JP2004106205A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリゴンミラーの角精度による書き出し開始位置信号のずれを補正する。
【解決手段】ＢＤセンサ３６からの書き出し開始位置信号を、面ごとに設定された補正値により、１画素に対応するクロックの周波数を変えることで補正する。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、特に、基本となるクロックやデータを、その整数倍の高周波クロックから生成するクロック及びデータ発生装置に関するものであり、デジタルデータによりレーザを駆動し、レーザ光により画像露光を行う複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真におけるレーザの駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光により画像露光を行う電子写真装置において、主走査方向の書き出し開始位置の基準を定める場合、前記回転多面鏡からの反射光を受光し、電気的信号に変換するセンサが用いられてきた。
【０００３】
前記回転多面鏡の一つの面の限られた長さの中に画像信号と、主走査方向の書き出し開始位置の基準を決める信号を照射させねばならない。その限られた面の中に画像信号に対応するレーザビームをできる限り広範囲に照射するために、主走査方向の書き出し開始位置信号に対応するレーザビームは面が作る角周辺に照射されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すように、書き出し開始位置を決めるために照射するレーザビーム８０は図６（ａ）のようにポリゴンミラー３３の角周辺に照射される。しかし、図６（ｂ）のように前記ポリゴンミラー３３の角精度にばらつきがあると、図６（ｂ）上段のようにレーザビーム８０の光束の一部しか反射されず、ＢＤセンサ３６に光束のすべてが到達しない場合と、図６（ｂ）下段のようにすべてのレーザビーム８０がポリゴンミラー３３で反射されＢＤセンサ３６に到達する場合では、図６（ｃ）のようにＢＤ信号に角ごとの誤差が生じ、ポリゴンミラー３３の面ごとに書き出し開始位置がずれるという問題が生じる。この角精度を求めるとコストアップしてしまう。
【０００５】
本発明は上記問題点に着目してなされたものであって、回転多面体の各面に対応する角毎のデータをもち、その角の特性に応じて書き出し開始位置を制御することにより、従来回転多面体に求められていた高精度を、電気的な補正手段を用いることで低減させ、従来の製品コストを大幅にダウンさせることができる画像形成装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下（１）〜（４）の構成を備える。
【０００７】
（１）モータドライバに接続されたレーザスキャナモータの駆動により回転し、前記レーザ光源からの変調されたレーザ光を複数の反射面で反射する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡からの反射光を受光し、像担持体上の主走査方向の書き出し開始位置の基準信号を出力するセンサと、前記センサから出力される基準信号をカウントする基準信号カウント手段と、前記書き出し開始位置信号を制御するタイミング制御手段と、前記回転多面鏡の位置を検出する位置検出手段と、前記回転多面境の各面毎の書き出しタイミング補正に関係するデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段からデータを読み込み、前記タイミング制御手段を制御する制御手段を有する画像形成装置で、
前記位置検出手段と前記基準信号カウント手段により前記回転多面境のレーザ光を反射している面を算出し、前記回転多面境の各面毎に前記記憶手段よりデータを読み出し、前記タイミング制御手段により書き出し開始位置信号を前記レーザ光源に出力することで制御するようにした画像形成装置。
【０００８】
（２）前記（１）に記載の画像形成装置において、基準クロックをもち、前記タイミング制御手段は、基準クロックを基準に前記タイミング制御手段の書き出し開始位置信号を制御するようにした画像形成装置。
【０００９】
