JP2007057942A - 光ビーム走査装置、画像形成装置、及び光ビーム走査方法 - Google Patents

光ビーム走査装置、画像形成装置、及び光ビーム走査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 回転多面鏡による光ビーム走査を用いて高品質な画像形成を実現する。
【解決手段】 光ビーム走査装置において、回転基準信号を生成する回転基準信号生成手段と、前記回転基準信号生成手段により二つの面を有する印刷対象物の第一面を印刷するための回転基準信号を生成する基準となるタイミングを生成する第一タイミング生成手段と、前記回転基準信号生成手段により前記印刷対象物の第二面を印刷するための回転基準信号を生成する基準となるタイミングを生成する第二タイミング生成手段と、光ビーム検出手段により得られる水平同期信号により、前記第一タイミング生成手段が生成する計数値を計測するタイミング計測手段と、前記タイミング計測手段により得られる計数値に基づいて、回転多面鏡を回転駆動させる駆動手段に供給する回転基準信号の位相を制御する位相制御手段とを有することにより、上記課題を解決する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光ビーム走査装置、画像形成装置、及び光ビーム走査方法に係り、特に、回転多面鏡による光ビーム走査を用いて高品質な画像形成を実現するための光ビーム走査装置、画像形成装置、及び光ビーム走査方法に関する。
従来、複写機やファクシミリ、プリンタ、印刷機等の画像形成装置に用いられる光ビーム走査装置として、光ビームを像担持体に偏向走査する複数の回転多面鏡を回転駆動させて回転位置を検出し、等速回転するよう制御された光ビーム走査装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
上述した光ビーム走査装置は、複数の回転多面鏡に対応した各回転基準信号及び各回転位置検出の出力信号に基づいて、各回転多面鏡が等速回転するように各駆動手段により制御が行われる。
また、上述した光ビーム走査装置を備えた画像形成装置においては、各回転多面鏡で偏向走査された光ビームによってそれぞれ対応する像担持体上に独立した潜像を形成し、この潜像を現像した各画像を記録媒体上に重ね合わせて転写する。
ここで、各画像を記録媒体上の正確な位置に重ね合わせるためには、像担持体上の各画像の主走査方向及び副走査方向における画像形成開始位置が正確に調整されていなければならない。
そこで、主走査方向については、光ビームを走査経路上の所定位置で検出し、その検出結果に基づいて画像の各走査ラインの書き込みタイミングを調整することにより、主走査方向の画像ずれの生成を防止することができる。一方、副走査方向については、複数の回転多面鏡に対応させて複数の像担持体が設けられている場合、像担持体の間隔を走査ピッチの整数倍に設定し、画像の書き込み開始のタイミングを一回の光ビーム走査に要する時間単位で調整することにより、画像全体にわたって１走査ピッチよりも大きな副走査方向の画像ずれの生成を防止できる。
なお、上述の特許文献１に示されている技術は、基準周波数信号生成手段から生成された基準周波数信号に基づいて、１つのＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ；位相ロックループ）制御手段が回転多面体（回転多面鏡）の回転速度制御を開始するものである。また、一定速度で回転する回転多面体により偏向されるレーザビームを受光して、同期センサが水平同期信号を生成すると、タイミング計測手段が１つの同期センサから出力される水平同期信号の出力に同期して、残る各同期センサから出力される水平同期信号の出力タイミング差が基準周波数信号に基づいて計測される。そして、この計測された各水平同期信号の出力タイミング差に基づいて、位相制御手段がＰＬＬ制御手段に供給する基準周波数信号の位相を調整する。
これにより、位相ずれを画素単位距離間内で微細に調整でき、レーザビームの各感光ドラム（像担持体）上のトップ走査ラインずれを最小に設定することができる。
特開昭６４−７３３６９号公報
ところで、上述した従来の画像形成装置を用いて用紙等の印刷対象物の両面（第一面（表面）、第二面（裏面））に印刷する場合、印刷対象物に転写した画像（トナー）を加熱定着させることにより紙内部の水分が蒸発して印刷対象物が縮小する。この場合、例えば用紙のような二つの面を有する印刷対象物の第一面の印刷領域と第二面の印刷領域とを合わせた印刷を行う場合には、最初に印刷される第一面の転写した画像を加熱定着させることにより印刷対象物の縮小が生じるため、第一面の描画（印刷）終了後から第二面の描画（印刷）を開始する前までと、第二面の描画終了後から第一面の描画を開始する前までの計２回、対応する回転多面鏡の回転速度を切り替えなければならない。
しかしながら、回転多面鏡は回転基準信号により回転速度が切り替わっても、ポリゴンモータのイナーシャー（慣性エネルギー）が大きく、回転基準信号に追随して回転速度が迅速に切り替わることは困難である。また加速、減速を繰り返して回転が安定するまでの時間は各ポリゴンモータによって異なる。
また、描画する順に対応して回転多面鏡の回転速度を切り替えていくため、基準となる回転多面鏡の回転速度と他の回転多面鏡の回転速度とが異なる時期がある。そのため、従来の画像形成装置のように、基準の回転多面鏡に対応する水平同期信号に基づいて、他の回転多面鏡における副走査方向の書き出し位置を求めることはできないという問題がある。
