JP4494705B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には，複数の光ビームを用いて光走査する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，画像形成装置のプリントヘッドには，複数のレーザビームを射出することができるレーザアレイ装置を備え，複数のラインへの書き込みを１回の走査で行うようにしているものがある。また，レーザアレイ装置を，副走査方向の解像度に対応する角度に回転させることにより，副走査方向の解像度を調整する技術が知られている（特開平９−２５１１３７号公報）。このような画像形成装置では，ドットの感光体上での主走査方向の位置ずれを防止するために，レーザビームごとに描画開始タイミングや遅延素子の微調整等が行われている。
【０００３】
このレーザビームの描画開始タイミングの調整は，図９に示すような回路により行われる。なお，図９の回路は，４つの発光素子を有するレーザアレイ装置のためのものである。まず，各発光素子から発せられたレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が，感光体上に照射される前に走査開始タイミング検出センサ（以下，「ＳＯＳセンサ」とする）１０により検知される。そして，それぞれのレーザビームに対応した走査開始信号（以下，「ＳＯＳ信号」とする）４０−Ｌ１，４０−Ｌ２，４０−Ｌ３，４０−Ｌ４がそれぞれに対応した同期部４１−Ｌ１，４１−Ｌ２，４１−Ｌ３，４１−Ｌ４に送られる。次に，各同期部により，各発光素子の描画のための点滅の基準となるクロック信号４２−Ｌ１，４２−Ｌ２，４２−Ｌ３，４２−Ｌ４がそれぞれに対応したカウンタ部４３−Ｌ１，４３−Ｌ２，４３−Ｌ３，４３−Ｌ４に送られる。各カウンタ部ではクロック信号がカウントされ，所定値となった時点で画像領域信号４４−Ｌ１，４４−Ｌ２，４４−Ｌ３，４４−Ｌ４が出力される。すなわち，レーザビームごとのＳＯＳ信号に基づいて，各画像領域信号をそれぞれ異なるタイミングで出力することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の画像形成装置では以下のような問題があった。すなわち，レーザビームの描画開始タイミングの調整を行うためには，レーザアレイ装置から射出されるすべてのレーザビームを検知する必要がある。さらには，同期部およびカウンタ部をレーザビームごとに設ける必要がある。このため，レーザビームの描画開始タイミングの調整を行うための回路構成が複雑になるとともに画像形成装置自体が高価になってしまう。
【０００５】
本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，レーザビームの描画開始タイミングの調整を，少数の部品でかつ高精度に行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされた画像形成装置は，複数の光ビームを主走査方向に走査させて画像を形成する画像形成装置であって，複数の発光素子を有する発光アレイと，発光アレイの発光素子から射出された光ビームを描画開始前に受光する受光手段と，受光手段が受光したタイミングを基に，各発光素子の描画開始タイミングを調整する調整手段と，各発光素子の描画のための点滅の基準となる共通クロック信号を発生する同期手段とを有し，所定の解像度である第１解像度と，第１解像度とは異なる解像度である第２解像度との選択が可能であり，発光アレイを回転制御して第１解像度と第２解像度とを切り換え，光学系の主走査方向の倍率αおよび光学系の副走査方向の倍率βは，主走査方向の解像度がＤ（ドット・パー・インチ）で，副走査方向の解像度がＦ（同）で，前記発光アレイの発光素子の間隔（ｍｍ）がＰであるとき，第１解像度と第２解像度とがともに，
Ａ＝（α×√（Ｐ 2 −（（２５．４／Ｆ）／β） 2 ））／（２５．４／Ｄ） （Ｉ）
なる式（Ｉ）により計算される数値Ａが自然数に対して±０．１以内の範囲内となるように設定され，調整手段は，各発光素子による描画を，数値Ａに相当するクロック数ずつずらして開始させることを特徴としている。
【０００７】
この画像形成装置では，複数の発光素子を有する発光アレイにより，複数のラインへの書き込みが１回の走査で行われる。また，各発光素子から射出された光ビームのうち１つの光ビームが，受光手段により描画開始前に検知される。そして，検知された光ビームの受光タイミングを基に，調整手段により各発光素子の描画開始タイミングが調整される。すなわち，１つの光ビームを基に，他の光ビームの描画開始タイミングが調整されるのである。このため，光ビームごとに描画開始タイミングを調整するための回路を設ける必要がない。よって，画像形成装置を少数の部品で安価に提供することができる。
【０００８】
また，この画像形成装置において，各発光素子の描画のための点滅の基準となる共通クロック信号を発生する同期手段を有し，主走査方向の解像度がＤ（ドット・パー・インチ，以下，「ｄｐｉ」とする）で副走査方向の解像度がＦ（同）であるとき，
Ａ＝（α×√（Ｐ2−（（２５．４／Ｆ）／β）2））／（２５．４／Ｄ）
なる式により計算される数値Ａが，自然数に対して±０．１以内の範囲内にあり，調整手段は，各発光素子による描画を，数値Ａに相当するクロック数ずつずらして開始させる。なお，αは光学系の主走査方向の倍率，βは光学系の副走査方向の倍率，Ｐは発光アレイにおける発光素子の間隔（ｍｍ）をそれぞれ表している。また，式中の２５．４という値は，１インチをミリメートル単位に換算した数値である。
【０００９】
