JP5629975B2 - 画像形成装置及び光走査制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、マルチビーム走査装置を使用した光書込装置の作像線速切換時におけるビーム数変更制御に特徴のある複写機、プリンタ、ＦＡＸ、印刷機（全てカラーも含む）等の画像形成装置及び当該画像形成装置で実施される光走査制御を実行するためのコンピュータプログラムに関する。

画像形成装置として、画像データに応じて点灯制御される発光源、例えばレーザダイオード（以下「ＬＤ」と称す。）を備えた光ビーム走査装置によって像担持体（以下、「感光体」と称す。）上に潜像画像を形成し、その潜像画像をトナーにより顕像化し、記録媒体上に転写することによって画像を形成するいわゆる電子写真方式の画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置では、例えば、ＯＨＰシートや厚紙に画像を形成する場合、トナーを十分に溶解してトナーの境界面の反射が起こらないようにして色の濁りを防ぎ、鮮やかな画像を得るために、また光沢度を向上させるために、普通紙に画像を形成する場合よりも作像線速を遅くすることが知られている。

このような装置として、例えば特許文献１（特開２００２−１６６５９２号公報）記載の発明が知られている。この特許文献１には、像担持体に対して２以上の光源からの複数のレーザビームを用いて潜像の書込を行うマルチビーム光学系を備えた画像形成装置において、前記マルチビーム光学系で使用するビーム数を切換える書込制御部及びＬＤ駆動部を備え、画像形成モード（記録密度、転写材搬送速度（速度優先／画質優先、普通紙／特殊紙などによる搬送速度の切換え）、フルカラーモード／白黒モード等）により使用するビーム数を切換え、ポリゴンモータ等に大きな負荷をかけることなく各種のモードに対応することを可能とした発明が記載されている。

ところで、特許文献１記載の発明のように、マルチビーム走査装置で使用するビーム数を切換える場合、ビーム数を減らす場合には使用しないＬＤを消灯し、ビーム数を増やす場合には使用するＬＤを点灯させる必要がある。ビーム数を増やす場合は、光ビームを検出する光ビーム検出手段からの主走査ライン同期信号を得るために、最悪、ＬＤを点灯させた状態で１走査する必要がある。

このように１走査させると、感光体上をビームが走査するので、余分なトナー像を形成してしまう可能性がある。また、消灯状態から所望の光量で点灯させるには、１走査以上の点灯が必要な場合もあり、当然、さらに余分なトナー像を形成してしまう可能性がある。加えて、ビーム数の切換によって各種制御が必要になるため、その分の時間が余計にかかってしまい、プリントスピードが低下することになる。前記余分なトナー像の形成は、画像形成に際してない方が好ましく、プリントスピードもできる限り低下させない方が好ましい。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ビーム数の切換に際し、余分なトナー像を形成する必要がなく、プリントスピードの低下を最小限に抑えることができるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、画像データに応じて点灯制御される複数の発光源、当該複数の発光源の光量を制御する光量制御手段、及び当該複数の発光源から出力される複数の光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段を含む光走査手段と、前記光走査手段の作像線速に応じて前記発光源の発光数を設定して光走査を行わせる制御手段と、前記光走査手段によって像担持体に書込まれた潜像を顕像化して記録媒体に可視画像を形成する画像形成手段と、を備えた画像形成装置であって、前記制御手段は、前記像担持体の画像形成領域については前記画像データに応じた光書込を前記設定された発光数の発光源で実行し、非画像形成領域については画像書き込み用及び同期信号用以外の用途を含む全発光源を対象にタイミングをずらして点灯させて常に光量制御を実行することを特徴とする。

本発明の第２の手段は、第１の手段において、前記制御手段は、前記光走査手段の作像線速が全速の場合には全発光源を点灯し、作像線速の減速度に応じて点灯する発光源の数を減らすことを特徴とする。

本発明の第３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記光走査手段は、前記偏向手段で偏向される複数の光ビームの少なくとも１つを検出する光ビーム検出手段を備え、前記制御手段は、予め設定された同一の発光源を点灯させ、前記光ビーム検出手段によって検出させることを特徴とする。

本発明の第４の手段は、第３の手段において、前記制御手段は、前記光ビーム検出手段で検出された光ビームに基づいて、主走査方向における画像形成領域と非画像形成領域とのタイミングを設定することを特徴とする。

本発明の第５の手段は、第４の手段において、前記制御手段は、前記主走査方向で設定された前記非画像形成領域のタイミングに基づいて、当該非画像形成領域において前記光量制御を実行することを特徴とする。

本発明の第６の手段は、第１の手段において、前記制御手段は、副走査方向における隣接するページの画像形成領域と画像形成領域との間の非画像形成領域において前記光量制御を実行することを特徴とする。

本発明の第７の手段は、第５の手段又は第６の手段において、前記光量制御が所定の発光源数毎に実行されることを特徴とする。

本発明の第８の手段は、第１の手段〜第７の手段の何れか１つの手段において、前記制御手段は、作像線速に応じて設定された前記発光源の発光数に対応して副走査方向の画像書出タイミングを設定することを特徴とする。

本発明の第９の手段は、第１の手段〜第８の手段の何れか１つの手段において、前記発光源は、複数のレーザダイオードが所定の配置で並設されたレーザダイオードアレーから成ることを特徴とする。

本発明の第１０の手段は、第１の手段〜第８の手段の何れか１つの手段において、前記発光源は、垂直共振器面発光レーザから成ることを特徴とする。

本発明の第１１の手段は、画像データに応じて点灯制御される複数の発光源、当該複数の発光源の光量を制御する光量制御手段、及び当該複数の発光源から出力される複数の光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段を含む光走査手段と、前記光走査手段によって像担持体に書込まれた潜像を顕像化して記録媒体に可視画像を形成する画像形成手段と、を備え、前記光走査手段の作像線速に応じて前記発光源の発光数を設定して光走査を行わせる画像形成装置の光走査制御をコンピュータによって実行するための光走査制御プログラムであって、制御手段により、前記像担持体の画像形成領域については前記画像データに応じた光書込を前記設定された発光数の発光源で実行し、非画像形成領域については画像書き込み用及び同期信号用以外の用途を含む全発光源を対象にタイミングをずらして点灯させて常に光量制御を実行する光量制御ステップの手順を有することを特徴とする。

本発明の第１２の手段は、第１１の手段において、前記光量制御ステップは、前記制御手段によって予め設定された同一の発光源を点灯させ、前記偏向手段で偏向される複数の光ビームの少なくとも１つを検出する前記光走査手段が備える光ビーム検出手段により、前記発光源からの光ビームを検出させる光ビーム検出ステップの手順を含むことを特徴とする。

本発明の第１３の手段は、第１２の手段において、前記光量制御ステップは、前記制御手段により、前記光ビーム検出手段で検出された光ビームに基づいて、主走査方向における画像形成領域と非画像形成領域とのタイミングを設定する領域タイミング設定ステップの手順を含むことを特徴とする。

本発明の第１４の手段は、第１３の手段において、前記光量制御ステップは、前記制御手段により、前記主走査方向で設定された前記非画像形成領域のタイミングに基づいて、当該非画像形成領域において前記光量制御を実行する第１の光量制御実行ステップの手順を含むことを特徴とする。

本発明の第１５の手段は、第１１の手段において、前記光量制御ステップは、前記制御手段により、副走査方向における隣接するページの画像形成領域と画像形成領域との間の非画像形成領域において前記光量制御を実行する第２の光量制御実行ステップの手順を含むことを特徴とする。

本発明の第１６の手段は、第１４の手段又は第１５の手段において、前記光量制御ステップは、前記制御手段により、前記光量制御を所定の発光源数毎に実行する第３の光量制御実行ステップの手順を含むことを特徴とする。

本発明の第１７の手段は、第１１の手段〜第１６の手段の何れか１つの手段において、前記光量制御ステップは、前記制御手段により、作像線速に応じて設定された前記発光源の発光数に対応して副走査方向の画像書出タイミングを設定する副走査画像書出タイミング設定ステップの手順を含むことを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、発光源はＬＤユニット１２２、ＬＤ１〜１０又はＢＣＳＥＬ１２２ａに、光量制御手段は光量検知センサ１２２ｂ、光量検出部１２２ｄ−２、プリンタ制御部２０１、及び光源制御部１２２ｄ−１に、偏向手段はポリゴンミラー１２１に、光走査手段は光ビーム走査装置２１，２１ａに、制御手段はプリンタ制御部２０１及び光源制御部１２２ｄ−１に、画像形成領域は符号Ｒ１に、非画像形成領域は符号Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ２１，Ｒ２２に、それぞれ対応する。