本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであり、回転多面鏡による光ビーム走査を用いて高品質な画像形成を実現するための光ビーム走査装置、画像形成装置、及び光ビーム走査方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
請求項１に記載された発明は、光ビームを像担持体に偏向走査する回転多面鏡を回転駆動させるための駆動手段と、前記回転多面鏡の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記回転多面鏡の回転基準信号及び前記回転位置検出手段の出力信号により前記駆動手段を制御する回転駆動制御手段と、前記回転多面鏡により偏向走査された光ビームを走査経路上の所定の位置で検出する光ビーム検出手段とを有する光ビーム走査装置において、前記回転基準信号を生成する回転基準信号生成手段と、前記回転基準信号生成手段により二つの面を有する印刷対象物の第一面を印刷するための前記回転基準信号を生成する基準となるタイミングを生成する第一タイミング生成手段と、前記回転基準信号生成手段により前記印刷対象物の第二面を印刷するための前記回転基準信号を生成する基準となるタイミングを生成する第二タイミング生成手段と、前記光ビーム検出手段により得られる水平同期信号により、前記第一タイミング生成手段が生成する計数値を計測するタイミング計測手段と、前記タイミング計測手段により得られる計数値に基づいて、前記駆動手段に供給する回転基準信号の位相を制御する位相制御手段とを有することを特徴とする。
また、請求項２に記載された発明は、前記位相制御手段は、前記第一タイミング生成手段により得られるタイミングの１サイクルの最終クロックと、前記第二タイミング生成手段により得られるタイミングの１サイクルの最終クロックとが一致した場合に、前記回転多面鏡の回転速度の切り替えを行うことを特徴とする。
また、請求項３に記載された発明は、前記位相制御手段は、前記第一面の印刷に対する前記第二面の縮小率の割合をＸとして、Ｘ／（１−Ｘ）又は１／（１−Ｘ）の値が整数になるように回転基準信号の位相を制御することを特徴とする。
また、請求項４に記載された発明は、前記位相制御手段は、前記第一面の印刷のみで位置ずれを補正するための回転多面鏡の位相制御を行い、前記第二面では前記第一面で用いた位相制御の結果を用いることを特徴とする。
また、請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光ビーム走査装置を少なくとも１つ有する画像形成装置である。
また、請求項６に記載された発明は、複数色を用いた画像形成を行う場合に前記光ビーム走査装置を各色毎に設けることを特徴とする。
また、請求項７に記載された発明は、光ビームを像担持体に偏向走査する回転多面鏡を回転駆動させ、前記回転多面鏡により偏向走査された光ビームを走査経路上の所定の位置で検出して得られる水平同期信号及び回転基準信号により前記回転駆動を制御して、前記光ビームを走査する光ビーム走査方法において、二つの面を有する印刷対象物の第一面を印刷するための回転基準信号を生成する基準となる第一タイミングを生成する第一タイミング生成ステップと、前記印刷対象物の第二面を印刷するための回転基準信号を生成する基準となる第二タイミングを生成する第二タイミング生成ステップと、前記光ビームを検出して得られる水平同期信号により、前記第一タイミング生成ステップにより得られる第一タイミングを生成する計数値を計測するタイミング計測ステップと、前記タイミング計測ステップにより得られる計数値に基づいて、前記回転多面鏡を回転駆動させる回転基準信号の位相を制御する位相制御ステップとを有することを特徴とする。
また、請求項８に記載された発明は、前記位相制御ステップは、前記第一タイミング生成ステップにより得られるタイミングの１サイクルの最終クロックと、前記第二タイミング生成ステップにより得られるタイミングの１サイクルの最終クロックとが一致した場合に、前記回転多面鏡の回転速度の切り替えを行うことを特徴とする。
また、請求項９に記載された発明は、前記位相制御ステップは、前記第一面の印刷に対する前記第二面の縮小率の割合をＸとして、Ｘ／（１−Ｘ）又は１／（１−Ｘ）の値が整数になるように前記回転基準信号の位相を制御することを特徴とする。
また、請求項１０に記載された発明は、前記位相制御ステップは、前記第一面の印刷のみで位置ずれを補正するための回転多面鏡の位相制御を行い、前記第二面では前記第一面で用いた位相制御の結果を用いて位相制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、回転多面鏡による光ビーム走査を用いて高品質な画像形成を実現することができる。
以下に、本発明における光ビーム走査装置、画像形成装置、及び光ビーム走査方法を好適に実施した形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施例では、４組の画像形成ユニットで構成されたカラーレーザビームプリンタ（以下、カラープリンタと略称する）を用いた実施例について説明するが、本発明においてはこの限りではなく、少なくとも１つの画像形成ユニットが構成されていればよい。
＜画像形成装置（カラープリンタ）＞
図１は、本実施例における画像形成装置の概略構成の一例を示す図である。なお、図１に示す画像形成装置としてのカラープリンタ１０は、４色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））の画像を重ね合わせたカラー画像を形成するために、各色毎に４組の画像形成ユニット９ａ〜９ｄを備えている。