この画像形成装置では，同期手段により，各発光素子の共通クロック信号を発生させる。また，主走査方向および副走査方向の解像度と，主走査方向および副走査方向の光学系の倍率と，発光素子間の距離とを前記の式のように関連付ける。そして，前記の式により計算された数値を基に，各発光素子の描画開始タイミングが調整される。これにより，各発光素子の描画開始タイミングを正確に認知することができ，高精度なレーザビームの描画開始タイミングの調整を行うことができる。また，各発光素子の描画タイミングは共通のクロック信号を基に調整しているため，クロック信号は１つで足りる。
【００１０】
また，この画像形成装置において，数値Ａが自然数に対して±０．１以内の範囲内となるＤおよびＦのセットが２通り以上ある。これにより，複数の解像度をサポートする画像形成装置において本発明を適用できる。
【００１１】
また，この画像形成装置において，調整手段は受光手段による最先の光ビームの受光タイミングを調整の基とするとよりよい。これにより，描画開始タイミングの調整をいち早く行うことができ，受光手段を描画開始位置のすぐ近くに配置することができる。よって，画像形成装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
また，画像形成装置では，解像度が異なった場合であっても，各発光素子の描画開始タイミングを共通の１つのクロック信号によって調整することができる。このため，画像形成装置を少数の部品で安価に提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下，本発明に係る画像形成装置を具体化した実施の形態について図面に基づいて説明する。本形態は，レーザプリンタに本発明を適用したものである。
【００１４】
本形態のレーザプリンタは，図１に示すように，レーザアレイ装置１と，コリメータレンズ２と，ポリゴンミラー３と，ｆθレンズ４と，感光体５と，ＳＯＳセンサ６と，反射ミラー７とを備えている。
【００１５】
また，レーザアレイ装置１は，図２に示すように４つの発光素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を有している。また，各発光素子は，等間隔Ｐに１列に配置されている。各発光素子は，それぞれに対応した発光信号により発光する。さらに，レーザアレイ装置１は，ステッピングモータ１３により，左右に回転することが可能である。
【００１６】
次に，本形態のレーザプリンタの動作について説明する。まず，レーザアレイ装置１の発光素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４から発せられる４つの発散光は，コリメータレンズ２により平行な４つのレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４になる。各レーザビームは，ポリゴンミラー３に照射され，当該ポリゴンミラー３により偏向される。偏向された各レーザビームは，ｆθレンズ４を介して感光体５上に照射される。
【００１７】
また，感光体５は，各レーザビームの走査に同期して回転駆動される。そして，４ライン分の書き込みが１回の走査で行われる。これにより，画像データに対応した露光が行われ，静電潜像が感光体５に形成される。そして，この静電潜像上にトナーが付着され，当該トナー像が記録紙に転写される。
【００１８】
また，ポリゴンミラー３により偏向された各レーザビームは，感光体５上に照射される前に，反射ミラー７上に照射されたときにＳＯＳセンサ６に導かれる。これにより，各レーザビームの受光タイミングが検出される。なお，本形態のレーザプリンタでは，レーザビームＬ１の受光タイミングのみが使用される。
【００１９】
次に，各レーザビームを射出するタイミングの調整について説明する。本形態のレーザプリンタの同期回路は，図３に示すように同期部３１と，カウンタ部３３と，遅延値記憶部２２と，メモリ部３５−Ｌ１，３５−Ｌ２，３５−Ｌ３，３５−Ｌ４と，レーザドライブ部３７−Ｌ１，３７−Ｌ２，３７−Ｌ３，３７−Ｌ４とを有している。なお，メモリ部３５−Ｌ１，３５−Ｌ２，３５−Ｌ３，３５−Ｌ４およびレーザドライブ部３７−Ｌ１，３７−Ｌ２，３７−Ｌ３，３７−Ｌ４は，それぞれレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に対応している。
【００２０】
同期部３１は，主走査方向の解像度に対応したクロック信号３２を出力するものである。カウンタ部３３は，クロック信号３２をカウントし，画像領域信号３４−Ｌ１，３４−Ｌ２，３４−Ｌ３，３４−Ｌ４を出力するものである。各メモリ部は，それぞれに対応した画像データ３６−Ｌ１，３６−Ｌ２，３６−Ｌ３，３６−Ｌ４を出力するものである。各レーザドライブ部は，画像データに従いそれぞれに対応した発光素子を制御するものである。なお，画像領域信号３４−Ｌ１，３４−Ｌ２，３４−Ｌ３，３４−Ｌ４および画像データ３６−Ｌ１，３６−Ｌ２，３６−Ｌ３，３６−Ｌ４は，それぞれレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に対応している。
【００２１】
次に，図３の同期回路の動作について説明する。まず，ＳＯＳセンサ６によりレーザビームＬ１が検知され，レーザビームＬ１の受光タイミングを基にＳＯＳ信号３０−Ｌ１が同期部３１に送られる。次に，同期部３１では，ＳＯＳ信号３０−Ｌ１の入力に同期して，クロック信号３２がカウンタ部３３に送られる。次に，カウンタ部３３では，入力されたクロック信号３２がカウントされ，当該カウント値が所定値となった時点で画像領域信号３４−Ｌ１がメモリ部３５−Ｌ１に送られる。また，遅延値記憶部２２から遅延値Ａが読み出される。なお，遅延値Ａについては後述する。
【００２２】