（３）前記（２）に記載の画像形成装置において、基本クロックを持ち、基本クロックから基本クロックの整数倍のクロックを発生する高周波クロック発生装置と、前記高周波クロック複数個で構成する基準クロックを生成する基準クロック生成部を有するようにした画像形成装置。
【００１０】
（４）前記（２）に記載の画像形成装置において、前記タイミング制御手段の書き出し開始位置信号を出力する前に、前記基準クロックの周波数を変化させるようにした画像形成装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を説明する。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明を採用した一例として示した装置全体の断面図である。基本的な動作について図１を用いて説明する。１の原稿給紙装置上に積載された原稿は、１枚づつ順次２の原稿台ガラス面上に搬送される。原稿が搬送されると、３のスキャナ部分のランプが点灯し、かつ４のスキャナユニットが移動して原稿を照射する。原稿の反射光はミラー５，６，７を介してレンズ８を通過し、その後イメージセンサ部９に入力される。イメージセンサ部９に入力された画像信号は、直接、あるいは、一旦図示しない画像メモリに記憶され、再び読み出された後、露光制御部１０に入力される。露光制御部１０が発生させる照射光によって感光体１１上に作られた潜像は、電位センサ１００によって、感光体１１上の電位が所望の値になっているか監視され、次いで、現像器１３によって現像される。上記潜像とタイミングを合わせて転写部材積載部１４、あるいは１５より転写部材が搬送され、転写部１６において、上記現像されたトナー像が転写部材上に転写される。転写されたトナー像は定着部１７にて転写部材に定着された後、排紙部１８より装置外部に排出される。転写後の感光体１１の表面をクリーナ２５で清掃し、クリーナ２５で清掃された感光体１１の表面を補助帯電器２６で除電して１次帯電器２８において良好な帯電を得られるようにした上で、感光体１１上の残留電荷を前露光ランプ２７で消去し、１次帯電器２８で感光体１１の表面を帯電し、この工程を繰り返すことで複数枚の画像形成を行う。
【００１３】
図２は露光制御部１０の構成を示している。図２において、３１はレーザ駆動装置であり、４３は半導体レーザである。半導体レーザ４３の内部にはレーザ光の一部を検出するＰＤセンサが設けられ、ＰＤの検出信号を用いてレーザダイオードのＡＰＣ制御を行う。半導体レーザ４３から発したレーザビームはコリメータレンズ３５及び絞り３２によりほぼ平行光となり、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射する。回転多面鏡３３は矢印の様な方向に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射した光ビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。偏向ビームとなった光はｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズ３４は同時に走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行う為に、光ビームは、像担持体としての感光体１１上に図の矢印の方向に等速で結合走査される。なお、３６は回転多面鏡３３からの反射光を検出するビームディテクト（以下、ＢＤと呼ぶ）センサであり、ＢＤセンサ３６の検出信号は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの同期をとるための同期信号として用いられる。
【００１４】
従来よりこの種の画像形成装置のレーザ駆動回路においては、１走査中のレーザの光量を一定に保持するために、１走査中の光検出区間でレーザ光の出力を検出してレーザの駆動電流を１走査の間保持するという方法をとってきた。
【００１５】
以下、図３を用いて具体的な制御方法を述べる。
【００１６】