本発明によれば、制御手段によって像担持体の画像形成領域については画像データに応じた光書込を作像線速に応じて設定された発光数の発光源で実行し、非画像形成領域については画像書き込み用及び同期信号用以外の用途を含む全発光源を対象にタイミングをずらして点灯させて常に光量制御を実行するので、ビーム数の切換に際し、余分な発光源を点灯せずに印刷切換時間（ビーム数が変化する場合）を最小にでき、全ビームについて安定した光量で位置ずれのない画像が得られ、結果として余分なトナー像を形成する必要がなく、プリントスピードの低下を最小限に抑えることができる。

本発明の実施形態おける実施例１に係る画像形成装置の機械的な構成の概略を示す概略構成図である。 実施例１におけるプリンタの要部である画像形成部の概略構成を示す図である。 図２における光ビーム走査装置を上方から見た概略平面図である。 実施例１の画像形成装置における画像形成制御部の概略構成を示す光ビーム走査装置、画像形成制御部及び光学ユニットを示す概略構成図である。 実施例１における光源の配置を示す説明図である。 実施例１におけるＬＤ駆動部及びＬＤユニットの構成を示すブロック図である。 ＬＤ制御部の構成を示すブロック図である。 ＶＣＯクロック発生部（ＰＬＬ回路）の詳細を示すブロック図である。 書出開始位置制御部の構成を示すブロック図である。 主走査ライン同期信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。 主走査方向に対する書出開始位置制御部におけるＰＣＬＫ、ＸＤＥＴＰ、ＸＬＳＩＮＣ、ＸＦＧＡＴＥ、主走査カウンタ、ＸＲＧＡＴＥ、及び画像信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。 副走査方向に対する書出開始位置制御部における制御信号、ＸＬＳＹＮＣ、副走査カウンタ、ＸＦＧＡＴＥ、及び画像信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。 画像データをＬＤ制御部に出力する画像形成制御部の前段の構成を示す図である。 中間転写ベルト上に形成された画像位置ずれ補正用パターンとセンサとの関係を示す図である。 図１４に示した画像位置ずれ補正用パターンを使用した画像位置ずれ補正処理の処理手順を示すフローチャートである。 ８０％の作像線速時の画像形成に使用する光源（ＬＤ１〜ＬＤ１０）の点灯状態を示す説明図である。 図１６に示した点灯状態とするためのＸＤＥＴＰ、ＸＬＳＹＮＣ０、ＸＬＳＹＮＣの出力タイミングを示すタイミングチャートである。 ６０％の作像線速時の画像形成に使用する光源（ＬＤ１〜ＬＤ１０）の点灯状態を示す説明図である。 図１８に示した点灯状態とするためのＸＤＥＴＰ、ＸＬＳＹＮＣ０、ＸＬＳＹＮＣの出力タイミングを示すタイミングチャートである。 ポリゴンモータの回転数を変更せずに線速を落とすときの処理手順を示すフローチャートである。 ＡＰＣ動作を実行する際の光量制御におけるＡＰＣ動作のタイミングを示すタイミングチャートである。 ポリゴンモータの回転数を変更せずに線速を落とす際、ビーム数の変更に応じてＸＦＧＡＴＥ信号のタイミングを補正するときの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例２におけるＶＣＳＥＬを使用した光源ユニットの光学系を示す図である。 ＶＣＳＥＬの光源の配置状態を示す概念図である。 実施例２における画像形成制御部及び光ビーム走査装置を示す図である。 実施例２における各光源の光量制御タイミング信号（ＡＰＣ信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。 感光体ドラムの画像形成領域と非画像形成領域を展開して模式的に示した図である。 画像形成間領域に対応する非画像形成領域でＡＰＣ動作を行う場合のタイミングチャートである。

マルチビーム走査装置では、ビーム数の切換に際し、余分なトナー像が作成され、また、切換に伴う各種制御が必要となり、作像効率の低下を招いていたことから、余分なトナー像の形成を行わず、プリントスピードの低下を最小限に抑えることが望まれていた。そこで、本実施形態では、作像線速に応じて光ビーム数を変更することにより画像を形成する際、画像データによる潜像画像形成中についてのみ、作像線速に応じて使用する光ビーム数を変更（ＬＤのチャンネル数を変更）することによって、ビーム数変更による余分なＬＤ点灯をなくし、画像形成動作の切換時間を短くできる画像形成装置の提供にある。なお、ここでいう光ビーム数の変更とは書込み領域についてのみ光ビームの点灯数を変更する制御を実行するというもので、その他の領域については全光ビームについて、同じ制御、例えば光量制御を実行する。

また、同期検知については、書込領域における点灯の是非に関係なく、同じ光源、すなわち同一のＬＤを点灯させる。さらに、光ビームの点灯数を変更すると、全数点灯した場合と比べると、点灯しない分だけラインが抜けることになる。そこで、副走査方向については、画像の書出タイミングを制御し、ビーム数の変更による画像位置ずれをなくすようにしている。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について複数の実施例を挙げて説明する。

図１は本実施形態の実施例１に係る画像形成装置の機械的な構成の概略を示す概略構成図である。同図において、画像形成装置は、プリンタ（デジタル複合機本体）１、給紙テーブル２、スキャナ３、及び自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）４から構成されている。プリンタ１は給紙テーブル２上に装着され、スキャナ３はプリンタ１上に取り付けられている。自動原稿搬送装置４はさらにその上に設置され、スキャナ３に原稿を供給する。

プリンタ１には、中央に作像装置２０が設けられている。この作像装置２０は中間転写ユニットを使用した作像装置であり、該中間転写ユニットには、無端ベルトである中間転写ベルト１０が備えられている。中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１４，１５，１６間に掛け回されており、図示時計回りに回動駆動される。本実施例においては、第２の支持ローラ１５の中間転写ベルト１０の回転方向上流側の近傍に、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７が設けられている。

また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５との間の中間転写ベルト１０には、その移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（ＢＫ）の各色の感光体ドラム４０と、及び帯電ユニット、現像ユニット、クリーニングユニット等の作像関連要素１８とを備えた作像装置２０があり、作像装置２０は、プリンタ本体に対して脱着可能に装着されている。なお、帯電ユニット、現像ユニット及びクリーニングユニット等の作像関連要素１８は各色の感光体ドラム４０の外周に当該感光体ドラム４０の回転方向に沿って前記順序で配置され、色毎のプロセスユニットを構成している。図１では色を示す添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付けて当該色の作像要素であることを示している。

作像装置２０の上方には、各色感光体ドラム４０に画像形成を行うためのレーザ光を照射する光ビーム走査装置２１が設けられている。また、中間転写ベルト１０の下方の当該中間転写ベルト１０を挟んで支持ローラ１６と対向する位置に２次転写ユニット２２が配置されている。２次転写ユニット２２は、２つのローラ１４，１５間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して、中間転写ベルト１０を押し上げて第３の支持ローラ１６に押し当てるように配置したものである。この２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０上の画像を用紙上に転写するためのものである。なお、符号６２は感光体ドラム４０上の画像を中間転写ベルト１０に転写するための１次転写ローラである。

２次転写装置２２の横（用紙搬送方向下流側）には、用紙上の転写画像を定着する定着ユニット２５があり、トナー像転写済みの用紙が送り込まれる。定着ユニット２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加熱、加圧ローラ２７を押し当て、加圧及び加熱により定着するものである。また、２次転写ユニット２２及び定着ユニット２５の下方には、表面に画像を形成した直後の用紙を、裏面にも画像を記録するために表裏を反転し、再度作像装置２０側に送り出すシート反転ユニット２８が設けられている。

大略上記のように構成された画像形成装置では、図示しない操作部ユニットのスタートスイッチが押されると、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４の原稿給紙台３０上に原稿があるときは、その原稿をコンタクトガラス３２上に搬送する。原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４に原稿がないときにはコンタクトガラス３２上の手置きの原稿を読むために、画像読み取りユニットのスキャナ３を駆動し、第１キャリッジ３３及び第２キャリッジ３４を読み取り走査させる。読み取りでは、第１キャリッジ３３上の光源からコンタクトガラス３２に光を発射するとともに原稿面からの反射光を第１キャリッジ３３上の第１ミラーで反射して第２キャリッジ３４に向け、第２キャリッジ３４上のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサであるＣＣＤ３６に結像する。読取りセンサ３６で得た画像信号に基づいてＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ各色記録データが生成される。

また、スタートスイッチが押されたとき、もしくはパソコン等から画像出力の指示があったとき、ＦＡＸの出力指示があったときに、中間転写ベルト１０の回動駆動が開始されるとともに、作像装置２０の各ユニットの作像準備が開始される。続いて各色作像の作像シーケンスが開始されて、各色用の感光体ドラムに各色記録データに基づいて変調された露光レーザが投射される。露光レーザによって形成された現像は各色作像プロセスにより各色の顕像が各感光体ドラム上に形成され、さらに、各色の色トナー像が中間転写ベルト１０上に１枚の画像として、重ね転写される。このトナー画像の先端が２次転写ユニット２２に進入するときに同時に先端が２次転写ユニット２２に進入するようにタイミングをはかって用紙が２次転写ユニット２２に送り込まれ、これにより中間転写ベルト１０上のトナー像が用紙に転写される。次いで、トナー像が転写された用紙は定着ユニット２５に送り込まれ、そこでトナー像が用紙に定着される。

