ドラム１０９上に一様に行なわせるための光学部材としての光学レンズ群２２と、上記レーザ光を感光体ドラム１０９上に反射する折り返し部材としての折り返しミラー２３が備えられている。

これらレーザ光源２０、ポリゴンモータＭ、光学レンズ群２２、折り返しミラー２３は、筐体としての光学箱２４と呼ばれるモールドフレームに一体的に固定されている。

また、この光学箱２４は樹脂部材で構成され、その材質は、例えばＰＣ−ＡＢＳにＧＦ（グラスファイバー）を３５％含有させた物であり、軽量且つ安価に構成されている。

さらに、この光学箱２４は約３．２ｍｍの厚さを持つ鉄製の筐体であるレーザスキャナステー（Ｌ）２５とレーザスキャナステー（Ｒ）２６によって支持されている。この２つのレーザスキャナステー２５，２６が前後側板につながり、この光学系４００の位置を保持している。

この二つのレーザスキャナステー２５，２６は、冶具にて本体組み込み時に、この光学系４００の取り付け面を平面度０．１以下に抑えてあり、ネジ３２で締め付けた時に光学部品が変形しないようにしている。

光学系４００の位置決めは、位置決めピン（Ｌ）２７と位置決めピン（Ｒ）２８によって行われる。この位置決めピン２７，２８は光学箱２４とは別部品である。そして、別の場所、つまり冶具上で、位置決めピン２７，２８が位置決めされた状態で、光学箱２４の位置を矢印２９で示す方向に動かすことができる。これにより、あらかじめ冶具上に設けられた、正しい照射位置にある受光センサ上にレーザ光が入光されるように調整され、２つのネジ３０により位置決めピン２７，２８と光学箱２４が固定される。

本実施の形態では、複合機１００本体上では照射位置調整を行わず、冶具により光学系４００の調整を予め行い、本体上ではレーザスキャナステー２５，２６に開けられた、２つの位置決め穴３１に差し込むだけになっている。ただし、この際、複合機１００本体上の位置決め穴３１は感光体ドラム１０９に対し、位置に関して精度良く加工されている。

このような方法を採る理由としては、もし、市場で光学系４００が破損した場合、この光学系４００を交換すればよいからである。なお、光学系４００の固定は４本のネジ３２で行われ、レーザスキャナステー２５，２６に外周部４箇所が固定されている。

この光学系４００により、感光体ドラム１０９上に静電潜像が形成される過程については、上記背景技術（図６参照）と同様であるので、説明を省略する。

さて、この背景技術で図６（ｃ）を参照しながら説明したように、ポリゴンモータＭの発熱により周辺部材に熱膨張が起こり、ポリゴンミラーＰが傾斜してしまう場合があり、このような傾斜が発生すると、副走査の開始位置が距離ｄだけずれてしまう。即ち、この図６（ｃ）では、感光体ドラム１０９は矢印Ｓ方向に回転するので、レーザ光の走査の開始（＝書き出し）が早くなる（実線矢印Ａ）。

このずれを補正することが本発明の目的であるが、既述の通り、感光体ドラム１０９の近傍には受光素子Ｒ（一般に「ＢＤ素子」と呼ばれる）が設置されており、この受光素子Ｒの受光量を検出することで、上記レーザ光の主走査の開始位置が正確に定められるよう監視している。

そこで、本発明では、この受光素子Ｒの受光量の変化を利用する。

即ち、ポリゴンミラーＰが傾斜していない場合には、上記受光素子Ｒには、図５（ａ）に模式的に示すように、上記レーザ光の全部が入射する。しかし、ポリゴンミラーＰが傾斜して、上記副走査の開始位置が距離ｄだけずれた場合には、この距離ｄに応じて、レーザ光の受光素子Ｒへの入射位置もずれていることになる。すると、図５（ｂ）に示すように、受光素子Ｒの一部、図５（ｂ）の点線で囲まれた部分にしか上記レーザ光は入射しない。

