JP2006035569A - ２ビーム走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子の一方に異常を生じた場合、正常な他方の発光素子を用いて、２ビームでの画像形成に対して解像度やシステム速度を低下させることなく画像形成を継続できる２ビーム走査光学装置を得る。
【解決手段】 二つの発光素子を備え、感光体に対して副走査方向に所定の間隔で二つのビームを照射して画像を形成する走査光学装置。偏向器及び画素クロックは常時１ビームで画像形成する際の回転数で回転され及び周波数で出力される。一の発光素子に異常を生じ他の発光素子が正常である場合、異常発光素子に対応するメモリ部への画像データの書込みを停止させ、正常発光素子に対応するメモリ部へ１ラインずつの画像データを書き込みかつ読み出させ、正常発光素子に対して発光制御が行われ、かつ、１ラインの走査ごとにラスター同期信号が発生される。二つの発光素子が正常である場合は２回に１回の割合でラスター信号を間引いてラスター同期信号を発生させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、２ビーム走査光学装置、特に、感光体に対して副走査方向に所定の間隔で二つのビームを同時に照射して画像を形成する２ビーム走査光学装置に関する。

電子写真方式による画像形成装置の分野においては、近年、２ビームを同時に放射する発光素子アレイを搭載した２ビーム走査光学装置によって感光体に静電潜像を形成することが行われている。副走査方向に所定の間隔で二つのビームを同時に照射して画像を形成することで、システム速度が２倍になり単位時間当たりのプリント生産性が２倍になる。

従って、２ビーム走査光学装置は高速機、中速機に使用されているが、２ビーム発光素子アレイを量産してその低コスト化を図るために、低速機にも使用することが検討されている。

ところで、２ビーム発光素子アレイは一方の発光素子に異常が生じると本来の機能で使用不能であるから、この場合はプリントヘッドユニット（少なくとも走査光学装置が含まれているユニット）を交換する必要がある。しかし、低速機においてまで一部のビームの発光異常でプリントヘッドユニットを交換していたのでは不経済である。

そこで、特許文献１では、２ビーム発生素子の一方の素子が劣化した場合には、正常に動作する他方の素子のみを使用して、システム速度を第２の速度（２ビーム時の半速）に切り換えて解像度を維持しつつプリント動作を継続することを開示している。しかし、このような制御では、プリント生産性が１／２に低下するのであるから、応急的な処置にすぎず、結果的にはプリントヘッドユニットの交換は不可避である。
特開２００３−１４５８２９号公報

そこで、本発明の目的は、二つのビーム発生素子の一方に異常を生じた場合であっても、正常な他方のビーム発生素子を用いて、２ビームでの画像の形成に対して解像度やシステム速度を低下させることなく画像の形成を継続できる２ビーム走査光学装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、第１の発明は、感光体に対して副走査方向に所定の間隔で第１ビーム及び第２ビームを照射して画像を形成する２ビーム走査光学装置において、
第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子に対する１ラインずつの画像データを保持するための第１メモリ部及び第２メモリ部と、
第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子の発光状態が正常であるか異常を生じているかを判定する判定部と、
第１メモリ部及び第２メモリ部に対して画像データの書込み／読出しを行わせるメモリ制御部と、
第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子に対して発光制御を行うドライバ部と、
第１ビーム及び第２ビームを偏向走査する偏向器の回転を制御する回転制御部と、
画素クロック信号を出力する画素クロック制御部と、
ラスター同期信号を出力するラスター信号処理部と、を備え、
前記回転制御部は、常時、１ビームで画像を形成する際の回転数で偏向器を回転駆動させ、
前記画素クロック制御部は、常時、１ビームで画像を形成する際の周波数で画素クロック信号を出力し、
前記メモリ制御部は、前記判定部によって一のビーム発生素子が異常と判定され他のビーム発生素子が正常と判定された場合、異常ビーム発生素子に対応するメモリ部への画像データの書込みを停止させ、正常ビーム発生素子に対応するメモリ部へ１ラインずつの画像データを書き込みかつ読み出させ、
前記ドライバ部は、前記判定部によって一のビーム発生素子が異常と判定され他のビーム発生素子が正常と判定された場合、正常ビーム発生素子に対して発光制御を行い、
前記ラスター信号処理部は、前記判定部によって一のビーム発生素子が異常と判定され他のビーム発生素子が正常と判定された場合は１ラインの走査ごとにラスター同期信号を発生し、前記判定部によって第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子が正常と判定された場合はラスター信号を間引いてラスター同期信号を発生させること、
を特徴とする。