この種の画像形成装置においては、図３のように１つのレーザ４３Ａと１つのフォトダイオード（以下、ＰＤと呼ぶ）センサ４３Ｂから構成されるレーザチップ４３を用いており、バイアス電流源４１とパルス電流源４２の２つの電流源をレーザチップ４３に適用することによって、レーザ４３Ａの発光特性の改善を図っている。また、レーザ４３Ａの発光を安定化させるために、ＰＤセンサ４３Ｂからの出力信号を用いてバイアス電流源４１に帰還をかけ、バイアス電流量の自動制御を行っている。即ち、シーケンスコントローラ４７からのフル点灯信号により論理素子４０がＯＮ信号をスイッチ４９へ出力することにより、バイアス電流源４１とパルス電流源４２からの電流の和がレーザチップ４３へ流れ、その時のＰＤセンサ４３Ｂからの出力信号は電流電圧変換器４４に入力され、ついで増幅器４５で増幅され、ＡＰＣ回路４６に入力され、次いでこのＡＰＣ回路４６からバイアス電流源４１に制御信号として供給される。この回路方式をＡＰＣ（Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌの略）回路方式と言い、現在レーザを駆動する回路方式として一般的である。レーザは温度特性を持っており、温度が高くなるほど一定の光量を得るための電流量は増加する。また、レーザは自己発熱するため、一定の電流を供給するだけでは一定の光量を得ることができず、これらは画像形成に重大な影響を及ぼす。このことを解決する手段として、１走査毎に前述したＡＰＣ回路方式を用いて、各走査毎の発光特性が一定になるように、各走査毎に一定に流す電流量を制御している。
【００１７】
こうして一定光量制御されたレーザ光を、画素変調部４８で変調されたデータでスイッチ４９をＯＦＦ／ＯＮすることで画像を形成している。
【００１８】
図４に、本実施例の特徴を示すブロック図を示す。
【００１９】
図４は、図３に記載されている画素変調部４８の内部構成である。
【００２０】
図４において、６０はカウント手段（カウンタ）であり、ＢＤセンサ３６の出力のカウントを行い、そのカウント値に対応するタイミング制御信号を出力する。６１はＶＣＬＫ生成手段であり、カウント手段６０からの制御信号により周波数変調信号を生成し、１クロックが１画素に相当する請求項には基準クロックと記載のビデオクロックの周波数を変調し、出力する。６２はタイミング制御手段であり、ＶＣＬＫ生成手段６１から出力されるビデオクロックとＢＤセンサ３６からのＢＤ信号により動作を制御される。タイミング制御手段６２によって出力された書き出し開始信号によりレーザ制御手段６３は画像信号に対応したレーザ駆動信号をレーザ駆動装置３１内のレーザチップ４３に送付し、レーザを点灯、消灯させる。回転多面鏡３３で反射したレーザ光を検出するのがＢＤセンサ３６である。６４は、カウント手段６０、ＶＣＬＫ生成手段６１、タイミング制御手段６２の機能をもつＡＳＩＣである。
【００２１】
６５はモータドライバであり、スキャナモータ６６を回転させる。スキャナモータ６６が回転させているのは回転多面鏡３３である。６７は回転多面鏡３３の位置を検出する手段（位置検出センサ）であり、その出力はカウント手段６０のカウント値をリセットするために接続されている。図示していないが、通常スキャナモータを回転させるときに、ホール素子と呼ばれる位置検出回路を複数使用し、その検出信号により相信号を出力し、回転制御を行っている。本実施例において、位置検出センサ６７の目的は回転多面鏡３３が１回転したことを検出する為なので、ホール素子の１つの信号を用いても良いし、回転制御用のセンサを用いることでも問題はない。
【００２２】
次の動作を説明する。レーザ駆動装置３１内のレーザチップ４３のレーザ光が回転多面鏡３３を照射し、その反射光をＢＤセンサ３６で検知する。検知する度に、カウント手段６０のカウント値を１ずつカウントアップしていく。位置検出センサ６７で回転多面鏡３３が１周したことを検知すると、カウント手段６０のカウント値を０に戻す。回転多面鏡３３が６面だとすると、図５（ａ）のように０から５まで繰り返し１づつカウントアップする。このカウント手段６０のカウント値が、回転多面鏡３３の各面を示す数値となり、各面に対応したタイミング制御信号を図４には記していないが記憶手段より取り出し、出力する。そのカウント手段６０のタイミング制御信号を受け、図５（ｂ）、図７に示すようにＶＣＬＫ生成手段６１は変調制御部７０により周波数変調信号を生成し、ビデオクロックの周波数を制御し、タイミング制御手段６２に送る。そのビデオクロックとＢＤ信号により書き出し開始位置を決定し、レーザ制御手段６３に送ることでレーザ制御手段６３はレーザ駆動装置３１に画像信号に対応したレーザ駆動信号を送り始める。図５（ｂ）ではＶＣＬＫ生成手段６１はカウント手段６０からのタイミング制御信号とＢＤ信号を受け、４ビデオクロック分の周波数を変調させ、タイミング制御手段６２に出力する。変調されたビデオクロックを受け取ったタイミング制御手段６２は、ＢＤ信号から１０ビデオクロック後に書き出し開始位置信号を出力する。このようにして、周波数を変調したビデオクロック数に対応して書き出し開始位置を補正する。