一般に受光素子（ＢＤ素子）Ｒは、受光量に比例した電圧を出力する。従って、上記のようにレーザ光の受光素子Ｒへの入射位置がずれた場合には、図５（ｃ）に示すように、上記電圧はこのずれの１次関数として減少する。

そこで、この減少に比例して、上記静電潜像を形成するタイミングを遅く補正してやるのである。

具体的には、図４（ａ）に示すように、ポリゴンミラーＰからレーザ光を受光した受光素子Ｒの出力電圧を、検出手段４０１が検出する。そして、この検出の結果と、図５（ｃ）に示した上記１次関数とから、補正手段４０３が上記ずれ（＝距離ｄ）を算出する。さらに、補正手段４０３は、これを感光体ドラム１０９の回転速度で除して得られる時間だけ、静電潜像を形成する（レーザ光を走査させる）タイミングを遅くする。これによって、副走査開始位置のずれを補正することが可能となり、感光体ドラム１０９上の正確な位置に静電潜像を形成できるようになるのである。

なお、このタイミング（＝ずれ）は、上記のように１次関数に基づいて計算してもよいが、次のようにすることもできる。即ち、受光素子Ｒには一定の分解能があるので、この分解能を最小単位として、受光素子Ｒの出力電圧と上記タイミングとの関係を、予め対応表４０２として上記ＲＯＭ２０３等に保持しておく。図４（ｂ）は、この対応表４０２の一例である。そして、補正手段４０３は、受光素子Ｒの出力とこの対応表４０２を参照して、上記タイミング（＝ずれ）を決定し、静電潜像を形成するタイミングを遅くする。こうすれば、毎回タイミングを算出する必要がなく、高速に副走査開始位置のずれを補正することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、副走査開始位置のずれをソフトウェア的に補正するので、新たな冶具などを開発する必要がなく、安価にこのずれを補正することができる。

なお、図５（ｃ）において、ポリゴンミラーＰが、紙面時計回りに傾斜するように記載して説明したが、これは例示であって、当然反時計回りに傾斜することも考えられる。どの向きに傾斜するかは、光学系４００の機械的な傾向として、統計的に割り出されるべきである。そして、反時計回りに傾斜する場合、静電潜像を形成するタイミングを早くするような補正を行うべきであることは言うまでもないであろう。

本発明に係る画像形成装置は、光学系のひずみをソフトウェア的に補正することで、正確な位置に画像形成することが安価に実現できる。また、対応表を参照することで、補正を高速に行うことができるので、印刷速度の速い高速機でも十分適用可能である。従ってプリンタや複写機、複合機等として有用である。

本発明の画像形成装置の全体構成図。 本発明の画像形成装置のハードウェア構成図。 本発明の画像形成装置における光学系の構造図。 本発明の画像形成装置のソフトウェア構成図。 受光素子の受光量と副走査開始位置のずれとの関係の説明図。 光学系の概略説明図。

符号の説明

１００ 複合機
１０９ 感光体ドラム
４００ 光学系
４０１ 検出手段
４０２ 対応表
４０３ 補正手段
Ｌ レーザ光源
Ｐ ポリゴンミラー
Ｍ ポリゴンモータ
Ｒ 受光素子

Claims (3)

1. レーザ光を感光体ドラム上に走査させて該感光体ドラム上に静電潜像を形成するポリゴンミラーと、上記レーザ光を受光して該レーザ光の主走査のタイミングを決める受光素子とを備える画像形成装置において、
   上記受光素子の受光量に基づいて、上記レーザ光の上記感光体ドラムにおける副走査開始位置のずれの検出をする検出手段と、
   上記検出に基づいて上記ずれを補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする、画像形成装置。
2. 上記補正手段が、上記静電潜像を形成するタイミングを調整することで上記ずれを補正する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 上記補正手段が、上記受光量と上記ずれとの対応表を参照することで該ずれを補正する、請求項２に記載の画像形成装置。

Images