次に，画像領域信号３４−Ｌ１が送られてからのクロック信号３２がカウントされる。そして，当該カウント値が遅延値Ａになった時点で，画像領域信号３４−Ｌ２がメモリ部３５−Ｌ２に送られる。さらに，画像領域信号３４−Ｌ２が送られてからのクロック信号３２がカウントされ，当該カウント値が遅延値Ａになった時点で，画像領域信号３４−Ｌ３がメモリ部３５−Ｌ３に送られる。さらに，画像領域信号３４−Ｌ３が送られてからのクロック信号３２がカウントされ，遅延値Ａになった時点で，画像領域信号３４−Ｌ４がメモリ部３４−Ｌ４に送られる。
【００２３】
また，各メモリ部では，画像領域信号の入力に同期して，それぞれに対応した画像データが各レーザドライブ部に送られる。そして，各レーザドライブ部では，入力された画像データに従いそれぞれに対応した発光素子の制御が行われる。これにより，レーザビームＬ１の受光タイミングを基に，その他のレーザビームの描画開始タイミングを制御することができる。
【００２４】
次に，遅延値Ａについて詳説する。遅延値Ａは，次の式（１）で求められる。
Ａ＝（α×√（Ｐ2−（（２５．４／Ｆ）／β）2））／（２５．４／Ｄ） （１）
式（１）中のＰは隣接する発光素子間の間隔（単位：ｍｍ）である。αは光学系の主走査方向の倍率（以下，「主走査倍率」とする）である。βは光学系の副走査方向の倍率（以下，「副走査倍率」とする）である。Ｄは主走査方向の解像度（単位：ｄｐｉ，以下，「主走査解像度」とする）である。Ｆは副走査方向の解像度（以下，「副走査解像度」とする）である。なお，式（１）により計算される遅延値Ａは，自然数に対して±０．１の範囲内にある。また，式（１）中の２５．４という値は，１インチをミリメートル単位に換算した数値である。
【００２５】
次に，式（１）の根拠について，図４を用いて説明する。図４では，横方向が主走査方向であり，縦方向が副走査方向である。また，図４中の上図はレーザアレイ装置１の発光素子の位置関係を示している。一方，下図は感光体５上のレーザビームの位置関係を示している。なお，図４では，説明の便宜のため２つの発光素子Ｅ１，Ｅ２のみを記載している。まず，感光体５上（下図）のレーザビームＬ１，Ｌ２間の間隔の副走査方向成分Ｙ’は，副走査方向のドット間隔に相当する（２５．４／Ｆ）ｍｍである。そして，レーザアレイ装置１（上図）の発光素子Ｅ１，Ｅ２間の間隔の副走査方向成分Ｙは，光学系の副走査倍率がβであることから（（２５．４／Ｆ）／β）ｍｍである。一方，感光体５上（下図）のレーザビームＬ１，Ｌ２間の間隔の主走査方向成分Ｘ’を，主走査方向のドット間隔のＡ倍に相当する（Ａ×（２５．４／Ｄ））ｍｍとする。この場合に，レーザアレイ装置１（上図）の発光素子Ｅ１，Ｅ２間の間隔の主走査方向成分Ｘは，光学系の主走査倍率がαであることから（Ａ×（２５．４／Ｄ）／α）ｍｍとなる。このＸ，Ｙ，および発光素子の間隔Ｐの関係は，次の式（２）で表される。
Ｐ2＝Ｘ2＋Ｙ2 （２）
【００２６】
この式（２）に対してこれまで求めた値を代入すると，次の式（３）が導かれる。
Ｐ2＝（Ａ×（２５．４／Ｄ）／α）2＋（（２５．４／Ｆ）／β）2 （３）
この式（３）をＡについて解くと式（１）となるのである。この数値Ａは，レーザビームＬ１，Ｌ２間の間隔の主走査方向成分が，主走査方向の何ドット分に相当するかを表している。そして，当該数値Ａは，光学系の倍率（α，β）と，発光素子の間隔（Ｐ）と，解像度（Ｄ，Ｆ）とによって決定される。
【００２７】
次に，レーザビームを射出するタイミングについて，図５を用いて具体的に説明する。図５も図４と同様に，上図がレーザアレイ装置１を表しており，下図が感光体５を表している。ここで，主走査解像度Ｄを６００ｄｐｉ，副走査解像度Ｆを６００ｄｐｉ，発光素子の間隔Ｐを１４μｍ，主走査倍率αを１６．０００倍，副走査倍率βを４．６１９倍とする。この場合には，式（１）により遅延値Ａは４である。また，ドット間隔が４２．３μｍ（２５．４ｍｍ／６００ドット）となるため，各レーザビーム間の間隔の副走査方向成分Ｙ’は４２．３μｍ，主走査方向成分Ｘ’は１６９．３３μｍ（遅延値４×４２．３μｍ）となる。そして，各発光素子間の間隔の副走査方向成分Ｙは９．１５９μｍ（４２．３μｍ／４．１６９倍），主走査方向成分Ｘは１０．５７５μｍ（１６９．３３μｍ／１６．０００倍）となる。
【００２８】
この場合の画像領域信号３４−Ｌ２は，図６に示すように，画像領域信号３４−Ｌ１に対してクロック信号３２を４カウントする時間分遅延して出力される。さらに，発光素子Ｅ１−Ｅ２間と発光素子Ｅ２−Ｅ３間とは等間隔Ｐであるため，画像領域信号３４−Ｌ３も画像領域信号３４−Ｌ２に対してクロック信号３２を４カウントする時間分遅延して出力される。さらに，発光素子Ｅ１−Ｅ２間と発光素子Ｅ３−Ｅ４間とも等間隔Ｐであるため，画像領域信号３４−Ｌ４も画像領域信号３４−Ｌ３に対してクロック信号３２を４カウントする時間分遅延して出力される。すなわち，基準ビームであるレーザビームＬ１の受光タイミングと遅延値Ａとにより，その他のレーザビームに対応する画像領域信号の出力タイミングを制御することができる。
【００２９】
次に，前述の例の解像度を６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉに切り換えた場合について，図７を用いて説明する。この場合には，ドット間隔が４２．３μｍ（２５．４ｍｍ／６００ドット）から２１．１７μｍ（２５．４ｍｍ／１２００ドット）に変化するため，レーザアレイ装置１を当該解像度に適合するように回転させる。すなわち，副走査方向のレーザビーム間隔Ｙが狭くなる方向に回転させ，図７中の上図に示す状態で停止させる。そして，主走査解像度Ｄを１２００ｄｐｉ，副走査解像度Ｆを１２００ｄｐｉとした場合には，式（１）により遅延値Ａは１０である。また，各レーザビーム間の間隔の副走査方向成分Ｙ’は２１．１７μｍ，主走査方向成分Ｘ’は２１１．６７μｍ（遅延値１０×２１．１７μｍ）となる。そして，各発光素子間の間隔の副走査方向成分Ｙは４．５８１μｍ（２１．１７μｍ／４．１６９倍），主走査方向成分Ｘは１３．２２９μｍ（２１１．６７μｍ／１６．０００倍）となる。
【００３０】