図１において、カラープリンタ１０は、感光ドラム（感光体）１１ａ〜１１ｄと、感光ドラム１１上に光ビームを走査する光ビーム走査装置１２ａ〜１２ｄと、帯電器１３ａ〜１３ｄと、現像器１４ａ〜１４ｄと、第一転写器１５ａ〜１５ｄと、清掃器１６ａ〜１６ｄと、ベルト駆動ローラ１７と、中間転写ベルト１８と、第二転写器１９と、給紙装置２０と、定着器２１と、排紙装置２２とを有するよう構成されている。
また、上述した画像形成ユニット９は、感光ドラム１１と、光ビーム走査装置１２と、帯電器１３と、現像器１４と、第一転写器１５と、清掃器１６とからなる。なお、図１に示すように、画像形成ユニット９ａ〜９ｄの間隔は一定（Ｌ）となっている。
ここで、一例としてブラック（Ｋ）の印刷動作（帯電、露光、現像）について説明する。最初に、帯電器１３ａにより帯電させられた感光ドラム１１ａは、光ビーム走査装置１２ａからの光ビームで露光されて、静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像器１４ａで反転現像され、トナー像が感光ドラム１１ａ上に形成される。
一方、図１に示すベルト駆動ローラ１７で駆動される中間転写ベルト１８は、感光ドラム１１ａと第一転写器１５ａの間を図１において右から左に搬送され、感光ドラム１１ａ上のトナー像は、第一転写器１５ａで中間転写ベルト１８に転写される。なお、第一転写器１５ａで転写されず感光ドラム１１ａ上に残ったトナーは、清掃器１４ａで清掃され感光ドラム１１ａ上から取り除かれる。
上述した動作は、他色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ））でも同様に印刷動作（帯電、露光、現像）が行なわれ、先に転写されたトナー像に重畳するように第一転写器１５で中間転写ベルト１８に転写されて、一つのカラー画像が得られる。
また、中間転写ベルト１８上で複数のトナーが重畳したカラー画像は、第二転写器１９で給紙装置２０から給紙された印刷対象物である用紙２３上に転写され、定着器２１で加熱及び加圧による定着され、排紙装置２２に排紙されて印刷画像が得られる。
なお、図１に示すカラープリンタ１０により用紙２３の両面を印刷する場合には、第一面の印刷終了後、例えば用紙反転手段（図示せず）により用紙２３を反転させ、再び給紙装置２０側から中間転写ベルト１８と第二転写器１９の間を搬送させることで、第二面を印刷する。
＜光ビーム走査装置＞
次に、上述した光ビーム走査装置１２の構成例について図を用いて説明する。図２は、光ビーム走査装置の概略構成の一例を示す図である。カラープリンタ１０における各光ビーム走査装置１２は、レーザドライバ３０と、光ビーム生成手段としての半導体レーザ３１と、光学系レンズ３２と、回転多面鏡３３と、回転多面鏡３３に回転駆動する駆動手段としてのポリゴンモータ３４と、回転位置検出手段としてのホール素子３５と、ポリゴンモータ３４を制御する回転駆動制御手段としてのモータドライバ３６（ＰＬＬ制御回路）と、回転多面鏡３３で走査偏向された光ビームを検出する光ビーム検出手段としてのレーザビーム検出器３７と、レーザビーム検出器３７の出力信号と同期してレーザ光源を制御する光ビーム制御手段としての制御手段（コントローラ）３８と、ｆθレンズ３９と、折り返しミラー４０とを有するよう構成されている。
次に、図２に示す構成に基づく光ビーム（レーザビーム）を走査するための動作内容について説明する。なお、図２において回転多面鏡３３の１鏡面分の駆動に必要な回転基準信号は、１サイクル分の回転基準信号が必要であるものとして説明する。つまり、回転多面鏡の鏡面数が“Ｍ”面ならば、回転多面鏡が１回転するのに必要な回転基準信号は“Ｍ”サイクル分必要となる。また、回転基準信号のＤｕｔｙ（Ｈ／Ｌの時間比率）も、要求されていないものとする。
まず、各半導体レーザ３１からのレーザビームは、形成する画像信号に応じて色分解された画像データに基づいて作動するレーザドライバ３０によりＯＮ／ＯＦＦされながら光学系レンズ３２に照射される。光学系レンズ３２に照射されたレーザビームは、コリメートレンズやシリンドリカルレンズ等により平行光に生成され、ポリゴンモータ３４で回転駆動された回転多面鏡３３に照射される。
ここで、モータドライバ３６は、制御手段３８により得られる回転基準信号及びホール素子３５の出力信号に基づいて回転多面鏡３３が等速回転するようにモータドライバ３６を制御する回転駆動制御手段である。モータドライバ３６により等速回転している回転多面鏡３３に入光したレーザビームは、偏向走査されてｆθレンズ３９を介して等角速度偏向から等速度偏向に変更され、折り返しミラー４０により感光ドラム１１面に照射される。
また、半導体レーザ３１からの光ビームの走査開始位置にはレーザビーム検出器３７を設け、レーザビームがレーザビーム検出器３７で検知されると水平同期信号ＢＤとして制御手段３８に出力される。
ところで、上述した概略構成に示す光ビーム走査装置１２を備えたカラープリンタ１０でカラー画像を形成する際、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色毎に独立に作成した画像を中間転写ベルト１８上の正確な位置に重ね合わせる必要がある。ここで、各色の画像を中間転写ベルト１８上の正確な位置に重ね合わせるためには、各感光ドラム１１に対応したレーザビームによる主走査方向及び副走査方向の書き込み開始位置が正確に調整されていなければならない。
主走査方向の調整については、レーザビームの走査開始位置を常にレーザビーム検出器３７で検出して、画像データの書き込み開始位置を各色で調整することにより、カラープリンタ１０内の光ビーム走査装置１２と感光ドラム１１との相対的な位置関係が各色で完全に一致していなくても、各色の画像を重ね合わせた場合に色ずれを最小限になるようにしている。