第１の発明に係る２ビーム走査光学装置にあっては、２ビームによる画像形成時において、偏向器の回転数及び画素クロック信号の周波数を１ビームによる画像形成時での回転数及び周波数に設定しておき、ラスター信号処理部はラスター信号を間引いてラスター同期信号を発生させる。また、メモリ制御部は第１メモリ部及び第２メモリ部に対して１ラインずつの画像データの書込み／読出しを行わせる。ドライバ部は第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子に対して発光制御を行う。

一方、一のビーム発生素子に異常（劣化を含む）が生じると、正常な他のビーム発生素子を動作させて１ビームによる画像形成を行う。即ち、偏向器の回転数及び画素クロック信号の周波数は前述の如く１ビームによる画像形成時での回転数及び周波数に設定されているためにその回転数及び周波数を維持し、ラスター信号処理部は１ラインの走査ごとにラスター同期信号を発生させる。また、メモリ制御部は異常ビーム発生素子に対応するメモリ部への画像データの書込みを停止させる。ドライバ部は正常ビーム発生素子に対して発光制御を行う。

以上の制御によって、一のビーム発生素子に異常を生じた場合であっても、正常な他方のビーム発生素子を用いて、２ビームでの画像の形成に対して解像度やシステム速度を低下させることなく画像の形成を継続できる。１ビーム駆動であっても画像が劣化したりプリント生産性が低下することはないので、プリントヘッドユニットを交換する必要はなく、経済的である。

第１の発明に係る２ビーム走査光学装置において、ラスター信号処理部は、第１ビーム又は第２ビームのいずれの検出信号に基づいてラスター同期信号を出力するか選択可能であり、判定部によって一のビーム発生素子が異常と判定され他のビーム発生素子が正常と判定された場合は正常ビームの検出信号に基づいてラスター同期信号を出力するように構成することが好ましい。

第２の発明に係る２ビーム走査光学装置は、感光体に対して副走査方向に所定の間隔で第１ビーム及び第２ビームを照射して画像を形成する２ビーム走査光学装置において、
第１ビーム及び第２ビームを偏向走査する偏向器と、
第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子に対する１ラインずつの画像データを保持するための第１メモリ部及び第２メモリ部と、
第２ビーム発生素子の発光状態が正常であるか異常を生じているかを判定する判定部と、
正常と判定されたとき、第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子に対して発光制御を行うと共に、異常と判定されたとき第１ビーム発生素子に対してのみ発光制御を行うドライバ部と、
正常と判定されたとき、第１メモリ部及び第２メモリ部に対して画像データの書込みを行わせると共に、異常と判定されたとき第１メモリ部へのみ画像データの書込みを行わせる書込み制御部と、
偏向走査された第１ビーム及び第２ビームを検出してビーム検出信号を出力するビーム検出部と、
正常と判定されたとき、ビーム検出信号に基づいて毎回ラスター信号を出力すると共に、異常と判定されたとき、２回に１回の割合で間引いてラスター信号を出力するラスター信号処理部と、
正常と判定されたとき、ラスター同期信号に応じて第１メモリ部及び第２メモリ部から画像データの読出しを行わせると共に、異常と判定されたときラスター同期信号に応じて第１メモリ部からのみ画像データの読出しを行わせる読出し制御部と、
を備えたことを特徴とする。