この場合の画像領域信号３４−Ｌ２は，図８に示すように画像領域信号３４−Ｌ１に対してクロック信号３２を１０カウントする時間分遅延して出力される。さらに，画像領域信号３４−Ｌ３は，画像領域信号３４−Ｌ２に対してクロック信号３２を１０カウントする時間分遅延して出力される。さらに，画像領域信号３４−Ｌ４は，画像領域信号３４−Ｌ３に対してクロック信号３２を１０カウントする時間分遅延して出力される。すなわち，複数の解像度をサポートするレーザプリンタであっても，遅延値ＡおよびレーザビームＬ１の受光タイミングの使用だけで画像領域信号の出力タイミングを制御することができる。
【００３１】
以上詳細に説明したように本形態のレーザプリンタは，複数の発光素子を有するレーザアレイ装置１により，複数のラインへの書き込みを１回の走査で行うこととしている。また，レーザビームを射出するタイミングの調整として，レーザビームＬ１のみの受光タイミングを使用している。そして，同期部３１およびカウンタ部３３では，レーザビームＬ１のＳＯＳ信号３０−Ｌ１を基に，画像領域信号３４−Ｌ１，３４−Ｌ２，３４−Ｌ３，３４−Ｌ４を出力することとしている。さらには，光学系の倍率（α，β）と，発光素子の間隔（Ｐ）と，解像度（Ｄ，Ｆ）とによって決定される遅延値Ａを基に，各画像領域信号の出力タイミングを調整することとしている。すなわち，１つのレーザビームの受光タイミングと遅延値Ａとにより，他のレーザビームの描画開始タイミングを調整することとしている。このため，同期部およびカウンタ部は１つで足りる。また，１つのクロック信号３２を基にすべてのレーザビームの描画開始タイミングを調整しているため，クロック信号を共用することができる。よって，レーザビームの描画開始タイミングの調整を，少数の部品でかつ高精度に行うことができる画像形成装置が実現されている。
【００３２】
また，解像度が６００ｄｐｉの場合と１２００ｄｐｉの場合とを切り換えるときは，遅延値を変えることにより実現している。すなわち，解像度を変えた場合であっても，遅延値Ａが自然数に対して±０．１以内の範囲内となるように光学系の倍率（α，β）と，発光素子の間隔（Ｐ）と，解像度（Ｄ，Ｆ）とが設定されているならば，一つのレーザビームの受光タイミングにより他のレーザビームの描画開始タイミングを調整することができる。これにより，複数の解像度をサポートする画像形成装置であっても，レーザビームの描画開始タイミングの調整を，少数の部品でかつ高精度に行うことができる。
【００３３】
また，受光タイミングが使用されるレーザビームは，最先に描画が開始されるレーザビームＬ１としている。すなわち，基準となるレーザビームの受光後すぐに当該レーザビームの描画を開始することができ，受光タイミングから描画開始タイミングまでのインターバルが短い。このため，感光体５と反射板７との距離が短く，画像形成装置の小型化が実現されている。
【００３４】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，実施の形態のレーザアレイ装置１は，４つの発光素子を備えているがこれに限定するものではない。すなわち，２つ以上の発光素子を有し，複数のラインを１回の走査で行うことができるものであれば適用できる。
【００３５】
また，レーザプリンタに限定するものではない。すなわち，複数の光ビームを同時に走査する光走査装置を有しているものであれば適用可能である。例えば，複写機，ＦＡＸ等にも適用できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，レーザビームの描画開始タイミングの調整を，少数の部品でかつ高精度に行うことができる画像形成装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態における画像形成装置のプリントヘッドに関する機器構成を示す図である。
【図２】 実施の形態における画像形成装置のレーザアレイ装置を示す図である。
【図３】 実施の形態における同期回路の構成図である。
【図４】 実施の形態におけるレーザアレイと感光体上のレーザビームとの位置関係を示す図である。
【図５】 実施の形態におけるレーザアレイと感光体上のレーザビームとの位置関係を示す図（６００ｄｐｉ時）である。
【図６】 実施の形態における主走査タイミングを示す図（６００ｄｐｉ時）である。
【図７】 実施の形態におけるレーザアレイと感光体上のレーザビームとの位置関係を示す図（１２００ｄｐｉ時）である。
【図８】 実施の形態における主走査タイミングを示す図（１２００ｄｐｉ時）である。
【図９】 従来の形態における同期回路の構成図である。
【符号の説明】
１ レーザアレイ装置
３ ポリゴンミラー
５ 感光体
６ ＳＯＳセンサ
３１ 同期部
３３ カウンタ部
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ 発光素子
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ レーザビーム
【発明の属する技術分野】
本発明は，画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には，複数の光ビームを用いて光走査する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，画像形成装置のプリントヘッドには，複数のレーザビームを射出することができるレーザアレイ装置を備え，複数のラインへの書き込みを１回の走査で行うようにしているものがある。また，レーザアレイ装置を，副走査方向の解像度に対応する角度に回転させることにより，副走査方向の解像度を調整する技術が知られている（特開平９−２５１１３７号公報）。このような画像形成装置では，ドットの感光体上での主走査方向の位置ずれを防止するために，レーザビームごとに描画開始タイミングや遅延素子の微調整等が行われている。