一方、副走査方向の調整については、回転多面鏡の面位相を制御して基準色の露光タイミングと他色の露光タイミングを調整して、各色の画像を重ね合わせた場合に色ずれを最小限になるようにしている。
ところが、上述したように、図１に示す定着器２１による加熱定着により用紙２３内部の水分が蒸発して若干縮む。この縮小した用紙の第一面に対して第二面の印刷領域を合わせるためには、第二面を縮小して印刷する必要がある。
そのため、画像形成装置の副走査方向については、第一面の描画終了後から第二面の描画を開始する前までと、第二面の描画終了後から第一面の描画を開始する前までの２回、対応する回転多面鏡３３の回転速度を切り替えなくてはならない。また、描画する順に対応する回転多面鏡３３の回転速度を切り替えていくため、基準となる回転多面鏡３３の回転速度と他の回転多面鏡３３の回転速度が異なる時期がある。
ここで、図３は、ポリゴンモータの回転速度と水平同期信号ＢＤの関係の一例を示すタイミングチャート図である。なお、図３は、回転基準信号の周波数が切り替わった場合におけるポリゴンモータの回転速度と水平同期信号ＢＤの関係の一例を示している。
図３に示すように、ポリゴンモータ３４のモータドライバ３６に供給される回転基準信号の周波数が“Ａ”の周波数から周波数の高い“Ｂ”に切り替わると、モータドライバ３６は回転基準信号とホール素子３５からの信号との位相を合わせようとポリゴンモータ３４を加速する。
しかしながら、回転多面鏡３３は回転基準信号により回転速度が切り替わっても、ポリゴンモータ３４のイナーシャーが大きく、回転基準信号に追随して回転速度が切り替わることはなく、加速減速を繰り返して徐々に回転が安定する。また、回転が安定するまでの時間は、各ポリゴンモータ３４のそれぞれによって異なる。
また、水平同期信号ＢＤは、回転基準信号の周波数が切り替わる前は、安定した周期を保っているが、回転基準信号の周波数が切り替わると、ポリゴンモータが繰り返す加速減速動作に影響されて、周期が早くなったり遅くなったりを繰り返して徐々に回転基準信号を切り替える前の周期よりやや早い周期で安定するようになる。
このため、従来の画像形成装置のように、基準の回転多面鏡３３に対応する水平同期信号に基づいて、他の回転多面鏡３３において副走査方向の書き出し位置を求めることは、回転速度切り替え直後ではできない。また、回転が安定してから基準の回転多面鏡３３に対応する水平同期信号を基に、他の回転多面鏡３３において副走査方向の書き出し位置を求めることは、印刷スループットを低下させる原因となる。
そこで、本実施形態の光ビーム走査装置１２では、用紙２３の第一面の印刷に用いる回転多面鏡３３の回転速度で回転している時のみ各回転多面鏡３３を回転駆動するポリゴンモータ３４の回転位相を制御して、各回転多面鏡３３の面位相を補正することで、位置ずれを低減する。
また、本実施形態では、第二面の印刷に用いる回転多面鏡の回転速度で回転している時には各回転多面鏡３３を回転駆動するポリゴンモータ３４の回転位相は行わず、各回転多面鏡３３の面位相を維持したまま回転多面鏡３３を回転駆動するポリゴンモータ３４の回転速度を切り替えている。
ここで、図４は、光ビームの走査制御ユニットの一構成例を示すブロック図である。なお、図４は、一例として上述した光ビーム走査装置１２を４組備えた光ビームの走査制御ユニットの一構成例を示している。図４に示す走査制御ユニットは、第一タイミング生成器５１と、第二タイミング生成器５２ａ〜５２ｄと、回転基準信号生成器５３ａ〜５３ｄと、モータドライバ（ＰＬＬ制御部）５４ａ〜５４ｄと、回転多面鏡５５ａ〜５５ｄと、ポリゴンモータ５６ａ〜５６ｄと、レーザビーム検出器５７ａ〜５７ｄと、制御回路５８とを有するよう構成されている。
また、図５は、回転基準信号のタイミングチャートの一例を示す図である。なお、図５（ａ）は、第一面の印刷から第二面の印刷へと切り替わる動作を示すタイミングチャート図を示し、図５（ｂ）は、第二面の印刷から次の用紙の第一面の印刷へと切り替わる動作を示すタイミングチャート図を示している。
第一タイミング生成器５１は、用紙の第一面を印刷する時に用いられ各回転多面鏡５５ａ〜５５ｄの回転速度及び回転位相を決める回転基準信号を生成する基準となるタイミングを生成する。また、第一タイミング生成器５１は、入力されたクロックＣＬＫを計数するカウンタで構成され、図５に示すように計数値ＨＣＮＴ１を０からＮＨ１−１までの値ＮＨ１を１サイクルとして繰り返しカウントする。また、このカウンタは、計数値ＮＨ１−１のときに１サイクルの最終クロックとし、１クロック分のパルス信号としてＨＳＹＮＣ１を出力する。０からＮＨ１−１までの計数値ＨＣＮＴ１は、各回転多面鏡５５ａ〜５５ｄに対応した回転基準信号生成器５３ａ〜５３ｄに供給されて、用紙の第一面を印刷する時に用いられる回転基準信号の生成する基準となるタイミングになる。
第二タイミング生成器５２ａ〜５２ｄは、用紙の第二面を印刷する時に用いられ各回転多面鏡の回転速度及び回転位相を決める回転基準信号を生成する基準となるタイミングを生成する。第二タイミング生成器５２ａ〜５２ｄは、入力されたクロックＣＬＫを計数するカウンタで構成され、それぞれの計数値ＨＣＮＴ２（ａ）〜ＨＣＮＴ２（ｄ）（以下、ＨＣＮＴ２＊と略称する）を、図５に示すように０からＮＨ２−１までの値ＮＨ２を１サイクルとして繰り返しカウントする。また、このカウンタは計数値ＮＨ２−１のときに１サイクルの最終クロックとして１クロック分のパルス信号としてＨＳＹＮＣ２（ａ）〜ＨＳＹＮＣ２（ｄ）（以下、ＨＳＹＮＣ２＊と略称する）を出力する。０からＮＨ２−１までの計数値ＨＣＮＴ２＊は、それぞれ各回転多面鏡５５ａ〜５５ｄに対応した回転基準信号生成器５３ａ〜５３ｄに供給されて、用紙の第二面を印刷する時に用いられる回転基準信号の生成する基準となるタイミングになる。