第２の発明に係る２ビーム走査光学装置においては、前記第１の発明に係る２ビーム走査光学装置と同様に、一のビーム発生素子に異常を生じた場合であっても、正常な他方のビーム発生素子を用いて、２ビームでの画像の形成に対して解像度やシステム速度を低下させることなく画像の形成を継続できる。１ビーム駆動であっても画像が劣化したりプリント生産性が低下することはないので、プリントヘッドユニットを交換する必要はなく、経済的である。

以下、本発明に係る２ビーム走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

図１に、本発明の一実施例である２ビーム走査光学装置の要部を示す。この２ビーム走査光学装置は、図示しない感光体ドラムに対して副走査方向に所定の間隔で第１ビームＢ１及び第２ビームＢ２を同時に照射して２ビームで画像を形成する方式を採用している。但し、ビームＢ１，Ｂ２の一方に発光異常が生じた場合は、正常に発光する他方のビームのみを使用して１ビームで画像を形成する。その詳細については後に説明する。

第１ビームＢ１及び第２ビームＢ２は、アレイタイプのレーザダイオード１１，１２から放射され、ポリゴンミラー１３の定速回転に基づいて主走査方向に偏向走査され、走査レンズ１４などを介して感光体ドラム上に結像し、該ドラム上に２次元の静電潜像を形成する。なお、一つのビーム及び二つのビームによって感光体ドラム上に画像を形成するプロセス自体は周知であり、その説明は省略する。

ところで、ポリゴンミラー１３の回転数は回転制御部１５によって制御される。回転制御部１５によって制御されるポリゴンミラー１３の回転数は１ビームで画像を形成する際の回転数であり、２ビームで画像を形成する際も同じ回転数である。即ち、２ビームで画像を形成する場合の回転数をａとすると、１ビームで画像を形成する場合の回転数は２ａとなり、本実施例では、２ビームでの画像形成時及び１ビームでの画像形成時のいずれにあっても回転数２ａでポリゴンミラー１３を回転駆動する。ちなみに、感光体ドラムの回転速度、即ち、システム速度は、２ビームでの画像形成時及び１ビームでの画像形成時のいずれにあっても同速である。

１ラインの描画に対応する画像データは、第１メモリ部２１及び第２メモリ部２２に順次入力される。メモリ部２１，２２に対しては、書込み制御部２３から書込み信号（ライトイネーブル信号がＬレベル）が出力されると共に、読出し制御部２４から読出し信号（リードイネーブル信号がＬレベル）が出力される。この書込み信号及び読出し信号は以下に説明するラスター信号処理部３２からのラスター同期信号に基づいて出力される。

書込み制御部２３は、レーザダイオード１１，１２の一方に異常が生じ他方が正常に動作する場合、異常なレーザダイオードに対応するメモリ部（２１，２２のいずれか）への画像データの書込みを停止させ、正常なレーザダイオードに対応するメモリ部に１ラインずつの画像データを順次書き込ませる。また、読出し制御部２４は、同様な場合、正常なレーザダイオードに対応するメモリ部（２１，２２のいずれか）から１ラインずつの画像データを順次読み出させる。

メモリ部２１，２２から読み出された画像データは、パルス幅変調制御部２５を介してドライバ部２６に転送され、ドライバ部２６によってレーザダイオード１１，１２が発光制御される。ドライバ部２６は、レーザダイオード１１，１２の一方に異常が生じ他方が正常に動作する場合、正常なレーザダイオード（１１，１２のいずれか）に対して発光制御を行う。