【００２３】
この図では１０ビデオクロック分しか制御できないが、書き出し開始位置信号を出力するビデオクロック数や、請求項には高周波クロックと記載のビデオクロックを構成する基準クロック数を変化させることにより、幅の広い書き出し開始位置制御が可能である。
【００２４】
図７は、ＶＣＬＫ生成手段６２の内部構成の一例を示したものである。
【００２５】
７１−１〜７１−９はＤタイプフリップフロップであり、ＣＬＫの立ち上がりでＤの入力をＱに出力する。７１−１〜７１−８のフリップフロップは、フリップフロップ７１−１の出力がフリップフロップ７１−２の入力に、フリップフロップ７１−２の出力がフリップフロップ７１−３の入力にといった縦続に接続されている。またフリップフロップ７１−８の出力は２入力セレクタ回路７４及び２入力セレクタ回路７５にも接続される。前記２フリップフロップ７１−９の出力は、前記２入力セレクタ回路７５に接続される。
【００２６】
また前記フリップフロップ７１−１、及び７１−５はＪＫフリップフロップ７２に入力され、ビデオクロック信号を出力する。
【００２７】
２入力セレクタ回路７５は、変調制御部７０の出力によって、フリップフロップ７１−８、７１−９出力を選択し、その出力を２入力ＯＲ回路７３の入力の一方に接続される。
【００２８】
２入力セレクタ回路７４の他方の入力はＧＮＤに接続されている。変調制御部７０の出力によって２入力セレクタ回路７４の場合はフリップフロップ７１−８の出力をフリップフロップ７１−９に入力させるか否かを制御する。
【００２９】
変調制御部７０は、カウンタ手段６０から受けるタイミング制御信号をもとに、セレクタ回路７４，７５のスイッチを所定の値に切り換える。たとえば、図５（ｂ）に示すように制御信号が“Ｌ”の場合、２入力セレクタ回路７５は、フリップフロップ７１−９の出力を選択し、２入力セレクタ回路７４はフリップフロップ７１−８の出力を選択することで、１画素を形成するフリップフロップの数を９個分とし、制御信号が“Ｈ”の場合は、２入力セレクタ回路７４，７５はそれぞれ反対側を選択し、１画素を形成するフリップフロップの数を８個分とする。
【００３０】
２入力ＯＲ回路７３の入力の他方はタイミング信号が入力され、その出力はフリップフロップ７１−１に入力される。
【００３１】
次に動作を説明する。
【００３２】
フリップフロップ７１−１〜７１−９に入力されるＣＬＫに同期してＣＬＫ１クロック分の幅の信号をタイミング信号として入力する。これにより、フリップフロップ７１−１〜７１−９で構成される環状のシフトレジスタの出力の１ヶ所が常に“１”となるようになる。変調制御部７０では、カウント手段６０の出力を受け、前記環状のシフトレジスタの大きさを制御するように２入力セレクタ回路７４，７５を切り換える。１画素を８ＣＬＫで構成する場合は、２入力セレクタ回路７５ではフリップフロップ７１−８の出力を選択し、２入力セレクタ回路７４ではＧＮＤを選択する。１画素を９ＣＬＫで構成する場合は、２入力セレクタ回路７４ではフリップフロップ７１−８の出力を選択し、２入力セレクタ回路７５はフリップフロップ７１−９の出力を選択する。これらの切換で、フリップフロップ７１−１〜７１−９の出力が８／９ＣＬＫに１回“１”が出力されるようになる。
【００３３】
本実施例では、フリップフロップ７１−１〜７１−９の特定箇所（７１−１と７１−５）の出力をＪＫフリップフロップ回路７２に入力することで、８／９ＣＬＫで構成されたビデオクロック信号を出力することができる構成になっている。
【００３４】
以上の構成により、回転多面鏡３３の面毎に設定されたデータに従い、画像書き出し開始位置の補正を簡単に実現することができる。
【００３５】
また、本実施例では１画素を形成する高周波クロックの個数を変化させることで書き出し開始位置の補正を行う方法を説明したが、元となるクロック及びその周辺回路（たとえばＰＬＬ回路の分周比やＶＣＯの電圧値など）そのものを微調整することでも同様の効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