回転基準信号生成器５３ａ〜５３ｄは、用紙の第一面を印刷する場合、第一タイミング生成器５１が生成する計数値ＨＣＮＴ１に基づいて各回転多面鏡５５ａ〜５５ｄの回転速度及び回転位相を決める回転基準信号ＭＣＬＫ＊を生成し、各回転多面鏡５５ａ〜５５ｄに対応したポリゴンモータ５６ａ〜５６ｄを制御する回転駆動制御手段であるモータドライバ５６ａ〜５６ｄに供給する。また、回転基準信号生成器５３ａ〜５３ｄは、用紙の第二面を印刷するとき、第二タイミング生成器５２ａ〜５２ｄが生成する計数値ＨＣＮＴ２＊を基に、各回転多面鏡の回転速度及び回転位相を決める回転基準信号ＭＣＬＫ＊を生成し各回転多面鏡に対応したポリゴンモータ５６ａ〜５６ｄを制御する回転駆動制御手段であるモータドライバ５４ａ〜５４ｄに供給する。
モータドライバ５４ａ〜５４ｄは、回転基準信号生成器から供給された回転基準信号ＭＣＬＫ＊とポリゴンモータ５６ａ〜５６ｄの回転位置を検出する上述したホール素子の出力信号に基づいてポリゴンモータ５６ａ〜５６ｄが等速回転するように制御する。また、ホール素子からは、ポリゴンモータ５３ａ〜５３ｄの回転に応じた周波数でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すパルス信号がモータドライバ５４ａ〜５４ｄに出力される。
回転多面鏡５５ａ〜５５ｄは、ポリゴンモータ５６ａ〜５６ｄの回転子の軸上に形成されているため、ポリゴンモータ５６ａ〜５６ｄが回転すれば同様に回転する。各ポリゴンモータ５６ａ〜５６ｄが等速回転すると、レーザビーム検出器５７ａ〜５７ｄのセンサ部をレーザビームが通過するように上述した各半導体レーザが点灯する。この半導体レーザの点灯により、各レーザビーム検出器５７ａ〜５７ｄから制御回路５８に水平同期信号ＢＤ（ａ）〜ＢＤ（ｄ）（以下、“ＢＤ＊”と略称する）が送出される。
＜制御回路５８の構成＞
ここで、制御回路５８の回路構成について図を用いて説明する。図６は、制御回路の一構成例を示す図である。制御回路５８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６３と、ラッチ回路６４ａ〜６４ｄとを有するよう構成されている。ラッチ回路６４ａ〜６４ｄは、各レーザビーム検出器５７ａ〜５７ｄが出力する水平同期信号ＢＤ＊で第一タイミング生成器５１が生成する計数値ＨＣＮＴ１を計測する複数のタイミング計測手段である。
ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶されたマイクロプログラムをＲＡＭ６３上で実行し、実行したプログラムにしたがって各信号の制御を行う。制御回路５８は、第一タイミング生成器５１が生成する０からＮＨ１−１までの計数値ＨＣＮＴ１を各水平同期信号ＢＤにより計測して、その計測値に基づいて、各水平同期信号間の位相差を求め、補正用の位相データに変換して位相データを回転基準信号生成器５３ａ〜５３ｄに出力する。
＜回転基準信号生成器５３＞
次に、回転基準信号生成器５３ａ〜５３ｄについて図を用いて説明する。図７は、回転基準信号生成器の一例を示すブロック図である。図７に示す回転基準信号生成器５３は、ＯＲゲート７１と、ＡＮＤゲート７２と、Ｄ型フリップフロップ７３と、セレクタ７４と、比較器７５とを有するよう構成されている。
Ｄ型フリップフロップ７３は、制御回路５８から供給された回転多面鏡の回転速度を用紙の第一面と第二面で切り替える印刷面選択信号ＳＥＬＤＡＴＡ（ａ）〜ＳＥＬＤＡＴＡ（ｄ）（以下、ＳＥＬＤＡＴＡ＊と略称する）を入力する。また、Ｄ型フリップフロップ７３は、イネーブル端子付である。イネーブル端子として第一タイミング生成器５１からのパルス信号ＨＳＹＮＣ１と第二タイミング生成器５２ａ〜５２ｄからのパルス信号ＨＳＹＮＣ２＊とが同時に入力される時、又はＤ型フリップフロップ７３の出力ＳＥＬ＊が”Ｌ”のとき第一タイミング生成器５１からのパルス信号ＨＳＹＮＣ１が入力されると、クロックの立ち上がりで入力端子Ｄに入力された制御回路５８からの印刷面選択信号ＳＥＬＤＡＴＡ＊の状態が出力信号ＳＥＬ＊として出力端子に反映される。また、上述した条件が整わないと、入力端子Ｄの状態は出力端子には反映されない。
セレクタ７４は、第一タイミング生成器５１が生成する計数値ＨＣＮＴ１と第二タイミング生成器５２ａ〜５２ｄが生成する計数値ＨＣＮＴ２＊とを入力する。また、セレクタ７４は、Ｄ型フリップフロップ７３の出力ＳＥＬ＊にしたがって出力する入力端子のデータを選択する。ここで、指示信号ＳＥＬ＊が”Ｌ”の場合には、セレクタ７４の出力は第一タイミング生成器５１からのタイミングＨＣＮＴ１がＣＮＴ＊として出力する。一方、指示信号ＳＥＬ＊が“Ｈ”の場合には、セレクタ７４の出力は第二タイミング生成器５２からのタイミングＨＣＮＴ２＊がＣＮＴ＊として出力する。
比較器７５は、制御回路から供給された回転多面鏡の回転位相を制御する位相データＰＨＤＡＴＡ（ａ）〜ＰＨＤＡＴＡ（ｄ）（以下、ＰＨＤＡＴＡ＊と略称する）と、セレクタ７４の出力であるタイミングＣＮＴ＊とを比較する。比較器７５は、セレクタ７４の出力データと制御回路５８からの位相データＰＨＤＡＴＡ＊を比較し、一致した場合にＭＣＬＫとしてパルス信号を出力する。ここで、回転多面鏡の回転速度を切り替えても、速度切り替え前の同じ回転速度における回転多面鏡の面位相とずれが生じないようにするには、第一タイミング生成器５１が生成するタイミングから、第二タイミング生成器５２が生成するタイミングへとスムーズに切り替わらなければならない。
また、逆に回転速度を戻すときには、図４に示す第二タイミング生成器５２が生成するタイミングから、第一タイミング生成器５１が生成するタイミングへとスムーズに切り替わらなければならない。