なお、前記用紙は、給紙テーブル２の給紙ローラ４２の１つを選択回転駆動し、給紙ユニット４３に多段に備える給紙トレイ４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚だけ分離され、給送される。分離ローラ４５で分離され、搬送ローラ４７に受け渡された用紙は、搬送コロユニット（縦搬送路）４６に導かれ、他の搬送ローラ４７と協働しながら上方に搬送され、プリンタ１内の搬送コロユニット４８に導かれる。用紙は搬送コロユニット４８のレジストローラ４９に突き当てられ、停止した状態で保持され、前述のように中間転写ベル１０上の画像先端とタイミングを合わせて２次転写ユニット２２に送り出される。

給紙テーブル２からの給紙に代えて、手差しトレイ５１上に用紙を差し込んで給紙することもできる。ユーザが手差しトレイ５１上に用紙を差し込み、手差しトレイ５１からの給紙が選択されたときには、プリンタ１は給紙ローラ５０を回転駆動して手差しトレイ５１上のシートの１枚を分離し、搬送ローラ５２を経て手差し給紙路５３に引き込む。手差し給紙路５３に引き込まれた用紙は、給紙テーブル２からの給紙と同じようにレジストローラ４９に突き当てられ、停止状態となる。以下、給紙テーブル２から給紙の場合と同様に画像先端とタイミングを合わせて送出され、定着ユニット２５で画像の定着が行われた後、排紙される。

定着ユニット２５で定着処理を受けて排紙される用紙は、切換爪５５で排紙ローラ５６に案内し、排紙ローラ５６から排紙トレイ５７上に放出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。また、用紙の裏面に画像を形成する場合には、表面に画像が形成された用紙を切換爪５５によってシート反転ユニット２８に案内し、シート反転ユニット２８で用紙を反転させ、再び作像装置２０側へ導き、用紙の裏面にも画像を記録した後、排紙ローラ５６によって排紙トレイ５７上に排紙する。

一方、画像転写後の中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーは、中間転写体クリーニングユニット１７で除去し、再度の画像形成に備える。

図２はプリンタ１の要部である画像形成部の概略構成を示す図、図３は図２の光ビーム走査装置を上方から見た概略平面図である。図２において、画像形成部は、４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫ）の画像を重畳したカラー画像を形成するために４組の画像作像部を備えた作像装置２０と第１及び第２の２つの光ビーム走査装置２１ＹＭ，２１ＣＢＫからなる。

第１及び第２の光ビーム走査装置２１ＹＭ，２１ＣＢＫは同じ構成であり、それぞれ１つのポリゴンミラー１２１ＹＭ，１２１ＣＢＫを用いて、ポリゴンミラー１２１ＹＭ，１２１ＣＢＫ面で異なる色の光ビームを偏向走査させ、さらに、ポリゴンミラー１２１ＹＭ，１２１ＣＢＫを中心に対向振分走査させることによって２色分の光ビームがそれぞれの感光体４０Ｙ，４０Ｍ、４０Ｃ，４０ＢＫ上を走査する。前記光ビームは色毎に設けられたＬＤユニット１２２Ｙ，１２２Ｍ、１２２ＢＫ，１２２Ｃ（不図示）からそれぞれ出射される。ＬＤユニット１２２Ｙ，１２２Ｍ、１２２Ｃ，１２２ＢＫは色毎に画像データに応じて駆動変調されることにより選択的に光ビームを出射する。

このＬＤユニット１２２Ｙ，１２２Ｍ、１２２ＢＫ，１２２Ｃから出射された光ビームは、ポリゴンモータ１２８ＹＭ，１２８ＣＢＫによって回転するポリゴンミラー１２１ＹＭ，１２１ＣＢＫによって偏向され、ｆθレンズ１２３Ｙ，１２３Ｍ、１２３Ｃ，１２３ＢＫを通り、第１ミラー１２４Ｙ，１２４Ｍ、１２４Ｃ，１２４ＢＫ及び第２ミラー１２５Ｙ，１２５Ｍ、１２５Ｃ，１２５ＢＫでそれぞれ反射した後、ＢＴＬを通り、さらに第３ミラー１２６Ｙ，１２６Ｍ、１２６Ｃ，１２６ＢＫで反射し、感光体上４０Ｙ，４０Ｍ、４０Ｃ，４０ＢＫをそれぞれ走査する。ＢＴＬとは、Barrel Toroidal Lens（バレル・トロイダル・レンズ）の略で、副走査方向のピント合わせ（集光機能と副走査方向の位置補正（面倒れ等））を行っている。また、図３に示すように、主走査方向の非画像書込領域の画像書出位置より前方に、ポリゴンミラー１２１で偏向された光ビームを受光することにより、主走査方向の書込開始のタイミングをとるための同期検知信号を出力する同期検知センサ１２７Ｙ，１２７Ｍ、１２７Ｃ，１２７ＢＫ（不図示）が、それぞれ第１及び第２の光ビーム走査装置２１ＹＭ，２１ＣＢＫに設けられている。

各色とも、感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ、４０Ｃ，４０ＢＫの回りには、帯電器１０７Ｙ，１０７Ｍ、１０７Ｃ，１０７ＢＫ、現像ユニット１０８Ｙ，１０８Ｍ、１０８Ｃ，１０８ＢＫ、転写器１０９Ｙ，１０９Ｍ、１０９Ｃ，１０９ＢＫ、クリーニングユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ、１１０Ｃ，１１０ＢＫ、除電器１１１Ｙ，１１１Ｍ，１１１Ｃ，１１１ＢＫが備わっており、通常の電子写真プロセスである帯電、露光、現像、転写により中間転写ベルト１０上に１色目の画像を形成し、次に２色目、３色目、４色目の順に画像を転写することにより、４色の画像が重ね合わさったカラー画像を形成し、さらに、２次転写ユニット２２によって、中間転写ベルト１０上に形成された画像を搬送されてくる記録紙に転写することによって、４色の画像が重ね合わさったカラー画像を記録紙上に形成する。形成された記録紙上の画像は図１に示す定着装置２５によって定着される。

中間転写ベルト１０上のトナー像を除去するために、中間転写ベルトクリーニングユニット１７が設けられ、また、中間転写ベルト１０上に形成された画像位置ずれ補正用パターンを検出するための第１のセンサ１２及び第２のセンサ１２が中間転写ベルトクリーニングユニット１７のベルト回転方向上流側の近傍に備えられている。第１及び第２のセンサ１２，１３は反射型の光学センサであり、中間転写ベルト１０上に形成された画像位置ずれ補正用パターンを検出し、その検出結果に基づき、プリンタ制御部２０１は各色間の主走査方向、副走査方向の画像位置ずれ、主走査方向の画像倍率を補正する。

なお、プリンタ制御部２０１は図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、ＣＰＵはＲＯＭに格納されたプログラムコードをＲＡＭに展開するとともに、当該ＲＡＭをワークエリア及びデータバッファとして使用し、プログラムコードによって定義されたプログラムを実行することにより、後述の光走査及び画像形成に関する各種制御を行う。

図３は第１の光ビーム走査装置ＹＭの光学要素の配置を示す図で、図２における第１の光ビーム走査装置ＹＭを上から見た図である。図３において、ＬＤユニット１２２Ｙからの光ビームは、ＣＹＬ（シリンダレンズ）１２９Ｙを通り、ポリゴンミラー１２１ＹＭ面に入射し、ポリゴンミラー１２１ＹＭが回転することにより光ビームを偏向し、ｆθレンズ１２３Ｙを通り、第１ミラー１２４Ｙによって折り返される。ＬＤユニット１２２Ｍからの光ビームは、偏光する方向が異なるだけで、その他は同様である。

主走査方向書出側端部には、同期ミラー１３１Ｙ、同期ミラー１３１Ｍ、同期レンズ１３２Ｙ、同期レンズ１３２Ｍ、同期センサ１２７Ｙ、同期センサ１２７Ｍが設けられている。これによりｆθレンズ１２３Ｙ，１２３Ｍを透過した各色の光ビームが同期ミラー１３１Ｙ、同期ミラー１３１Ｍによってそれぞれ反射され、同期レンズ１３２Ｙ、同期レンズ１３２Ｍによってそれぞれ集光され、同期センサ１２７Ｙ、同期センサ１２７Ｍにそれぞれ入射するような構成になっている。各同期センサ１２７Ｙ，１２７Ｍは、同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出するための同期検知センサの役割を果たしている。図からも分かるように、イエローＹに対し、マゼンタＭが逆方向に走査している。第２の光ビーム走査装置ＣＢＫについても同様である。