画素クロック制御部１６は、画像形成の基本となる所定周波数の画素クロック信号を出力する。ここで出力される画素クロックは１ビームで画像を形成する際の周波数であり、２ビームで画像を形成する際も同じ周波数である。即ち、２ビームで画像を形成する場合の周波数をｂとすると、１ビームで画像を形成する場合の周波数は２ｂとなり、本実施例では、２ビームでの画像形成時及び１ビームでの画像形成時のいずれにあっても周波数２ｂのクロック信号を出力する。

判定部３１は、レーサダイード１１，１２の発光状態を検出し、それらの発光状態が正常であるか異常（素子の劣化を含む）を生じているかを判定し、その判定結果を制御部２３，２４、ドライバ部２６及びラスター信号処理部３２へ出力する。判定結果はバイナリ信号として、レーザダイオード１１，１２が共に正常である場合は“１１”であり、レーザダイオード１１に異常を生じているがレーザダイオード１２は正常である場合は“０１”であり、レーザダイオード１１は正常であるがレーザダイオード１２に異常を生じている場合は“１０”であり、レーザダイオード１１，１２のいずれもが異常である場合は“００”である。

ラスター信号処理部３２は、偏向／走査された第１ビームＢ１及び第２ビームＢ２の検出器１７（ラスター信号検出器）からのビーム検出信号に基づいてラスター同期信号を制御部２３，２４に対して出力する。詳しくは、ラスター信号処理部３２は、レーザダイオード１１，１２のいずれもが正常である場合、第１ビームＢ１又は第２ビームＢ２のいずれかの検出信号に基づいてラスター同期信号を発生して制御部２３，２４に転送する。即ち、２回に１回の割合でラスター信号を間引いてラスター同期信号を発生させる。一方、レーザダイオード１１，１２の一方に異常を生じ他方が正常に動作する場合は、正常に動作しているビームの検出信号に基づいてラスター同期信号を（即ち、１ラインの走査ごとに）発生して制御部２３，２４に転送する。

次に、以上の構成からなる２ビーム走査光学装置の制御について図２及び図３を参照して説明する。図２は２ビームでの画像形成時のタイムチャート、図３は１ビームでの画像形成時のタイムチャートを示す。

レーザダイオード１１，１２が正常に動作している場合（２ビームでの画像形成時、図２参照）、判定部３１はバイナリで“１１”の信号を制御部２３，２４、ドライバ部２６及びラスター信号処理部３２に出力する。

この信号を受け取ったラスター信号処理部３２は、システム速度と画像データの出力タイミングを一致させるため、第２ビームＢ２の検出信号を間引いて第１ビームＢ１を検出したタイミングでラスター同期信号を発生する。この場合、ラスター同期信号は結果的に１ラインの走査ごとにラスター信号を間引いて発生されることになる。

書込み制御部２３はラスター同期信号の発生に基づいて第１及び第２メモリ部２１，２２に対して（第２メモリ部２２に対しては所定の遅延時間を設けて）、ライトイネーブル信号をＬレベルにする。これにて、１ラインずつの画像データがメモリ部２１，２２に書き込まれる。

また、読出し制御部２４はラスター同期信号の発生に基づいて第１及び第２メモリ部２１，２２に対して同時にリードイネーブル信号をＬレベルにする。これにて、１ラインずつの画像データがメモリ部２１，２２から読み出されて、パルス幅変調制御部２５を介してドライバ部２６に転送される。

ドライバ部２６はレーザダイオード１１，１２を同時に駆動して１ラインずつの画像データに基づいて変調されたビームＢ１，Ｂ２を放射させる。

以上の２ビームによる画像形成に対して、レーザダイオード１１に異常が発生し、レーザダイオード１２が正常に動作している場合（１ビームでの画像形成時、図３参照）、判定部３１はバイナリで“０１”の信号を制御部２３，２４、ドライバ部２６及びラスター信号処理部３２に出力する。

この信号を受け取ったラスター信号処理部３２は、システム速度と画像データの出力タイミングを一致させるため、第２ビームＢ２を検出したタイミングでラスター同期信号を発生する。この場合、ラスター同期信号は結果的に１ラインの走査ごとに発生されることになる。