そのためには、第一タイミング生成器５１が生成するタイミングの１サイクルの最終クロックから第二タイミング生成器５２が生成するタイミングの１サイクルの最初クロックへと切り替われば、回転基準信号に位相ずれが生じることはない。また、回転を戻すときも同じで、第二タイミング生成器５２が生成するタイミングの１サイクルの最終クロックから第一タイミング生成器５１が生成するタイミングの１サイクルの最初クロックへと切り替われば、回転基準信号に位相ずれが生じることはない。このタイミングは、第一タイミング生成器５１が生成するサイクルの最終クロック時に出力するパルス信号ＨＳＹＮＣ１と第二タイミング生成器５２が生成するサイクルの最終クロック時に出力するパルス信号ＨＳＹＮＣ２＊とが同時に出力するときでもある。
ここで、上述した図５を用いて一方の面から他方の面への印刷の切り替わり動作についいて説明する。まず、図５（ａ）に示すように、第一面の印刷から第二面の印刷へと切り替わる場合、第一タイミング生成器５１は、制御回路５８からのリセット信号ＲＥＳＥＴが解除されると前述したように計数値ＨＣＮＴ１を０からＮＨ１−１までの値ＮＨ１を繰り返しカウントする。また、このカウンタは計数値ＮＨ１−１のときにキャリー出力として１クロック分のパルス信号としてＨＳＹＮＣ１を出力する。
ここで、ＳＥＬ（ａ）〜ＳＥＬ（ｄ）（以下、ＳＥＬ＊と略称する）信号が”Ｌ”のとき第一タイミング生成器５１からのパルス信号ＨＳＹＮＣ１が入力されると、クロックの立ち上がりで印刷面選択信号ＳＥＬＤＡＴＡ＊が反映されてＳＥＬ＊信号は”Ｈ”に切り替わる。また、出力端子に入力端子Ｄの信号の状態が出力信号ＳＥＬ＊として出力端子に反映される。
第二タイミング生成器５２は、回転基準信号生成器５３ａ〜３４ｄの信号ＳＥＬ＊が”Ｈ”になるとカウンタが動作し、前述したように計数値ＨＣＮＴ２を０からＮＨ２−１までの値ＮＨ２を繰り返しカウントする。また、このカウンタは計数値ＮＨ２−１のときにキャリー出力として１クロック分のパルス信号としてＨＳＹＮＣ２＊を出力する。
回転基準信号生成器５３のセレクタ７４は、ＳＥＬ＊信号が”Ｌ”のときは、第一タイミング生成器５１からのタイミングＨＣＮＴ１をＣＮＴ＊として比較器７５に出力する。ＳＥＬ＊信号が”Ｈ”に切り替わると、セレクタ７４は第二タイミング生成器５２からのタイミングＨＣＮＴ２＊をＣＮＴ＊として比較器７５に出力する。比較器７５は、位相データＰＨＤＡＴＡ＊とＣＮＴ＊信号を比較してＭＣＬＫ＊を生成する。
ＳＥＬ＊信号によって第一タイミング生成器５１が生成するタイミングの１サイクルの最終クロックから第二タイミング生成器５２が生成するタイミングの１サイクルの最初クロックへとスムーズに切り替わっているので、回転基準信号に位相ずれが生じない。
一方、図５（ｂ）に示すように、第二面の印刷から次の印刷対象物（用紙）の第一面の印刷へと切り替わる動作の場合、ＳＥＬ＊信号が”Ｈ”のときは、第一タイミング生成器５１からのパルス信号ＨＳＹＮＣ１と第二タイミング生成器５２からのパルス信号ＨＳＹＮＣ２とが同時に入力されると、クロックの立ち上がりで印刷面選択信号ＳＥＬＤＡＴＡ＊が反映されてＳＥＬ＊信号は”Ｌ”に切り替わる。
回転基準信号生成器５３のセレクタ７４は、ＳＥＬ＊信号が”Ｈ”のときは、第二タイミング生成器５２からのタイミングＨＣＮＴ２をＣＮＴ＊として比較器７５に出力する。ＳＥＬ＊信号が”Ｌ”に切り替わると、セレクタ７４は第一タイミング生成器５１からのタイミングＨＣＮＴ１をＣＮＴ＊として比較器７５に出力する。比較器７５は、位相データＰＨＤＡＴＡ＊とＣＮＴ＊信号とを比較してＭＣＬＫ＊を生成する。
第二タイミング生成器５２は、回転基準信号生成器５３ａ〜３４ｄの信号ＳＥＬ＊が”Ｌ”になるとカウンタが停止し、計数値ＨＣＮＴ２を０にクリアする。このようにＳＥＬ＊信号によって、第二タイミング生成器５２が生成するタイミングの１サイクルの最終クロックから、第一タイミング生成器５１が生成するタイミングの１サイクルの最初クロックへとスムーズに切り替わっているため、回転基準信号に位相ずれが生じない。
ここで、用紙の第一面の印刷に対する第二面における印刷の縮小率の割合Ｘは、第一タイミング生成器５１が生成するタイミングの１サイクルの計数値ＮＨ１と、第二タイミング生成器５２生成するタイミングの１サイクルの計数値ＮＨ２とで表すと、Ｘ＝ＮＨ２／ＮＨ１となる。
次に、用紙の第一面の印刷に対する第二面における印刷の縮小率の割合Ｘから、第一面の印刷は第二面との縮小率の割合Ｘの差の何倍にあたるかを求める。これは、第一タイミング生成器５１が生成するサイクルの最終クロック時に出力するパルス信号ＨＳＹＮＣ１と第二タイミング生成器５２が出力するパルス信号ＨＳＹＮＣ２とが繰り返し同時に出力するときに、１周期中に出力されるパルス信号ＨＳＹＮＣ２のパルス数Ｐ２を表している。このとき、Ｐ２＝１／（１−Ｘ）となる。
ただし、Ｐ２が整数でなければ、パルス信号ＨＳＹＮＣ１とパルス信号ＨＳＹＮＣ２とが次に同時に出力されるまでに何枚もの用紙が印刷できてしまう。したがって、第一面と第二面とを交互に印刷することができない。同様に、第一タイミング生成器５１が生成するサイクルの最終クロック時に出力するパルス信号ＨＳＹＮＣ１と第二タイミング生成器５２が出力するパルス信号ＨＳＹＮＣ２とが繰り返し同時に出力するときに、１周期中に出力されるパルス信号ＨＳＹＮＣ１のパルス数Ｐ１を求める。
ここで、第一タイミング生成器５１が生成するタイミングの１サイクルの計数値ＮＨ１と１周期中に出力されるパルス信号ＨＳＹＮＣ１のパルス数Ｐ１の積は、第二タイミング生成器５２生成するタイミングの１サイクルの計数値ＮＨ２と１周期中に出力されるパルス信号ＨＳＹＮＣ２のパルス数Ｐ２の積に等しい。これを式で表すと、Ｐ１×ＮＨ１＝Ｐ２×ＮＨ２となる。これからパルス信号ＨＳＹＮＣ２のパルス数Ｐ２を求めるとＰ１＝Ｐ２×（ＮＨ２／ＮＨ１）＝（１／（１−Ｘ））×Ｘ＝Ｘ／（１−Ｘ）となる。なお、パルス信号ＨＳＹＮＣ１のパルス数Ｐ１も、パルス信号ＨＳＹＮＣ２のパルス数Ｐ２と同様に整数でなければならない。