図４は画像形成装置における画像形成制御部の概略構成を示す光ビーム走査装置、画像形成制御部及び光学ユニットを示す概略構成図である。この図は、図３の第１及び第２の光ビーム走査装置２１ＹＭ，ＣＢＫのうち１色分の感光体ドラム４０に付随した制御系を示したものである。制御系としては、プリンタ制御部２０１、画素クロック生成部２０２、同期検出用点灯制御部２０４、ＬＤ制御部２０５、ポリゴンモータ駆動制御部２０６、及び書出開始位置制御部２０９が設けられている。プリンタ制御部２０１は複数色に対して１つであるが、それ以外は複数色それぞれが同じものを備えている。なお、画素クロック生成部２０２は、さらに基準クロック発生部２０２１、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）クロック発生部２０２２及び位相同期クロック発生部２０２３から構成されている。また、光ビーム走査装置２１の主走査方向端部の画像書出側に光ビームを検出する同期検知センサ１２７が設けられ、前述のようにｆθレンズ１２３を透過した光ビームがミラー１３１によって反射され、レンズ１３２によって集光させて同期検知センサ１２７に入射する。また、書出開始位置制御部２０９には、同期センサ１２７からスタート側同期検知信号ＸＤＥＴＰが、また、画素クロック生成部２０２から画素クロックＰＣＬＫが入力される。

このように構成された光ビーム走査装置２１では、光ビームが同期検知センサ１２７上を通過することにより、同期検知センサ１２７から同期検知信号ＸＤＥＴＰが出力され、画素クロック生成部２０２、同期検知用点灯制御部２０４、及び書出開始位置制御部２０９にそれぞれ送られる。画素クロック生成部２０２では、同期検知信号ＸＤＥＴＰに同期した画素クロックＰＣＬＫを生成し、ＬＤ制御部２０５及び同期検知用点灯制御部２０４に送る。

図８はＶＣＯクロック発生部（ＰＬＬ回路：ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）２０２２の詳細を示すブロック図である。同図から分かるように、ＶＣＯクロック発生部２０２２は、基準クロック発生部２０２１からの基準クロック信号ＦＲＥＦと、ＶＣＬＫを１／Ｎ分周器２０２２１でＮ分周した信号を位相比較器２０２２２に入力し、位相比較器２０２２２では、両信号の立ち下がりエッジの位相比較が行われ、誤差成分を定電流出力する。そしてＬＰＦ（ローパスフィルタ）２０２２３によって不要な高周波成分や雑音を除去し、ＶＣＯ２０２２４に送る。ＶＣＯ２０２２４ではＬＰＦ２０２２３の出力に依存した発振周波数を出力する。したがって、プリンタ制御部２０１からのＦＲＥＦの周波数と分周比：Ｎを可変制御することによってＶＣＬＫの周波数を変更することができる。位相同期クロック発生部２０２３では、ＶＣＯクロック発生部２０２２で生成したＶＣＬＫから、同期検知信号ＸＤＥＴＰに同期した画素クロックＰＣＬＫを生成している。

同期検出用点灯制御部２０４は、最初に同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出するために、ＬＤ強制点灯信号ＢＤをＯＮしてＬＤを強制点灯させるが、同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出した後には、同期検知信号ＸＤＥＴＰと画素クロックＰＣＬＫを用いて、フレア光が発生しない程度で確実に同期検知信号ＸＤＥＴＰが検出できるようなタイミングでＬＤを点灯させ、同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出したらＬＤを消灯するようなＬＤ強制点灯信号ＢＤを生成し、ＬＤ制御部２０５に送る。

また、同期検出用点灯制御部２０４は、各ＬＤの光量制御タイミング信号（ＡＰＣ信号−ＡＰＣ１〜ＡＰＣ１０）を同期検知信号ＸＤＥＴＰと画素クロックＰＣＬＫを用いて生成する。この信号は非画像書込領域で実行する必要があり、さらに、ＬＤが図６に示す構成のため、各ＬＤ用ＡＰＣ信号を異なったタイミングにする必要がある。

ＬＤ制御部２０５では、同期検知用強制点灯信号ＢＤ及び画素クロックＰＣＬＫに同期した画像データに応じてＬＤを点灯制御する。そして、ＬＤユニット１２２からレーザビームが出射され、ポリゴンミラー１２１のミラー面で反射して偏向され、ｆθレンズ１２３を通り、感光体４０上を走査することになる。ポリゴンモータ制御部２０６は、プリンタ制御部２０１からの制御信号により、ポリゴンモータ１２８を規定の回転数で回転制御する。

書出開始位置制御部２０９は、同期検知信号ＸＤＥＴＰ、画素クロックＰＣＬＫ、及びプリンタ制御部２０１からの制御信号等により、画像書出開始タイミング及び画像幅を決定する主走査ゲート信号ＸＬＧＡＴＥ、副走査ゲート信号ＸＦＧＡＴＥを生成する。

前記画像位置ずれ補正用パターンを検出する第１及び第２のセンサ１２，１３は前にも触れたが光反射型の光センサであって、各センサ１２，１３で検出した画像パターン情報はプリンタ制御部２０１に送られる。プリンタ制御部２０１では、前記画像パターン情報に基づいて位置ずれ量を算出し、補正データを生成し、補正データ記憶部２０７に記憶する。補正データ記憶部２０７には、画像位置ずれ、倍率ずれを補正するための補正データ、つまり画像幅ゲート信号ＸＲＧＡＴＥ、副走査ゲート信号ＸＦＧＡＴＥ信号のタイミングを決定するデータ、画素クロックＰＣＬＫの周波数を決定するデータが記憶されていて、プリンタ制御部２０１からの指示により、各制御部に補正データを設定する。操作パネル２０８は、当該操作パネル２０８上のキー操作内容、入力内容をプリンタ制御部２０１に送り、プリンタ制御部２０１はその内容に応じて制御を行う。また、プリンタ制御部２０１からの指示により、各種情報をパネル表示する。

図５は光源配置を示す説明図である。本実施例ではＬＤユニット１２２は１０個の光源を備え、主走査、副走査に規定のピッチだけずれた配置のＬＤアレーとして構成されている。１走査で１０ラインの画像形成が可能となっている。図５では、ＬＤのドットを丸で示し、ＬＤ１〜ＬＤ１０については、丸の中に数字１〜１０を付して、対応を示している。なお、後述の図１６及び図１８においても同様である。

図６はＬＤユニット１２２の構成を示すブロック図である。ＬＤユニット１２２は周知の通り、ＬＤ（レーザダイオード）とＰＤ（フォトダイオード）で構成されている。本実施例では１０個のＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１０）を備えていて、ＰＤは共通となっている。ＬＤ駆動部２０５ではプリンタ制御部２０１から指示された光量で各ＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１０）を点灯させるために、ＰＤのモニタ電圧Ｖｍを一定に保つように各ＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１０）のＬＤ電流Ｉｄを制御する（ＡＰＣ動作：オート・パワー・コントロール）。光量を可変する場合、プリンタ制御部２０１からの指示により電圧Ｖｍが可変設定され、その設定された電圧Ｖｍを一定に保つように各ＬＤのＬＤ電流Ｉｄを制御することになる。共通のＰＤを使用しているため、ＡＰＣ動作は各ＬＤ同時にできないため、異なったタイミングで実施することになる。

図７はＬＤ制御部２０５の構成を示すブロック図である。図７において、ＬＤ制御部２０５は、各ＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１０）の点灯時間を制御するＰＷＭ信号発生部２０５１と各ＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１０）を点灯制御するＬＤ駆動部２０５２に分けられる。ＰＷＭ信号発生部２０５１は、画像データ及びプリンタ制御部からの制御信号１により、ＰＷＭ信号をＬＤ駆動部２０５２に対して出力し、ＬＤ駆動部２０５２はＰＷＭ信号に応じた時間だけ各ＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１０）を点灯させる。

ＬＤ駆動部２０５２に同期検出用点灯制御部２０４からのＬＤ強制点灯信号ＢＤを送ることによって、ＬＤ強制点灯信号ＢＤに応じた時間だけあるＬＤを点灯させる。また、ＬＤ駆動部２０５に同期検出用点灯制御部２０４から各ＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１０）のＡＰＣ動作を実行するための光量制御タイミング信号（ＡＰＣ信号）を送ることにより、ＡＰＣ信号のタイミングで各ＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１０）の光量を制御する。各ＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１０）を点灯させるときの光量は、プリンタ制御部２０１からの制御信号２によって設定される。