【０００３】
このレーザビームの描画開始タイミングの調整は，図９に示すような回路により行われる。なお，図９の回路は，４つの発光素子を有するレーザアレイ装置のためのものである。まず，各発光素子から発せられたレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が，感光体上に照射される前に走査開始タイミング検出センサ（以下，「ＳＯＳセンサ」とする）１０により検知される。そして，それぞれのレーザビームに対応した走査開始信号（以下，「ＳＯＳ信号」とする）４０−Ｌ１，４０−Ｌ２，４０−Ｌ３，４０−Ｌ４がそれぞれに対応した同期部４１−Ｌ１，４１−Ｌ２，４１−Ｌ３，４１−Ｌ４に送られる。次に，各同期部により，各発光素子の描画のための点滅の基準となるクロック信号４２−Ｌ１，４２−Ｌ２，４２−Ｌ３，４２−Ｌ４がそれぞれに対応したカウンタ部４３−Ｌ１，４３−Ｌ２，４３−Ｌ３，４３−Ｌ４に送られる。各カウンタ部ではクロック信号がカウントされ，所定値となった時点で画像領域信号４４−Ｌ１，４４−Ｌ２，４４−Ｌ３，４４−Ｌ４が出力される。すなわち，レーザビームごとのＳＯＳ信号に基づいて，各画像領域信号をそれぞれ異なるタイミングで出力することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の画像形成装置では以下のような問題があった。すなわち，レーザビームの描画開始タイミングの調整を行うためには，レーザアレイ装置から射出されるすべてのレーザビームを検知する必要がある。さらには，同期部およびカウンタ部をレーザビームごとに設ける必要がある。このため，レーザビームの描画開始タイミングの調整を行うための回路構成が複雑になるとともに画像形成装置自体が高価になってしまう。
【０００５】
本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，レーザビームの描画開始タイミングの調整を，少数の部品でかつ高精度に行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされた画像形成装置は，複数の光ビームを主走査方向に走査させて画像を形成する画像形成装置であって，複数の発光素子を有する発光アレイと，発光アレイの発光素子から射出された光ビームを描画開始前に受光する受光手段と，受光手段が受光したタイミングを基に，各発光素子の描画開始タイミングを調整する調整手段と，各発光素子の描画のための点滅の基準となる共通クロック信号を発生する同期手段とを有し，所定の解像度である第１解像度と，第１解像度とは異なる解像度である第２解像度との選択が可能であり，発光アレイを回転制御して第１解像度と第２解像度とを切り換え，光学系の主走査方向の倍率αおよび光学系の副走査方向の倍率βは，主走査方向の解像度がＤ（ドット・パー・インチ）で，副走査方向の解像度がＦ（同）で，前記発光アレイの発光素子の間隔（ｍｍ）がＰであるとき，第１解像度と第２解像度とがともに，
Ａ＝（α×√（Ｐ 2 −（（２５．４／Ｆ）／β） 2 ））／（２５．４／Ｄ） （Ｉ）
なる式（Ｉ）により計算される数値Ａが自然数に対して±０．１以内の範囲内となるように設定され，調整手段は，各発光素子による描画を，数値Ａに相当するクロック数ずつずらして開始させることを特徴としている。
【０００７】
この画像形成装置では，複数の発光素子を有する発光アレイにより，複数のラインへの書き込みが１回の走査で行われる。また，各発光素子から射出された光ビームのうち１つの光ビームが，受光手段により描画開始前に検知される。そして，検知された光ビームの受光タイミングを基に，調整手段により各発光素子の描画開始タイミングが調整される。すなわち，１つの光ビームを基に，他の光ビームの描画開始タイミングが調整されるのである。このため，光ビームごとに描画開始タイミングを調整するための回路を設ける必要がない。よって，画像形成装置を少数の部品で安価に提供することができる。
【０００８】
また，この画像形成装置において，各発光素子の描画のための点滅の基準となる共通クロック信号を発生する同期手段を有し，主走査方向の解像度がＤ（ドット・パー・インチ，以下，「ｄｐｉ」とする）で副走査方向の解像度がＦ（同）であるとき，
Ａ＝（α×√（Ｐ2−（（２５．４／Ｆ）／β）2））／（２５．４／Ｄ）
なる式により計算される数値Ａが，自然数に対して±０．１以内の範囲内にあり，調整手段は，各発光素子による描画を，数値Ａに相当するクロック数ずつずらして開始させる。なお，αは光学系の主走査方向の倍率，βは光学系の副走査方向の倍率，Ｐは発光アレイにおける発光素子の間隔（ｍｍ）をそれぞれ表している。また，式中の２５．４という値は，１インチをミリメートル単位に換算した数値である。
【０００９】
この画像形成装置では，同期手段により，各発光素子の共通クロック信号を発生させる。また，主走査方向および副走査方向の解像度と，主走査方向および副走査方向の光学系の倍率と，発光素子間の距離とを前記の式のように関連付ける。そして，前記の式により計算された数値を基に，各発光素子の描画開始タイミングが調整される。これにより，各発光素子の描画開始タイミングを正確に認知することができ，高精度なレーザビームの描画開始タイミングの調整を行うことができる。また，各発光素子の描画タイミングは共通のクロック信号を基に調整しているため，クロック信号は１つで足りる。
【００１０】
また，この画像形成装置において，数値Ａが自然数に対して±０．１以内の範囲内となるＤおよびＦのセットが２通り以上ある。これにより，複数の解像度をサポートする画像形成装置において本発明を適用できる。
【００１１】