書込み制御部２３は第１メモリ部２１に対するライトイネーブル信号をＨレベルの状態に維持し、第１メモリ部２１への画像データの書込みを停止させる。そして、書込み制御部２３は第２メモリ部２２へはラスター同期信号の発生に基づいてライトイネーブル信号をＬレベルにする。これにて、１ラインずつの画像データが第２メモリ部２２に書き込まれる。

また、読出し制御部２４は第１メモリ部２１に対するリードイネーブル信号をＨレベルの状態に維持し、第１メモリ部２１からの読出しを停止させる。そして、読出し制御部２４は第２メモリ部２２へはラスター同期信号の発生に基づいてリードイネーブル信号をＬレベルにする。これにて、１ラインずつの画像データが第２メモリ部２２から読み出されて、パルス幅変調制御部２５を介してドライバ部２６に転送される。

ドライバ部２６は正常に動作するレーザダイオード１２のみを駆動して１ラインずつの画像データに基づいて変調されたビームＢ２を放射させる。

一方、前記とは逆にレーザダイオード１２に異常が発生し、レーザダイオード１１が正常に動作している場合、基本的には図３に示したタイムチャートと同様であるが、正常なレーザダイオード１１のみによる１ビームで画像を形成する。

即ち、判定部３１はバイナリで“１０”の信号を制御部２３，２４、ドライバ部２６及びラスター信号処理部３２に出力する。この信号を受け取ったラスター信号処理部３２は、第１ビームＢ１を検出したタイミングでラスター同期信号を発生する。

書込み制御部２３は第２メモリ部２２に対するライトイネーブル信号をＨレベルの状態に維持し、第１メモリ部２１へはラスター同期信号の発生に基づいてライトイネーブル信号をＬレベルにする。これにて、１ラインずつの画像データが第１メモリ部２１に書き込まれる。また、読出し制御部２４は第２メモリ部２２に対するリードイネーブル信号をＨレベルの状態に維持し、第１メモリ部２１へはラスター同期信号の発生に基づいてリードイネーブル信号をＬレベルにする。これにて、１ラインずつの画像データが第１メモリ部２１から読み出されて、パルス幅変調制御部２５を介してドライバ部２６に転送される。

ドライバ部２６は正常に動作するレーザダイオード１１のみを駆動して１ラインずつの画像データに基づいて変調されたビームＢ１を放射させる。

また、レーザダイオード１１，１２の双方に異常が発生したのであれば、判定部３１はバイナリで“００”の信号を制御部２３，２４、ドライバ部２６及びラスター信号処理部３２に出力する。この信号を受け取った制御部２３，２４、ドライバ部２６及びラスター信号処理部３２はそれぞれの制御を停止する。

以上の制御によって、レーザダイオード１１，１２の一方に異常を生じた場合であっても、正常な他方のレーザダイオードを用いて、２ビームでの画像の形成に対して解像度やシステム速度を低下させることなく画像の形成を継続できる。１ビーム駆動であっても画像が劣化したりプリント生産性が低下することはないので、プリントヘッドユニットを交換する必要はなく、経済的である。

（他の実施例）
なお、本発明に係る２ビーム走査光学装置は前記各実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

例えば、ビームＢ１，Ｂ２を放射、偏向、走査する光学系の構成は任意であり、また、図１に示されている制御システムの詳細な構成は任意である。

本発明の一実施例である２ビーム走査光学装置の要部を示すブロック図である。 前記２ビーム走査光学装置における２ビーム描画時でのタイムチャート図である。 前記２ビーム走査光学装置における１ビーム描画時でのタイムチャート図である。

符号の説明

１１，１２…レーザダイオード
１３…ポリゴンミラー
１５…ポリゴンミラー回転制御部
１６…画素クロック制御部
２１，２２…メモリ部
２３…書込み制御部
２４…読出し制御部
３１…判定部
３２…ラスター信号処理部
Ｂ１，Ｂ２…ビーム