図８は、計数値に対するパルス数の計算結果の一例を示す図である。なお、図８では一例として第一タイミング生成器５１が生成するタイミングの１サイクルの計数値ＮＨ１が４０００のとき、第二タイミング生成器５２が生成するタイミングの１サイクルの計数値ＮＨ２を３９５０から３９９９まで可変させ、また第二面の縮小率の割合Ｘを０．９８７５〜０．９９９７５の範囲として、１周期中に出力されるパルス信号ＨＳＹＮＣ１のパルス数Ｐ１と、パルス信号ＨＳＹＮＣ２のパルス数Ｐ２とを計算したものである。
ここで、パルス数Ｐ１又はパルス数Ｐ２が整数である場合（例えば、ＮＨ１＝４０００，ＮＨ２＝３９６０等）、計数値ＮＨ１とパルス数Ｐ１の積（ＮＨ１＊Ｐ１）、又は計数値ＮＨ２とパルス数Ｐ２の積（ＮＨ２＊Ｐ２）は、計数値ＮＨ１と計数値ＮＨ２との最小公倍数になっている。このとき、第一タイミング生成器５１が生成するサイクルの最終クロック時に出力するパルス信号ＨＳＹＮＣ１と第二タイミング生成器５２が出力するパルス信号ＨＳＹＮＣ２＊とが同時に出力する間隔は、縮小率の割合Ｘが０．９９９７５のときでも、１周期中に出力されるパルス信号ＨＳＹＮＣ１のパルス数Ｐ１は３９９９である。
一方、パルス数Ｐ１又はパルス数Ｐ２が整数でない場合、計数値ＮＨ１とパルス数Ｐ１の積、又は計数値ＮＨ２とパルス数Ｐ２の積も整数ではなく、また計数値ＮＨ１と計数値ＮＨ２との最小公倍数でもない。
したがって、図８に示すように、本発明における画像形成装置において、第一面と第二面の印刷を交互に行うために、第一面の印刷に対して第二面の縮小率の割合Ｘとして、Ｘ／（１−Ｘ）又は１／（１−Ｘ）の値が整数になるように割合Ｘを設定することが好ましい。
＜回転基準信号生成器５３が出力する回転基準信号例＞
次に、回転基準信号生成器５３が出力する回転基準信号例についてタイミングチャート図を用いて説明する。図９は、回転基準信号生成器が出力する回転基準信号の一例を示すタイミングチャート図である。ここで、図９において、文字”ＭＣＬＫ”に続く数字（０〜ＮＨ１−１）は、制御回路５８からの位相データを示すものである。
例えば、位相データが”０”の場合は、図９に示すＭＣＬＫ０のタイミングで回転基準信号を出力する。また、位相データが”１”の場合は、図９に示すＭＣＬＫ１のタイミングで回転基準信号を出力する。また、位相データが”７”の場合は、図９に示すＭＣＬＫ７のタイミングで回転基準信号を出力する。このように、入力されたＣＬＫ単位で位相を制御することができる。
また、図１０は、回転多面鏡の回転速度を切り替える前後における位相制御後の回転基準信号のタイミングチャート図である。上述したように本実施例では、第一面の印刷後の加熱定着によって縮小した用紙に対して、第二面の印刷領域を第一面の印刷領域に合わせるため、第二面の印刷領域を縮小して印刷する。なお、第一面が縮小するのは、用紙内にある水分の蒸発によるものであるから、第二面の印刷における縮小率の割合Ｘは、せいぜい０．９７≦Ｘ＜１である。また、縮小率の割合Ｘの値は、ほぼ１に近い値であるから回転多面鏡の第一面の位相と、第二面の位相とを同じにしても位置ずれに全く影響はない。
また、図１０において、ＭＣＬＫ０は、位相制御を行う前の回転基準信号であり、ＭＣＬＫＡは位相制御を行った後の回転基準信号である。ここでは、位相制御を実施の前後でも位相制御を行った回転位相は”Ａ”のままである。つまり、位置ずれを補正するための回転多面鏡の位相制御は、第一面の印刷のみで行い、縮小印刷をする第二面では、位相制御は行わず、第一面で用いた位相制御データをそのまま用いる。
上述したように本発明によれば、回転多面鏡による光ビーム走査を用いて高品質な画像形成を実現することができる。具体的には、加熱定着によって縮小した用紙の第一面に対して第二面の印刷領域を合わせるために、回転多面鏡の回転速度を切り替えて第二面を第一面に対して縮小印刷する画像形成装置に本発明の光ビーム走査装置を適用することで、各ポリゴンモータによって回転速度切り替えの後の回転が安定するまでの時間が異なっても、また画像形成装置内に用紙の第一面を印刷するため回転速度の回転多面鏡と、用紙の第二面を印刷するため回転速度の回転多面鏡とが混在しても、最小限の位置ずれに抑えることができ、色ずれの少ない高品質なカラー画像を得ることができる。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
本実施例における画像形成装置の概略構成の一例を示す図である。 光ビーム走査装置の概略構成の一例を示す図である。 ポリゴンモータの回転速度と水平同期信号ＢＤの関係の一例を示している。 光ビームの走査制御ユニットの一構成例を示すブロック図である。 回転基準信号のタイミングチャートの一例を示す図である。 制御回路の一構成例を示す図である。 回転基準信号生成器の一例を示すブロック図である。 計数値に対するパルス数の計算結果の一例を示す図である。 回転基準信号生成器が出力する回転基準信号の一例を示すタイミングチャート図である。 回転多面鏡の回転速度を切り替える前後おける位相制御後の回転基準信号のタイミングチャート図である。
符号の説明
９ 画像形成ユニット
１０ 画像形成装置（カラープリンタ）
１１ 感光ドラム
１２ 光ビーム走査装置
１３ 帯電器
１４ 現像器
１５ 第一転写器
１６ 清掃器
１７ ベルト駆動ローラ
１８ 中間転写ベルト
１９ 第二転写器
２０ 給紙装置
２１ 定着器
２２ 排紙装置
２３ 用紙
３０ レーザドライバ
３１ 半導体レーザ
３２ 光学系レンズ