画像データには１ｂｉｔ幅でも複数ｂｉｔ（２ｂｉｔ幅以上）でも良く、例えば、１ｂｉｔ幅の場合、予め決めておいたパルス幅を発生する構成にしても良く、あるいは、プリンタ制御部２０１からの制御信号１（選択信号）によりパルス幅を選択して出力するようにしても良い。複数ｂｉｔ（２ｂｉｔ幅以上）の場合は、それぞれの画像データに対応したパルス幅を発生する構成にしても良く、又は、プリンタ制御部２０１からの制御信号（選択信号）により、画像データに対応するパルス幅を可変できる構成にしても良い。

図９は書出開始位置制御部２０９の構成を示すブロック図である。書出開始位置制御部２０９は、主走査ライン同期信号発生部２０９１、主走査レジスト信号発生部２０９２、及び副走査ゲート信号発生部２０９３からなる。主走査ライン同期信号発生部２０９１は主走査レジスト信号発生部２０９２内の主走査カウンタ２０９２１、副走査ゲート信号発生部２０９３内の副走査カウンタ２０９３１を動作させるための信号ＸＬＳＹＮＣ（主走査ライン同期信号）を生成し、主走査レジスト信号発生部２０９２は画像信号の取り込みタイミング（主走査方向の画像書出タイミング）を決定する信号ＸＲＧＡＴＥを生成し、副走査ゲート信号発生部２０９３は画像信号の取り込みタイミング（副走査方向の画像書出タイミング）を決定する信号ＸＦＧＡＴＥを生成している。

主走査レジスト信号発生部２０９２は、ＸＬＳＹＮＣとＰＣＬＫで動作する主走査カウンタ２０９２１と、主走査カウンタ２０９２からのカウンタ値とプリンタ制御部２０１からの設定値１（補正データ）を比較し、その結果を出力するコンパレータ２０９２２と、コンパレータ２０９２２からの比較結果からＸＲＧＡＴＥを生成するレジスト信号生成部２０９２３とによって構成されている。

副走査ゲート信号発生部２０９３は、プリンタ制御部２０１からの制御信号と主走査ライン同期信号発生部２０９１からのＸＬＳＹＮＣと画素クロック生成部２０２から画素クロックＰＣＬＫとによって動作する副走査カウンタ２０９３１と、副走査カウンタ２０９３１からのカウンタ値とプリンタ制御部２０１からの設定値２（補正データ）を比較し、その結果を出力するコンパレータ２０９３２と、コンパレータ２０９３２からの比較結果からＸＦＧＡＴＥを生成するゲート信号生成部２０９３３とによって構成されている。

書出開始位置制御部２０９は主走査についてはクロックＰＣＬＫの１周期単位、すなわち１ドット単位で、副走査についてはＸＬＳＹＮＣの１周期単位、すなわち１ライン単位で書出位置を補正できる。主走査、副走査とも、補正データについては、補正データ記憶部２０７に記憶されている。

図１０は主走査ライン同期信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。本実施例に係るＬＤユニット１２２では、１走査で１０ビーム分の画像データを書込むため、同期検知信号ＸＤＥＴＰの１周期で主走査ライン同期信号ＸＬＳＹＮＣが１０回出力されることになる。

図１１は主走査方向に対する書出開始位置制御部２０９におけるＰＣＬＫ、ＸＤＥＴＰ、ＸＬＳＩＮＣ、ＸＦＧＡＴＥ、主走査カウンタ、ＸＲＧＡＴＥ、及び画像信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。同図に示すようにＸＬＳＹＮＣによって主走査カウンタがリセットされ、ＰＣＬＫでカウントアップしていき、カウンタ値がプリンタ制御部２０１によって設定された設定値１（この場合‘Ｘ'）になったところでコンパレータ２０９２２からその比較結果が出力され、レジスト信号生成部２０９２３によってＸＬＧＡＴＥが‘Ｌ'（有効）になる。ＸＲＧＡＴＥは主走査方向の画像幅分だけ‘Ｌ'となる信号である。

図１２は副走査方向に対する書出開始位置制御部２０９における制御信号、ＸＬＳＹＮＣ、副走査カウンタ、ＸＦＧＡＴＥ、及び画像信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。同図に示すようにプリンタ制御部２０１からの制御信号（画像書込スタートトリガ信号）で副走査カウンタ２０９３１をリセットさせ、ＸＬＳＹＮＣでカウントアップしていき、カウンタ値がプリンタ制御部２０１によって設定された設定値２（この場合‘Ｙ'）になったところでコンパレータ２０９３２からその比較結果が出力され、ゲート信号生成部２０９３３によってＸＦＧＡＴＥが‘Ｌ'（有効）になる。ＸＦＧＡＴＥは副走査方向の画像長さ分だけ‘Ｌ'となる信号である。

図１３は画像データをＬＤ制御部２０５に出力する画像形成制御部の前段の構成を示す図である。図１３において、前段にはラインメモリ２１０が設けられている。このラインメモリ２１０は、ＸＦＧＡＴＥ、ＸＲＧＡＴＥのタイミングでプリンタコントローラ、フレームメモリ、スキャナ等から取り込まれた画像データを、ＰＣＬＫに同期してビーム数分の画像信号が出力されるようになっていて、出力された画像データはＬＤ制御部２０５に送られ、そのタイミングで各ＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１０）が点灯する。

図１４は中間転写ベルト１０上に形成された画像位置ずれ補正用パターンとセンサとの関係を示す図である。第１及び第２のセンサ１２，１３は中間転写ベルト１０上に形成された画像位置ずれ補正用パターン（横線パターンと斜め線パターン）を検出し、その検出結果に基づき、プリンタ制御部２０１が各色間の主走査方向、副走査方向の画像位置ずれ、及び倍率誤差を補正する。画像位置ずれ補正用パターンは図１４に示すように副走査方向に予め設定されたタイミング（間隔）で形成されている。位置ずれ補正用パターンは主走査方向に所定の長さを有し、転写ベルト１０の両端部それぞれ形成される横線パターンＢＫ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１、ＢＫ３，Ｃ３，Ｍ３，Ｙ３と、前記パターン群の副走査方向であって転写ベルト１０の回転方向下流側に転写ベルトの長手方向（回転方向）に対して４５°傾けてそれぞれ形成される斜め線パターンＢＫ２，Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２、ＢＫ４，Ｃ４，Ｍ４，Ｙ４を含む。第１のセンサ１２で一方端に形成された補正用パターンＢＫ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１、ＢＫ２，Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２を検出し、第２のセンサ１３で他方端に形成された補正用パターンＢＫ３，Ｃ３，Ｍ３，Ｙ３、ＢＫ４，Ｃ４，Ｍ４，Ｙ４を検出する。

すなわち、中間転写ベルト１０が矢印の方向に動くことにより、各色の横線パターンＢＫ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１、ＢＫ３，Ｃ３，Ｍ３，Ｙ３、斜め線パターンＢＫ２，Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２、ＢＫ４，Ｃ４，Ｍ４，Ｙ４が第１及び第２のセンサ１２，１３によってそれぞれ検知され、プリンタ制御部２０１でＢＫパターンに対する各色のずれ量（時間）が算出される。斜め線パターンは主走査方向の画像位置、画像倍率がずれることによって検出タイミングが変わり、横線パターンは副走査方向の画像位置がずれることによって検出タイミングが変わる。

具体的には、主走査方向については、パターンＢＫ１からパターンＢＫ２の時間を基準とし、パターンＣ１からパターンＣ２の時間と比較し、そのずれ分ＴＢＫＣ１２を求め、さらに、パターンＢＫ３からパターンＢＫ４の時間を基準とし、パターンＣ３からパターンＣ４の時間と比較し、そのずれ分ＴＢＫＣ３４を求め、
ＴＢＫＣ３４−ＴＢＫＣ１２
がシアン画像のブラック画像に対する倍率誤差となるので、その量に相当する分だけ画素クロックの周波数を変更することになる。また、前述のようにして求めたＴＢＫＣ１２から第１のセンサ１２の位置における倍率誤差補正による時間変化分（補正分）を差し引いたものが、シアンＣ画像のブラックＢＫ画像に対する主走査ずれとなり、そのずれ量に相当する分だけ書出開始タイミングを決定するＸＲＧＡＴＥ信号の出力タイミングを変更する。マゼンタＭ、イエローＹについても同様である。

副走査方向については、理想の時間をＴcとし、パターンＢＫ１からパターンＣ１の時間をＴＢＫＣ１、パターンＢＫ３からパターンＣ３の時間をＴＢＫＣ３とすると、
（（ＴＢＫＣ３＋ＴＢＫＣ１）／２）−Ｔｃ
がシアンＣ画像のブラックＢＫ画像に対する副走査ずれとなり、その量に相当する分だけ書出開始タイミングを決定するＸＦＧＡＴＥ信号の出力タイミングを変更する。マゼンタＭ、イエローＹについても同様である。