また，この画像形成装置において，調整手段は受光手段による最先の光ビームの受光タイミングを調整の基とするとよりよい。これにより，描画開始タイミングの調整をいち早く行うことができ，受光手段を描画開始位置のすぐ近くに配置することができる。よって，画像形成装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
また，画像形成装置では，解像度が異なった場合であっても，各発光素子の描画開始タイミングを共通の１つのクロック信号によって調整することができる。このため，画像形成装置を少数の部品で安価に提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下，本発明に係る画像形成装置を具体化した実施の形態について図面に基づいて説明する。本形態は，レーザプリンタに本発明を適用したものである。
【００１４】
本形態のレーザプリンタは，図１に示すように，レーザアレイ装置１と，コリメータレンズ２と，ポリゴンミラー３と，ｆθレンズ４と，感光体５と，ＳＯＳセンサ６と，反射ミラー７とを備えている。
【００１５】
また，レーザアレイ装置１は，図２に示すように４つの発光素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を有している。また，各発光素子は，等間隔Ｐに１列に配置されている。各発光素子は，それぞれに対応した発光信号により発光する。さらに，レーザアレイ装置１は，ステッピングモータ１３により，左右に回転することが可能である。
【００１６】
次に，本形態のレーザプリンタの動作について説明する。まず，レーザアレイ装置１の発光素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４から発せられる４つの発散光は，コリメータレンズ２により平行な４つのレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４になる。各レーザビームは，ポリゴンミラー３に照射され，当該ポリゴンミラー３により偏向される。偏向された各レーザビームは，ｆθレンズ４を介して感光体５上に照射される。
【００１７】
また，感光体５は，各レーザビームの走査に同期して回転駆動される。そして，４ライン分の書き込みが１回の走査で行われる。これにより，画像データに対応した露光が行われ，静電潜像が感光体５に形成される。そして，この静電潜像上にトナーが付着され，当該トナー像が記録紙に転写される。
【００１８】
また，ポリゴンミラー３により偏向された各レーザビームは，感光体５上に照射される前に，反射ミラー７上に照射されたときにＳＯＳセンサ６に導かれる。これにより，各レーザビームの受光タイミングが検出される。なお，本形態のレーザプリンタでは，レーザビームＬ１の受光タイミングのみが使用される。
【００１９】
次に，各レーザビームを射出するタイミングの調整について説明する。本形態のレーザプリンタの同期回路は，図３に示すように同期部３１と，カウンタ部３３と，遅延値記憶部２２と，メモリ部３５−Ｌ１，３５−Ｌ２，３５−Ｌ３，３５−Ｌ４と，レーザドライブ部３７−Ｌ１，３７−Ｌ２，３７−Ｌ３，３７−Ｌ４とを有している。なお，メモリ部３５−Ｌ１，３５−Ｌ２，３５−Ｌ３，３５−Ｌ４およびレーザドライブ部３７−Ｌ１，３７−Ｌ２，３７−Ｌ３，３７−Ｌ４は，それぞれレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に対応している。
【００２０】
同期部３１は，主走査方向の解像度に対応したクロック信号３２を出力するものである。カウンタ部３３は，クロック信号３２をカウントし，画像領域信号３４−Ｌ１，３４−Ｌ２，３４−Ｌ３，３４−Ｌ４を出力するものである。各メモリ部は，それぞれに対応した画像データ３６−Ｌ１，３６−Ｌ２，３６−Ｌ３，３６−Ｌ４を出力するものである。各レーザドライブ部は，画像データに従いそれぞれに対応した発光素子を制御するものである。なお，画像領域信号３４−Ｌ１，３４−Ｌ２，３４−Ｌ３，３４−Ｌ４および画像データ３６−Ｌ１，３６−Ｌ２，３６−Ｌ３，３６−Ｌ４は，それぞれレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に対応している。
【００２１】
次に，図３の同期回路の動作について説明する。まず，ＳＯＳセンサ６によりレーザビームＬ１が検知され，レーザビームＬ１の受光タイミングを基にＳＯＳ信号３０−Ｌ１が同期部３１に送られる。次に，同期部３１では，ＳＯＳ信号３０−Ｌ１の入力に同期して，クロック信号３２がカウンタ部３３に送られる。次に，カウンタ部３３では，入力されたクロック信号３２がカウントされ，当該カウント値が所定値となった時点で画像領域信号３４−Ｌ１がメモリ部３５−Ｌ１に送られる。また，遅延値記憶部２２から遅延値Ａが読み出される。なお，遅延値Ａについては後述する。
【００２２】
次に，画像領域信号３４−Ｌ１が送られてからのクロック信号３２がカウントされる。そして，当該カウント値が遅延値Ａになった時点で，画像領域信号３４−Ｌ２がメモリ部３５−Ｌ２に送られる。さらに，画像領域信号３４−Ｌ２が送られてからのクロック信号３２がカウントされ，当該カウント値が遅延値Ａになった時点で，画像領域信号３４−Ｌ３がメモリ部３５−Ｌ３に送られる。さらに，画像領域信号３４−Ｌ３が送られてからのクロック信号３２がカウントされ，遅延値Ａになった時点で，画像領域信号３４−Ｌ４がメモリ部３４−Ｌ４に送られる。
【００２３】
また，各メモリ部では，画像領域信号の入力に同期して，それぞれに対応した画像データが各レーザドライブ部に送られる。そして，各レーザドライブ部では，入力された画像データに従いそれぞれに対応した発光素子の制御が行われる。これにより，レーザビームＬ１の受光タイミングを基に，その他のレーザビームの描画開始タイミングを制御することができる。
【００２４】
次に，遅延値Ａについて詳説する。遅延値Ａは，次の式（１）で求められる。