Claims (3)

1. 感光体に対して副走査方向に所定の間隔で第１ビーム及び第２ビームを照射して画像を形成する２ビーム走査光学装置において、
   第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子に対する１ラインずつの画像データを保持するための第１メモリ部及び第２メモリ部と、
   第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子の発光状態が正常であるか異常を生じているかを判定する判定部と、
   第１メモリ部及び第２メモリ部に対して画像データの書込み／読出しを行わせるメモリ制御部と、
   第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子に対して発光制御を行うドライバ部と、
   第１ビーム及び第２ビームを偏向走査する偏向器の回転を制御する回転制御部と、
   画素クロック信号を出力する画素クロック制御部と、
   ラスター同期信号を出力するラスター信号処理部と、を備え、
   前記回転制御部は、常時、１ビームで画像を形成する際の回転数で偏向器を回転駆動させ、
   前記画素クロック制御部は、常時、１ビームで画像を形成する際の周波数で画素クロック信号を出力し、
   前記メモリ制御部は、前記判定部によって一のビーム発生素子が異常と判定され他のビーム発生素子が正常と判定された場合、異常ビーム発生素子に対応するメモリ部への画像データの書込みを停止させ、正常ビーム発生素子に対応するメモリ部へ１ラインずつの画像データを書き込みかつ読み出させ、
   前記ドライバ部は、前記判定部によって一のビーム発生素子が異常と判定され他のビーム発生素子が正常と判定された場合、正常ビーム発生素子に対して発光制御を行い、
   前記ラスター信号処理部は、前記判定部によって一のビーム発生素子が異常と判定され他のビーム発生素子が正常と判定された場合は１ラインの走査ごとにラスター同期信号を発生し、前記判定部によって第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子が正常と判定された場合はラスター信号を間引いてラスター同期信号を発生すること、
   を特徴とする２ビーム走査光学装置。
2. 前記ラスター信号処理部は、第１ビーム又は第２ビームのいずれの検出信号に基づいてラスター同期信号を出力するか選択可能であり、前記判定部によって一のビーム発生素子が異常と判定され他のビーム発生素子が正常と判定された場合は正常ビームの検出信号に基づいてラスター同期信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の２ビーム走査光学装置。
3. 感光体に対して副走査方向に所定の間隔で第１ビーム及び第２ビームを照射して画像を形成する２ビーム走査光学装置において、
   第１ビーム及び第２ビームを偏向走査する偏向器と、
   第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子に対する１ラインずつの画像データを保持するための第１メモリ部及び第２メモリ部と、
   第２ビーム発生素子の発光状態が正常であるか異常を生じているかを判定する判定部と、
   正常と判定されたとき、第１ビーム発生素子及び第２ビーム発生素子に対して発光制御を行うと共に、異常と判定されたとき第１ビーム発生素子に対してのみ発光制御を行うドライバ部と、
   正常と判定されたとき、第１メモリ部及び第２メモリ部に対して画像データの書込みを行わせると共に、異常と判定されたとき第１メモリ部へのみ画像データの書込みを行わせる書込み制御部と、
   偏向走査された第１ビーム及び第２ビームを検出してビーム検出信号を出力するビーム検出部と、
   正常と判定されたとき、ビーム検出信号に基づいて毎回ラスター信号を出力すると共に、異常と判定されたとき、２回に１回の割合で間引いてラスター信号を出力するラスター信号処理部と、
   正常と判定されたとき、ラスター同期信号に応じて第１メモリ部及び第２メモリ部から画像データの読出しを行わせると共に、異常と判定されたときラスター同期信号に応じて第１メモリ部からのみ画像データの読出しを行わせる読出し制御部と、
   を備えたことを特徴とする２ビーム走査光学装置。

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