図１５はこのようにして実行される画像位置ずれ補正処理の処理手順を示すフローチャートである。画像位置ずれ補正については、プリンタ制御部２０１が実施タイミングを制御し、規定された印刷枚数毎、印刷開始前、あるいは電源投入時に実施する。この処理手順では、まず、補正データ記憶部２０７に記憶してある補正データを各制御部に設定する（ステップＳ１０１）。これは、前回の補正動作によって決定した主走査画像位置、副走査画像位置、主走査画像倍率の補正データ、もしくは補正が一度も行われていなければ、初期値（予め設定しておくデフォルト値）となる。ステップＳ１０１で設定が終了した後、図１４に示す画像位置ずれ補正用パターンを中間転写ベルト１０上に形成し（ステップＳ１０２）、第１及び第２のセンサ１２，１３によってパターンを検出し（ステップＳ１０３）、プリンタ制御部２０１でブラックＢＫに対するＹ，Ｍ，Ｃ各色のずれ量を算出し（ステップＳ１０４）、補正するか否かを判断する（ステップＳ１０５）。

この判断は、ずれ量が補正分解能の１／２以上か否かに基づいて行われ、１／２以上であれば補正すると判断する。補正する場合（ステップＳ１０５−Ｙ）、補正データを算出し（ステップＳ１０６）、補正データを記憶し（ステップＳ１０７）、各制御部に補正データを設定する（ステップＳ１０８）。ここでの補正データは、主走査方向の画像倍率を決定する画素クロック周波数の設定値と、主走査方向の画像位置を決定するＸＲＧＡＴＥ信号の設定値と、副走査方向の画像位置を決定するＸＦＧＡＴＥ信号の設定値である。補正しない場合（ステップＳ１０５−Ｎ）は、補正データの更新は行わない。その後、印刷動作する場合は、その補正値を使って画像形成動作することになる。

図１６は８０％の作像線速時の画像形成に使用する光源（ＬＤ１〜ＬＤ１０）の点灯状態を示す説明図である。１００％の作像線速時には、図５に示す１０個全ての光源（ＬＤ１〜ＬＤ１０）を使用するとした場合、８０％の作像線速時には、ポリゴンモータ１２８の回転数を変えずに、画像データによる点灯をＬＤ１とＬＤ１０を使用せずにＬＤ２〜ＬＤ９の８個のＬＤで行う。すなわち、画像データの書込に１０個あるＬＤのうち８個のみ点灯して書込む。その際、ＬＤ列のうち先頭のＬＤ１と後端のＬＤ１０は点灯せず、中間部のＬＤ２からＬＤ９までのＬＤを転送する。

図１７は図１６に示した点灯状態とするためのＸＤＥＴＰ、ＸＬＳＹＮＣ０、ＸＬＳＹＮＣの出力タイミングを示すタイミングチャートである。図１７に示すように、１走査で８ビーム分の画像データを書込むため、同期検知信号ＸＤＥＴＰの１周期で主走査ライン同期信号ＸＬＳＹＮＣが８回出力され、８ラインの画像データが出力される。

図１８は６０％の作像線速時の画像形成に使用する光源（ＬＤ１〜ＬＤ１０）の点灯状態を示す説明図である。１００％の作像線速時には、図５に示す１０個全ての光源（ＬＤ１〜ＬＤ１０）を使用し、８０％の作像線速時には、ＬＤ２ないしＬＤ９の８個のＬＤを使用したが、６０％の作像線速時には、ポリゴンモータ１２８の回転数を変えずに、画像データによる点灯をＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ９、ＬＤ１０を使用せずにＬＤ３〜ＬＤ８の６個のＬＤで画像データを書込む。

図１９は図１８に示した６０％の作像線速時の点灯状態とするためのＸＤＥＴＰ、ＸＬＳＹＮＣ０、ＸＬＳＹＮＣの出力タイミングを示すタイミングチャートである。図１９に示すように、１走査で６ビーム分の画像データを書込むため、同期検知信号ＸＤＥＴＰの１周期で主走査ライン同期信号ＸＬＳＹＮＣが６回出力され、６ラインの画像データが出力される。

図２０はポリゴンモータの回転数を変更せずに線速を落とすときの処理手順を示すフローチャートである。この処理手順では、まず、ポリゴンモータ１２８を規定の回転数で回転させ（ステップＳ２０１）、補正データ記憶部２０７に記憶してある補正データを各制御部に設定する（ステップＳ２０２）。この補正データは、画像位置ずれ補正動作によって決定した主走査画像位置、副走査画像位置、主走査画像倍率の補正データ、もしくは補正が一度も行われていなければ、初期値（予め設定しておくデフォルト値）となる。その後、同期検知信号を出力するためのＬＤ点灯、各ＬＤが規定光量で点灯できる状態にするためのＡＰＣ動作を行う（ステップＳ２０３）。そして、作像線速に合わせてビーム数を設定する（ステップＳ２０４）。標準線速であれば１０ビーム、標準線速に対して８０％線速であれば８ビーム、標準線速に対して６０％線速であれば６ビームを設定する。

そして設定されたビーム数で画像データの書込を行う（ステップＳ２０５）。次の画像がある場合（ステップＳ２０６−Ｙ）、再度、ステップＳ２０４に戻ってビーム数の設定を行うが、作像線速が変わっていなかったらそのままのビーム数で、変わっていた場合には作像線速に合わせてビーム数の変更を行う。通常、同一ページは同一のビーム数で画像データの書込は行われる。すなわち、紙種が同一ならば、作像線速はその紙種の用紙に作像する場合には同一で、紙種が異なる場合に作像線速をその紙種に応じた線速に変更する。紙種とは普通紙、厚紙、ＯＨＰシートなどのことであり、紙種が異なる用紙が１ジョブ内に存在するときに作像線速は１つのジョブ内で変更される。

次の画像がなければ（ステップＳ２０６−Ｎ）各ＬＤを消灯し（ステップＳ２０７）、ポリゴンモータ１２８を停止し（ステップＳ２０８）、処理を終える。

なお、本実施例では１０ビームの使用例を示しているが、ビーム数は１０に限られるものではない。ビーム数が多いほど、多くの作像線速に対応できるので好ましい。例えば後述の実施例２におけるＶＣＳＥＬ方式の光書込ヘッドでは４０ビームで書込むものもある。

また、ステップＳ２０３では、各ＬＤが規定光量で点灯できる状態にするためのＡＰＣ動作が行われる。図２１はＡＰＣ動作を実行する際の光量制御におけるＡＰＣ動作のタイミングを示すタイミングチャートである。光量を規定光量に制御するＡＰＣ動作は、点灯を伴うため、非画像書込（形成）領域Ｒ２で実行する必要があり、さらに、ＬＤ１〜１０が図６に示す構成で、ＰＣ１つで各ＬＤの光量をチェックすることから、図２１の各ＬＤ用のＡＰＣ信号を異なったタイミングにする必要がある。１０ビームを使用する場合はこのタイミングでＡＰＣを行うことになるが、ビーム数を変えた場合にも同様のタイミングで同様の動作を画像データによる点灯動作を行わないＬＤに対しても実行し、ＡＰＣを行う。すなわち、同期検出用点灯制御部２０４は、各ＬＤの光量制御タイミング信号（ＡＰＣ信号−ＡＰＣ１〜ＡＰＣ１０）を同期検知信号ＸＤＥＴＰと画素クロックＰＣＬＫを用いて、非画像形成（書込）領域で出力し、各ＬＤに対応するＡＰＣをＬＤ１からＬＤ１０まで実行する。

その際、８０％の作像線速では、ＬＤ１及びＬＤ１０は画像形成領域Ｒ１では点灯しないが、非画像形成領域Ｒ２では他のＬＤ２ないしＬＤ９と同様に点灯する。６０％の作像線速では、ＬＤ１，ＬＤ２、及びＬＤ９，ＬＤ１０は画像形成領域Ｒ１では点灯しないが、非画像形成領域Ｒ２では、ＬＤ３ないしＬＤ８と同様に点灯する。そして、次のラインでも同様の動作を実行するが、ページが変わって１００％の作像線速に復帰したとき、前のラインでＡＰＣを実施しているので、ＬＤ１及びＬＤ１０、あるいはＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ９，ＬＤ１０はそのまま点灯しても他のＬＤを光量に差が生じることはない。

なお、本実施形態では、主走査方向に書込を行っている場合に、画像形成領域Ｒ１より下流側の非画像形成領域Ｒ２においてＡＰＣ動作を行っている。このタイミングでＡＰＣを実行するのは、図２７に示す（１）の場合で、前の画像と次の画像の間の画像形成を行わない領域にも存在するため、図２７（２）に示すように画像形成間領域Ｄの非画像形成領域Ｒ３、あるいは図２７（３）に示すように画像形成間領域Ｄを問わず画像形成領域Ｒ１の下流側の領域Ｒ４の任意のタイミングでＡＰＣ動作を行えば良い。これらＲ２，Ｒ３，Ｒ４で示した領域でＬＤ１ないしＬＤ１０を点灯しても、点灯したタイミングが画像形成領域ではないので、画像形成に悪影響を及ぼす虞はない。なお、図２７は感光体ドラム４０の画像形成領域と非画像形成領域を展開して模式的に示した図で、矢印方向が感光体ドラム４０の回転方向にあたり、前記画像形成間領域Ｄはいわゆる紙間に相当する。また、図２８に画像形成間領域（紙間）Ｄである非画像形成領域Ｒ５でＡＰＣ動作を行う場合のタイミングチャートを示す。ＡＰＣ信号（ＡＰＣ１〜１０）は、タイミング的には同期検知信号ＸＤＥＴＰが出力される間、どこで出力しても良い。この領域Ｒ５は、位置ずれ補正の際に、位置ずれ補正用パターンを形成する領域でもある。