Ａ＝（α×√（Ｐ2−（（２５．４／Ｆ）／β）2））／（２５．４／Ｄ） （１）
式（１）中のＰは隣接する発光素子間の間隔（単位：ｍｍ）である。αは光学系の主走査方向の倍率（以下，「主走査倍率」とする）である。βは光学系の副走査方向の倍率（以下，「副走査倍率」とする）である。Ｄは主走査方向の解像度（単位：ｄｐｉ，以下，「主走査解像度」とする）である。Ｆは副走査方向の解像度（以下，「副走査解像度」とする）である。なお，式（１）により計算される遅延値Ａは，自然数に対して±０．１の範囲内にある。また，式（１）中の２５．４という値は，１インチをミリメートル単位に換算した数値である。
【００２５】
次に，式（１）の根拠について，図４を用いて説明する。図４では，横方向が主走査方向であり，縦方向が副走査方向である。また，図４中の上図はレーザアレイ装置１の発光素子の位置関係を示している。一方，下図は感光体５上のレーザビームの位置関係を示している。なお，図４では，説明の便宜のため２つの発光素子Ｅ１，Ｅ２のみを記載している。まず，感光体５上（下図）のレーザビームＬ１，Ｌ２間の間隔の副走査方向成分Ｙ’は，副走査方向のドット間隔に相当する（２５．４／Ｆ）ｍｍである。そして，レーザアレイ装置１（上図）の発光素子Ｅ１，Ｅ２間の間隔の副走査方向成分Ｙは，光学系の副走査倍率がβであることから（（２５．４／Ｆ）／β）ｍｍである。一方，感光体５上（下図）のレーザビームＬ１，Ｌ２間の間隔の主走査方向成分Ｘ’を，主走査方向のドット間隔のＡ倍に相当する（Ａ×（２５．４／Ｄ））ｍｍとする。この場合に，レーザアレイ装置１（上図）の発光素子Ｅ１，Ｅ２間の間隔の主走査方向成分Ｘは，光学系の主走査倍率がαであることから（Ａ×（２５．４／Ｄ）／α）ｍｍとなる。このＸ，Ｙ，および発光素子の間隔Ｐの関係は，次の式（２）で表される。
Ｐ2＝Ｘ2＋Ｙ2 （２）
【００２６】
この式（２）に対してこれまで求めた値を代入すると，次の式（３）が導かれる。
Ｐ2＝（Ａ×（２５．４／Ｄ）／α）2＋（（２５．４／Ｆ）／β）2 （３）
この式（３）をＡについて解くと式（１）となるのである。この数値Ａは，レーザビームＬ１，Ｌ２間の間隔の主走査方向成分が，主走査方向の何ドット分に相当するかを表している。そして，当該数値Ａは，光学系の倍率（α，β）と，発光素子の間隔（Ｐ）と，解像度（Ｄ，Ｆ）とによって決定される。
【００２７】
次に，レーザビームを射出するタイミングについて，図５を用いて具体的に説明する。図５も図４と同様に，上図がレーザアレイ装置１を表しており，下図が感光体５を表している。ここで，主走査解像度Ｄを６００ｄｐｉ，副走査解像度Ｆを６００ｄｐｉ，発光素子の間隔Ｐを１４μｍ，主走査倍率αを１６．０００倍，副走査倍率βを４．６１９倍とする。この場合には，式（１）により遅延値Ａは４である。また，ドット間隔が４２．３μｍ（２５．４ｍｍ／６００ドット）となるため，各レーザビーム間の間隔の副走査方向成分Ｙ’は４２．３μｍ，主走査方向成分Ｘ’は１６９．３３μｍ（遅延値４×４２．３μｍ）となる。そして，各発光素子間の間隔の副走査方向成分Ｙは９．１５９μｍ（４２．３μｍ／４．１６９倍），主走査方向成分Ｘは１０．５７５μｍ（１６９．３３μｍ／１６．０００倍）となる。
【００２８】
この場合の画像領域信号３４−Ｌ２は，図６に示すように，画像領域信号３４−Ｌ１に対してクロック信号３２を４カウントする時間分遅延して出力される。さらに，発光素子Ｅ１−Ｅ２間と発光素子Ｅ２−Ｅ３間とは等間隔Ｐであるため，画像領域信号３４−Ｌ３も画像領域信号３４−Ｌ２に対してクロック信号３２を４カウントする時間分遅延して出力される。さらに，発光素子Ｅ１−Ｅ２間と発光素子Ｅ３−Ｅ４間とも等間隔Ｐであるため，画像領域信号３４−Ｌ４も画像領域信号３４−Ｌ３に対してクロック信号３２を４カウントする時間分遅延して出力される。すなわち，基準ビームであるレーザビームＬ１の受光タイミングと遅延値Ａとにより，その他のレーザビームに対応する画像領域信号の出力タイミングを制御することができる。
【００２９】
次に，前述の例の解像度を６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉに切り換えた場合について，図７を用いて説明する。この場合には，ドット間隔が４２．３μｍ（２５．４ｍｍ／６００ドット）から２１．１７μｍ（２５．４ｍｍ／１２００ドット）に変化するため，レーザアレイ装置１を当該解像度に適合するように回転させる。すなわち，副走査方向のレーザビーム間隔Ｙが狭くなる方向に回転させ，図７中の上図に示す状態で停止させる。そして，主走査解像度Ｄを１２００ｄｐｉ，副走査解像度Ｆを１２００ｄｐｉとした場合には，式（１）により遅延値Ａは１０である。また，各レーザビーム間の間隔の副走査方向成分Ｙ’は２１．１７μｍ，主走査方向成分Ｘ’は２１１．６７μｍ（遅延値１０×２１．１７μｍ）となる。そして，各発光素子間の間隔の副走査方向成分Ｙは４．５８１μｍ（２１．１７μｍ／４．１６９倍），主走査方向成分Ｘは１３．２２９μｍ（２１１．６７μｍ／１６．０００倍）となる。
【００３０】
この場合の画像領域信号３４−Ｌ２は，図８に示すように画像領域信号３４−Ｌ１に対してクロック信号３２を１０カウントする時間分遅延して出力される。さらに，画像領域信号３４−Ｌ３は，画像領域信号３４−Ｌ２に対してクロック信号３２を１０カウントする時間分遅延して出力される。さらに，画像領域信号３４−Ｌ４は，画像領域信号３４−Ｌ３に対してクロック信号３２を１０カウントする時間分遅延して出力される。すなわち，複数の解像度をサポートするレーザプリンタであっても，遅延値ＡおよびレーザビームＬ１の受光タイミングの使用だけで画像領域信号の出力タイミングを制御することができる。
【００３１】