３３，５５ 回転多面鏡
３４ ポリゴンモータ
３５ ホール素子
３６ モータドライバ（ＰＬＬ制御回路）
３７ レーザビーム検出器
３８ 制御手段（コントローラ）
３９ ｆθレンズ
４０ 折り返しミラー
５１ 第一タイミング生成器
５２ 第二タイミング生成器
５３ 回転基準信号生成器
５４ モータドライバ（ＰＬＬ制御部）
５６ ポリゴンモータ
５７ レーザビーム検出器
５８ 制御回路
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
６３ ＲＡＭ
６４ ラッチ回路
７１ ＯＲゲート
７２ ＡＮＤゲート
７３ Ｄ型フリップフロップ
７４ セレクタ
７５ 比較器

Claims (10)

  1. 光ビームを像担持体に偏向走査する回転多面鏡を回転駆動させるための駆動手段と、前記回転多面鏡の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記回転多面鏡の回転基準信号及び前記回転位置検出手段の出力信号により前記駆動手段を制御する回転駆動制御手段と、前記回転多面鏡により偏向走査された光ビームを走査経路上の所定の位置で検出する光ビーム検出手段とを有する光ビーム走査装置において、
    前記回転基準信号を生成する回転基準信号生成手段と、
    前記回転基準信号生成手段により二つの面を有する印刷対象物の第一面を印刷するための前記回転基準信号を生成する基準となるタイミングを生成する第一タイミング生成手段と、
    前記回転基準信号生成手段により前記印刷対象物の第二面を印刷するための前記回転基準信号を生成する基準となるタイミングを生成する第二タイミング生成手段と、
    前記光ビーム検出手段により得られる水平同期信号により、前記第一タイミング生成手段が生成する計数値を計測するタイミング計測手段と、
    前記タイミング計測手段により得られる計数値に基づいて、前記駆動手段に供給する回転基準信号の位相を制御する位相制御手段とを有することを特徴とする光ビーム走査装置。
  2. 前記位相制御手段は、
    前記第一タイミング生成手段により得られるタイミングの１サイクルの最終クロックと、前記第二タイミング生成手段により得られるタイミングの１サイクルの最終クロックとが一致した場合に、前記回転多面鏡の回転速度の切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の光ビーム走査装置。
  3. 前記位相制御手段は、
    前記第一面の印刷に対する前記第二面の縮小率の割合をＸとして、
    Ｘ／（１−Ｘ）又は１／（１−Ｘ）の値が整数になるように回転基準信号の位相を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ビーム走査装置。
  4. 前記位相制御手段は、
    前記第一面の印刷のみで位置ずれを補正するための回転多面鏡の位相制御を行い、前記第二面では前記第一面で用いた位相制御の結果を用いることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光ビーム走査装置。
  5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の光ビーム走査装置を少なくとも１つ有する画像形成装置。
  6. 複数色を用いた画像形成を行う場合に前記光ビーム走査装置を各色毎に設けることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
  7. 光ビームを像担持体に偏向走査する回転多面鏡を回転駆動させ、前記回転多面鏡により偏向走査された光ビームを走査経路上の所定の位置で検出して得られる水平同期信号及び回転基準信号により前記回転駆動を制御して、前記光ビームを走査する光ビーム走査方法において、
    二つの面を有する印刷対象物の第一面を印刷するための回転基準信号を生成する基準となる第一タイミングを生成する第一タイミング生成ステップと、
    前記印刷対象物の第二面を印刷するための回転基準信号を生成する基準となる第二タイミングを生成する第二タイミング生成ステップと、
    前記光ビームを検出して得られる水平同期信号により、前記第一タイミング生成ステップにより得られる第一タイミングを生成する計数値を計測するタイミング計測ステップと、
    前記タイミング計測ステップにより得られる計数値に基づいて、前記回転多面鏡を回転駆動させる回転基準信号の位相を制御する位相制御ステップとを有することを特徴とする光ビーム走査方法。
  8. 前記位相制御ステップは、
    前記第一タイミング生成ステップにより得られるタイミングの１サイクルの最終クロックと、前記第二タイミング生成ステップにより得られるタイミングの１サイクルの最終クロックとが一致した場合に、前記回転多面鏡の回転速度の切り替えを行うことを特徴とする請求項７に記載の光ビーム走査方法。
  9. 前記位相制御ステップは、
    前記第一面の印刷に対する前記第二面の縮小率の割合をＸとして、
    Ｘ／（１−Ｘ）又は１／（１−Ｘ）の値が整数になるように前記回転基準信号の位相を制御することを特徴とする請求項７又は８に記載の光ビーム走査方法。
  10. 前記位相制御ステップは、
    前記第一面の印刷のみで位置ずれを補正するための回転多面鏡の位相制御を行い、前記第二面では前記第一面で用いた位相制御の結果を用いて位相制御を行うことを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載の光ビーム走査方法。
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