図４に示すように同期センサ１２７で検知された同期検知信号ＸＤＥＴＰは同期検知用転送制御部２０４に入力され、ＡＰＣ信号をＬＤ制御部２０５に出力しているが、図２１のタイミングチャートに示すように同期検知信号ＸＤＥＴＰとそれを出力するためにＬＤ点灯させるＬＤ強制点灯信号ＢＤもＬＤ制御部２０５に出力される。図５に示したように本実施例では、光源である各ＬＤ１〜１０が、主走査方向に規定ピッチだけずれているため、同期検知信号ＸＤＥＴＰを生成するＬＤに対するずれ分だけ補正する必要がある。

ビーム数の変更によって同期検知信号用のＬＤを変える場合、例えば、通常線速時にＬＤ１で同期検知信号を生成していて、８０％線速時にＬＤ１を使用しないので、同期検知信号用のＬＤをＬＤ２に変更すると、画像書出開始位置がＬＤ１とＬＤ２のピッチ分だけずれてしまうため、補正する必要がある。しかし、本実施例では、ビーム数の変更の如何に拘わらず、常に、同じＬＤ、すなわち、ＬＤ１で同期検知信号を生成するようにした。これにより、ビーム数変更に伴う画像書出開始位置の補正は必要ない。すなわち、画像の書込にＬＤ１を使用するかしないかに拘わらず、ＢＤ信号が出力されたときには、ＬＤ１を同期検知のために発光させる。これにより、画像書出開始位置の補正は不要となる。

また、本実施例では、図５に示すような光源の配置となっているので、ビーム数の変更によって副走査方向の画像位置が変わってしまう。そこで、ビーム数の変更に応じてＸＦＧＡＴＥ信号のタイミングを補正する補正データをプリンタ制御部２０１から書出開始位置制御部２０９に対して設定する。図２２はこのときの処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、図２０に示した作像線速を落としたポリゴンモータの回転数を代えずに線速を落とすときのフローチャートにおいて、ステップＳ２０４の後段に補正データ設定の処理（ステップＳ２０４ａ）を追加した点が異なるだけである。すなわち図２２のフローチャートでは、図２０に示したステップＳ２０１からステップＳ２０４まで実行し、ステップＳ２０４で作像線速に合わせてビーム数を設定する（ステップＳ２０４）。その後、ステップＳ２０４ａで、前記ビーム数の変更に応じてＸＦＧＡＴＥ信号のタイミングを補正する補正データをプリンタ制御部２０１から書出開始位置制御部２０９に対して設定する。対で、ステップＳ２０５以降の処理を実行する。

このように処理することにより、ビーム数が変更された場合においても、副走査方向の画像のずれを補正することができる。

実施例２は感光体４０ドラムに画像を書込む光源を実施例１のＬＤアレーに代えて面発光レーザＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）とした例である。すなわち実施例１では、光源として複数のＬＤを図５のようにして並べたＬＤアレーを使用しているが、ＬＤアレーではＬＤの機械的サイズから光源の数に限度がある。そこで、さらに多数の光源を搭載することができるものとして面発光レーザ（以下、単に「ＶＣＳＥＬ」と称する。）が開発され、公知のものである。

図２３はＶＣＳＥＬを使用した光源ユニットの光学系を示す図である。同図において、この光源ユニット１２２Ｕの光学系は、ＶＣＳＥＬ１２２ａ、光量検知センサ１２２ｂ、コリメートレンズ１２２ｅ、アパーチャーミラー１２２ｆ、レンズ１２２ｇ、ミラー１２２ｈを備え、ＶＣＳＥＬ１２２ａ及びセンサ１２２ｂが制御部１２２ｃとともに制御ボード１２２ｄ上に搭載されている。この例では、 ＶＣＳＥＬ１２２ａ及び光量検知センサ１２２ｂと制御部１２２ｃは制御ボード１２２ｄの異なる面に搭載され手いる。

図２３において、ＶＣＳＥＬ１２２ａから出射された光ビームは、コリメートレンズ１２２ｅにより平行光束化され、アパーチャーミラー１２２ｆによって像面へ行く光ビーム（透過光）と、光量検知センサ１２２ｂに行く光ビーム（反射光）とに分けられる。反射光は、ミラー１２２ｆによってさらに反射され、１２２ｇレンズで集光され、光量を検知する１２２ｂセンサに入射する。制御ボード１２２ｄに搭載された制御部１２２ｃは、ＶＣＳＥＬ１２２ａを点灯制御する光源制御部１２２ｄ−１、光ビームの光量を検知する光量検出部１２２ｄ−２を含み、光量検出部１２２ｄ−２は光量検知センサ１２２ｂの検知出力から光量を検出する。

図２４はＶＣＳＥＬ１２２ａの光源の配置状態を示す概念図である。本実施例では２０個の光源（１〜２０）を備え、主走査、副走査に規定のピッチだけずれた配置になっている。このように配置することによって１走査で２０ラインの画像形成が可能となっている。

図２５は本実施例２における画像形成制御部及び光ビーム走査装置を示す図で実施例１における図４に対応する。実施例２では、図４におけるＬＤユニット１２２をＶＣＳＥＬ１２２ａに代え、この光源の変更に応じて実施例１におけるＬＤ制御部２０５と書出開始位置制御部２０９を前記光源制御部１２２ｄ−１に置換し、さらに光量検知センサ１２２ｂの検出出力に基づいて光量を検出する前記光量検出部１２２ｄ−２を設けたものである。なお、光量検出部１２２ｄ−２の検出出力はプリンタ制御部２０１に入力され、プリンタ制御部２０１から光源制御部１２２ｄ−１に制御信号が出力される。また、制御ボード１２２ｄは、色毎に設けられている。

すなわち、光ビーム走査装置の主走査方向端部の画像書出側に光ビームを検出する同期検知センサ１２７が設けられ、ｆθレンズ１２３を透過した光ビームが同期ミラー１３１によって反射され、同期レンズ１３２によって集光させて同期検知センサ１２７に入射する構成になっている。光ビームが同期検知センサ１２７上を通過することにより、同期検知センサ１２７から同期検知信号ＸＤＥＴＰが出力され、同期検知信号ＸＤＥＴＰは画素クロック生成部２０２、同期検知用点灯制御部２０４に送られる。

画素クロック生成部２０２では、同期検知信号ＸＤＥＴＰに同期した画素クロックＰＣＬＫを生成し、光源制御部１２２ｄ−１及び同期検出用点灯制御部２０４に送る。同期検出用点灯制御部２０４は、最初に同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出するために、光源の強制点灯信号ＢＤをＯＮして光源を強制点灯させるが、同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出した後には、同期検知信号ＸＤＥＴＰと画素クロックＰＣＬＫを用いて、フレア光が発生しない程度で確実に同期検知信号ＸＤＥＴＰが検出できるようなタイミングで光源を点灯させ、同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出したら光源を消灯するような光源強制点灯信号ＢＤを生成し、光源制御部１２２ｄ１に送る。同期検知信号ＸＤＥＴＰは、実施例１と同様に予め設定した１つの光源の点灯により検出するようにしている。

その他の各部は実施例１と同等であり、同等に機能する。

図２６は実施例２における各光源の光量制御タイミング信号（ＡＰＣ信号−ＡＰＣ１〜ＡＰＣ２０）の出力タイミングを示すタイミングチャートである。この信号も図２１の場合と同様に同期検知信号ＸＤＥＴＰと画素クロックＰＣＬＫを用いて生成し、非画像形成領域で、しかも、光源が図２４に示す構成のため、各光源用ＡＰＣ信号を異なったタイミングで出力する。また、本実施例では、光源の数が多くなることから、１走査で１０個の光源の光量制御（ＡＰＣ：オート・パワー・コントロール）を行い、２走査で２０個全てを実行するようにしている。よって、ＡＰＣ１とＡＰＣ１１、ＡＰＣ２とＡＰＣ１２、…、ＡＰＣ１０とＡＰＣ２０は同じタイミングの信号であり、走査毎に切換えるようにしている。図２７（４）にこの実施例におけるＡＰＣの状態を概念的に示す。ここでは、１０ライン毎に主走査方向の非画像形成領域Ｒ２１，Ｒ２２で光源の光量制御（ＡＰＣ）を実行する。もし、光源の数が４０個であれば、１走査で１０個の光源の光量制御（ＡＰＣ）を行い、４走査で４０個全てを実行する。