以上詳細に説明したように本形態のレーザプリンタは，複数の発光素子を有するレーザアレイ装置１により，複数のラインへの書き込みを１回の走査で行うこととしている。また，レーザビームを射出するタイミングの調整として，レーザビームＬ１のみの受光タイミングを使用している。そして，同期部３１およびカウンタ部３３では，レーザビームＬ１のＳＯＳ信号３０−Ｌ１を基に，画像領域信号３４−Ｌ１，３４−Ｌ２，３４−Ｌ３，３４−Ｌ４を出力することとしている。さらには，光学系の倍率（α，β）と，発光素子の間隔（Ｐ）と，解像度（Ｄ，Ｆ）とによって決定される遅延値Ａを基に，各画像領域信号の出力タイミングを調整することとしている。すなわち，１つのレーザビームの受光タイミングと遅延値Ａとにより，他のレーザビームの描画開始タイミングを調整することとしている。このため，同期部およびカウンタ部は１つで足りる。また，１つのクロック信号３２を基にすべてのレーザビームの描画開始タイミングを調整しているため，クロック信号を共用することができる。よって，レーザビームの描画開始タイミングの調整を，少数の部品でかつ高精度に行うことができる画像形成装置が実現されている。
【００３２】
また，解像度が６００ｄｐｉの場合と１２００ｄｐｉの場合とを切り換えるときは，遅延値を変えることにより実現している。すなわち，解像度を変えた場合であっても，遅延値Ａが自然数に対して±０．１以内の範囲内となるように光学系の倍率（α，β）と，発光素子の間隔（Ｐ）と，解像度（Ｄ，Ｆ）とが設定されているならば，一つのレーザビームの受光タイミングにより他のレーザビームの描画開始タイミングを調整することができる。これにより，複数の解像度をサポートする画像形成装置であっても，レーザビームの描画開始タイミングの調整を，少数の部品でかつ高精度に行うことができる。
【００３３】
また，受光タイミングが使用されるレーザビームは，最先に描画が開始されるレーザビームＬ１としている。すなわち，基準となるレーザビームの受光後すぐに当該レーザビームの描画を開始することができ，受光タイミングから描画開始タイミングまでのインターバルが短い。このため，感光体５と反射板７との距離が短く，画像形成装置の小型化が実現されている。
【００３４】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，実施の形態のレーザアレイ装置１は，４つの発光素子を備えているがこれに限定するものではない。すなわち，２つ以上の発光素子を有し，複数のラインを１回の走査で行うことができるものであれば適用できる。
【００３５】
また，レーザプリンタに限定するものではない。すなわち，複数の光ビームを同時に走査する光走査装置を有しているものであれば適用可能である。例えば，複写機，ＦＡＸ等にも適用できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，レーザビームの描画開始タイミングの調整を，少数の部品でかつ高精度に行うことができる画像形成装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態における画像形成装置のプリントヘッドに関する機器構成を示す図である。
【図２】 実施の形態における画像形成装置のレーザアレイ装置を示す図である。
【図３】 実施の形態における同期回路の構成図である。
【図４】 実施の形態におけるレーザアレイと感光体上のレーザビームとの位置関係を示す図である。
【図５】 実施の形態におけるレーザアレイと感光体上のレーザビームとの位置関係を示す図（６００ｄｐｉ時）である。
【図６】 実施の形態における主走査タイミングを示す図（６００ｄｐｉ時）である。
【図７】 実施の形態におけるレーザアレイと感光体上のレーザビームとの位置関係を示す図（１２００ｄｐｉ時）である。
【図８】 実施の形態における主走査タイミングを示す図（１２００ｄｐｉ時）である。
【図９】 従来の形態における同期回路の構成図である。
【符号の説明】
１ レーザアレイ装置
３ ポリゴンミラー
５ 感光体
６ ＳＯＳセンサ
３１ 同期部
３３ カウンタ部
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ 発光素子
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ レーザビーム
Claims (2)
- 複数の光ビームを主走査方向に走査させて画像を形成する画像形成装置において，
複数の発光素子を有する発光アレイと，
前記発光アレイの発光素子から射出された光ビームを描画開始前に受光する受光手段と，
前記受光手段が受光したタイミングを基に，各発光素子の描画開始タイミングを調整する調整手段と，
前記各発光素子の描画のための点滅の基準となる共通クロック信号を発生する同期手段とを有し，
所定の解像度である第１解像度と，前記第１解像度とは異なる解像度である第２解像度との選択が可能であり，
前記発光アレイを回転制御して前記第１解像度と前記第２解像度とを切り換え，
光学系の主走査方向の倍率αおよび光学系の副走査方向の倍率βは，主走査方向の解像度がＤ（ドット・パー・インチ）で，副走査方向の解像度がＦ（同）で，前記発光アレイの発光素子の間隔（ｍｍ）がＰであるとき，前記第１解像度と前記第２解像度とがともに，
Ａ＝（α×√（Ｐ2−（（２５．４／Ｆ）／β）2））／（２５．４／Ｄ） （Ｉ）
なる式（Ｉ）により計算される数値Ａが自然数に対して±０．１以内の範囲内となるように設定され，
前記調整手段は，各発光素子による描画を，数値Ａに相当するクロック数ずつずらして開始させることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１に記載する画像形成装置において，
前記調整手段は，前記受光手段による最先の光ビームの受光タイミングを調整の基とすることを特徴とする画像形成装置。
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