回転多面体の各面に対応する角毎のデータをもち、その角の特性に応じて書き出し開始位置を制御することにより、従来回転多面体に求められていた高精度を、電気的な補正手段を用いることで低減させ、従来の製品コストを大幅にダウンさせることができる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカラー画像形成装置の構成図
【図２】図１の露光制御部の構成図
【図３】レーザ制御回路図
【図４】本実施例の制御ブロック図
【図５】（ａ），（ｂ）　本実施例におけるタイミングチャート
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）　回転多面体の精度の違いによる書き出し開始位置信号の変化を示す図
【図７】本実施例でのＶＣＬＫ生成手段の回路ブロック図
【符号の説明】
１　原稿給紙装置
２　原稿台ガラス
３　スキャナ部分
４　スキャナユニット
５、６、７　ミラー
８　レンズ
９　イメージセンサ部
１０　露光制御部
１１　感光体
１３　現像器
１４、１５　転写部材積載部
１６　転写部
１７　定着部
１８　排紙部
２５　クリーナ
２６　補助帯電器
２７　前露光ランプ
２８　１次帯電器
３１　レーザ駆動回路
３２　絞り
３３　回転多面鏡
３４　ｆ−θレンズ
３５　コリメータレンズ
３６　ＢＤセンサ
４０　論理素子
４１　バイアス電流源
４２　パルス電流源
４３　半導体レーザ（レーザチップ）
４３Ａ　レーザ
４３Ｂ　ＰＤセンサ
４４　電流電圧変換器
４５　増幅器
４６　ＡＰＣ回路
４７　シーケンスコントローラ
４８　画素変調部
４９　スイッチ
６０　カウント手段（カウンタ）
６１　ＶＣＬＫ生成手段
６２　タイミング制御手段
６３　レーザ制御手段
６４　ＡＳＩＣ
６５　モータドライバ
６６　スキャナモータ
６７　位置検出センサ
７０　変調制御部
７１−１〜７１〜９　Ｄタイプフリップフロップ
７２　ＪＫフリップフロップ
７３　２入力ＯＲ回路
７４、７５　２入力セレクタ回路

Claims (4)

1. モータドライバに接続されたレーザスキャナモータの駆動により回転し、前記レーザ光源からの変調されたレーザ光を複数の反射面で反射する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡からの反射光を受光し、像担持体上の主走査方向の書き出し開始位置の基準信号を出力するセンサと、前記センサから出力される基準信号をカウントする基準信号カウント手段と、前記書き出し開始位置信号を制御するタイミング制御手段と、前記回転多面鏡の位置を検出する位置検出手段と、前記回転多面境の各面毎の書き出しタイミング補正に関係するデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段からデータを読み込み、前記タイミング制御手段を制御する制御手段を有する画像形成装置で、
   前記位置検出手段と前記基準信号カウント手段により前記回転多面境のレーザ光を反射している面を算出し、前記回転多面境の各面毎に前記記憶手段よりデータを読み出し、前記タイミング制御手段により書き出し開始位置信号を前記レーザ光源に出力することで制御することを特徴とした画像形成装置。
2. 前記請求項１に記載の画像形成装置において、基準クロックをもち、前記タイミング制御手段は、基準クロックを基準に前記タイミング制御手段の書き出し開始位置信号を制御することを特徴とした画像形成装置。
3. 前記請求項２に記載の画像形成装置において、基本クロックを持ち、基本クロックから基本クロックの整数倍のクロックを発生する高周波クロック発生装置と、前記高周波クロック複数個で構成する基準クロックを生成する基準クロック生成部を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記請求項２に記載の画像形成装置において、前記タイミング制御手段の書き出し開始位置信号を出力する前に、前記基準クロックの周波数を変化させることを特徴とする画像形成装置。

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