したがって、光量制御（ＡＰＣ）を一度の走査で行うときの光源の本数は、全光源数に応じて適宜設定することができる。本実施形態では実施例１及び２においては１回に１０本が所定の発光源数に設定されているので、全光源数が２０個である実施例２では２回の走査で光量制御を完了し、例えば全光源数が４０個であれば、４回の走査で光量制御を完了することになる。ただし、この制御は書込のたびに連続して実行される。

図で示されている２ラインが１走査を示し、最初の１走査で前半の光量制御（ＡＰＣ）を実行し、次の１走査で後半の光量制御（ＡＰＣ）が実行される。図では、前半の非画像形成領域をＲ２１で、後半の非画像形成領域をＲ２２で示している。

前述のように光量制御（ＡＰＣ）では、光量制御タイミング信号（ＡＰＣ信号−ＡＰＣ１〜ＡＰＣ２０）のタイミングで各光源を点灯させ、光量検知センサ１２２ｂにより光量を検出し、光源制御部１２２ｄ−１で目標光量になるように光量制御している。この制御によりＶＣＳＥＬ１２２ａにおいても、常に一定の安定した光量を出射することができる。そこで、画像書込時には、光源制御部１２２ｄ−１では、同期検知用強制点灯信号ＢＤ及び画素クロックＰＣＬＫに同期した画像データに応じてレーザ（光源１〜２０）を点灯制御する。これにより、光源ユニット１２２Ｕから光ビームが出射し、ポリゴンミラー１２１で偏向され、ｆθレンズ１２３を通り、感光体ドラム４０上を走査し、画像データの書込みが行われる。

このように本実施形態では、ＶＣＳＥＬを使用した場合においても、ＬＤアレーを使用した場合においても、画像形成領域ではＡＰＣを実行することなく、非画像形成領域Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ２１，Ｒ２２で全ＬＤについてＡＰＣを実行しているので、作像線速に応じてＬＤの点灯数を変更する場合（全速、全点灯状態から作像線速に応じて書込時の点灯数を減らした場合）、減らすラインに対応するＬＤのみ消灯していても、元に戻すときにはそのまま全ＬＤを付勢すれば、そのまま点灯し、画像書込みを行うことができる。

その点灯の際、消灯していたＬＤの発光光量の調整は完了しているので、ビーム数変更による余分なＬＤ点灯を伴うことがなくなりく、画像形成動作の切換時間も最小で、次の書き込み動作に移行することができる。

また、消灯していたＬＤは書込時には発光光量は調整済みなので、切換直後でも安定した画像を得ることができる。

更に、切換時に、副走査方向の画像書出タイミングを制御しているので、画像の位置ずれのない高品質の画像を出力することができる。

なお、前記プリンタ制御部２０１で実行するプログラムは、記録媒体を利用することに流通過程で取引することも可能である。記録媒体としては、例えば、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒ、ＲＷ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｒ、ＲＷ）、ＭＯ、ＭＤ、磁気テープ、サーバのハードディスク等が該当する。

また、本発明は本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発明の技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となる。

本発明によれば、発光源を複数有し、１走査で複数ラインの光書込を行うマルチビーム方式の光走査装置、及びこの光走査装置を備えた画像形成装置に適用される。

２１，２１ａ 光ビーム走査装置
１２１ ポリゴンミラー
１２２ ＬＤユニット
１２２ａ ＢＣＳＥＬ
１２２ｂ 光量検知センサ
１２２ｄ−１ 光源制御部
１２２ｄ−２ 光量検出部
２０１ プリンタ制御部
Ｒ１ 画像形成領域
Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ２１，Ｒ２２ 非画像形成領域

特開２００２−１６６５９２号公報

Claims (17)

1. 画像データに応じて点灯制御される複数の発光源、当該複数の発光源の光量を制御する光量制御手段、及び当該複数の発光源から出力される複数の光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段を含む光走査手段と、前記光走査手段の作像線速に応じて前記発光源の発光数を設定して光走査を行わせる制御手段と、前記光走査手段によって像担持体に書込まれた潜像を顕像化して記録媒体に可視画像を形成する画像形成手段と、を備えた画像形成装置であって、
   前記制御手段は、前記像担持体の画像形成領域については前記画像データに応じた光書込を前記設定された発光数の発光源で実行し、非画像形成領域については画像書き込み用及び同期信号用以外の用途を含む全発光源を対象にタイミングをずらして点灯させて常に光量制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記光走査手段の作像線速が全速の場合には全発光源を点灯し、作像線速の減速度に応じて点灯する発光源の数を減らすことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２記載の画像形成装置において、
   前記光走査手段は、前記偏向手段で偏向される複数の光ビームの少なくとも１つを検出する光ビーム検出手段を備え、
   前記制御手段は、予め設定された同一の発光源を点灯させ、前記光ビーム検出手段によって検出させることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記光ビーム検出手段で検出された光ビームに基づいて、主走査方向における画像形成領域と非画像形成領域とのタイミングを設定することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記主走査方向で設定された前記非画像形成領域のタイミングに基づいて、当該非画像形成領域において前記光量制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、副走査方向における隣接するページの画像形成領域と画像形成領域との間の非画像形成領域において前記光量制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５又は６記載の画像形成装置において、
   前記光量制御が所定の発光源数毎に実行されることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１〜７の何れか１項記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、作像線速に応じて設定された前記発光源の発光数に対応して副走査方向の画像書出タイミングを設定することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１〜８の何れか１項記載の画像形成装置において、
   前記発光源は、複数のレーザダイオードが所定の配置で並設されたレーザダイオードアレーから成ることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１〜８の何れか１項記載の画像形成装置において、
    前記発光源は、垂直共振器面発光レーザから成ることを特徴とする画像形成装置。
11. 画像データに応じて点灯制御される複数の発光源、当該複数の発光源の光量を制御する光量制御手段、及び当該複数の発光源から出力される複数の光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段を含む光走査手段と、前記光走査手段によって像担持体に書込まれた潜像を顕像化して記録媒体に可視画像を形成する画像形成手段と、を備え、前記光走査手段の作像線速に応じて前記発光源の発光数を設定して光走査を行わせる画像形成装置の光走査制御をコンピュータによって実行するための光走査制御プログラムであって、
    制御手段により、前記像担持体の画像形成領域については前記画像データに応じた光書込を前記設定された発光数の発光源で実行し、非画像形成領域については画像書き込み用及び同期信号用以外の用途を含む全発光源を対象にタイミングをずらして点灯させて常に光量制御を実行する光量制御ステップの手順を有することを特徴とする光走査制御プログラム。
12. 請求項１１記載の光走査制御プログラムにおいて、
    前記光量制御ステップは、前記制御手段によって予め設定された同一の発光源を点灯させ、前記偏向手段で偏向される複数の光ビームの少なくとも１つを検出する前記光走査手段が備える光ビーム検出手段により、前記発光源からの光ビームを検出させる光ビーム検出ステップの手順を含むことを特徴とする光走査制御プログラム。
13. 請求項１２記載の光走査制御プログラムにおいて、
    前記光量制御ステップは、前記制御手段により、前記光ビーム検出手段で検出された光ビームに基づいて、主走査方向における画像形成領域と非画像形成領域とのタイミングを設定する領域タイミング設定ステップの手順を含むことを特徴とする光走査制御プログラム。
14. 請求項１３記載の光走査制御プログラムにおいて、
    前記光量制御ステップは、前記制御手段により、前記主走査方向で設定された前記非画像形成領域のタイミングに基づいて、当該非画像形成領域において前記光量制御を実行する第１の光量制御実行ステップの手順を含むことを特徴とする光走査制御プログラム。
15. 請求項１１記載の光走査制御プログラムにおいて、
    前記光量制御ステップは、前記制御手段により、副走査方向における隣接するページの画像形成領域と画像形成領域との間の非画像形成領域において前記光量制御を実行する第２の光量制御実行ステップの手順を含むことを特徴とする光走査制御プログラム。
16. 請求項１４又は１５記載の光走査制御プログラムにおいて、
    前記光量制御ステップは、前記制御手段により、前記光量制御を所定の発光源数毎に実行する第３の光量制御実行ステップの手順を含むことを特徴とする光走査制御プログラム。
17. 請求項１１〜１６の何れか１項記載の光走査制御プログラムにおいて、
    前記光量制御ステップは、前記制御手段により、作像線速に応じて設定された前記発光源の発光数に対応して副走査方向の画像書出タイミングを設定する副走査画像書出タイミング設定ステップの手順を含むことを特徴とする光走査制御プログラム。

Images