(57)【要約】【課題】  従来の画像クロック制御技術は、副走査方向の動作位置が共振周波数変動に対して追従できないために、記録位置が正確でかつ高品位な画像形成ができない。【解決手段】  共振スキャナーの共振周波数から基準周波数を設定し、前記基準周波数により共振スキャナー・画像形成制御を行う。共振スキャナーの振動動作検出用に光学走査検出手段を設け、共振スキャナーの振動動作を制御する。光学走査検出手段の信号から、画像形成用の発光素子を駆動する画素クロックを制御する。【選択図】  図１
2008260240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振型光偏向器を画像形成の光学走査手段として有する画像形成装置において、
共振型光偏向器の共振周波数から基準周波数を設定し、前記基準周波数により共振型光偏向器・画像形成制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記基準周波数は、画像形成装置のシステムクロックを分周して算出されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、光検出手段の信号から、画像形成用の発光素子を駆動する画素クロックを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記基準周波数は、画像形成の開始前に、前記共振型光偏向器の駆動状態で決定し、画像形成中は、変更をしないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記共振型光偏向器の振動動作検出用に光学走査検出手段を設け、前記光学走査検出手段からの信号により、前記共振型光偏向器の振動動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法により画像を形成する装置で、特に、画像情報に基づいた光量を感光体上に操作する方法に、共振型光偏向器を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミラーが共振駆動される光偏向器が色々と提案されている。共振型光偏向器は、ポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用した光走査光学系に比べて、次の様な特徴を備える。光偏向器を大幅に小型化することが可能であること、消費電力が少ないこと、ミラー面の面倒れが理論的に存在しないことである。
【０００３】
一方、共振型偏向器が振動動作でミラーを反復運動させる特性を有していることから、共振型偏向器を用いた画像形成装置・制御方法として、以下のような提案がされている。
【０００４】
特許文献１で開示されている画像形成装置と制御方法は、共振型光偏向器の駆動を他励式駆動し、その周波数は共振周波数近傍の限定された基準周波数で駆動する。されに、この限定された基準周波数で駆動可能な共振型光偏向器のみを構成し、歩留まりを向上させていくことを特徴としている。
【０００５】
特許文献２で開示されている画像形成装置と制御方法は、共振型光偏向器の駆動を共振周波数近傍の基準周波数で駆動し、この周波数で感光体ドラムのモーター駆動の位相制御を行う。そして、共振型光偏向器の駆動は基準の信号と位相が一致しているか検知することなく、振動させている。
【０００６】
特許文献３において、正弦波状の角速度で走査するビームの補正手法として開示されている共振型光偏向器の画像クロック制御技術は、共振型光偏向器の動作から画素クロック制御を決定することで画素間隔が均等でひずみのないパターンを形成するのを目的とし、そのためのクロック生成方法に言及している。
【特許文献１】特開昭６３−６５７６６号公報
【特許文献２】特開平０１−３０２３６６号公報
【特許文献３】特開平０５−１３６９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３の画像クロック制御技術は、共振型光偏向器の共振周波数で常に共振振動動作していることを前提として、書き出し位置・記録画素クロックの周期を決定し、安定にクロックを供給する手段を提供しているが、副走査方向の動作位置が共振周波数変動に対して追従できないために、記録位置が正確でかつ高品位な画像形成を可能にしていない。
【０００８】
特許文献２にあるように、共振型光偏向器の走査に応じて感光体ドラムの回転駆動を制御すると、実際には感光体ドラムの回転動作応答は瞬間的に追従することはできなく、副走査方向での記録位置が水平方向の周波数に追随することができずに、記録位置に正確性を欠くことになり、最終的に画像再現でムラが発生する。
【０００９】
特許文献１で開示されている画像形成装置と制御方法は、共振型光偏向器の駆動を他励式駆動する装置を提供するが、他励式駆動するだけで、感光ドラムの位相制御と共振型光偏向器の位相制御を実施しておらず、双方の関係がフリーランになるため、副走査方向での記録位置精度がとれずに、副走査方向でのムラが発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
共振型光偏向器を画像形成の光学走査手段として有する画像形成装置において、
共振型光偏向器の共振周波数から基準周波数を設定し、前記基準周波数により共振型光偏向器・画像形成制御と、
前記、画像形成装置において、
前記共振型光偏向器の振動動作検出用に光学走査検出手段を設け、前記光学走査検出手段からの信号により、前記共振型光偏向器の振動動作を制御を提供することにより、記録位置が正確になるため、共振型光偏向器においても高品位な画像形成が行うことを可能とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基準との位相差を検知し、共振型光偏向器を制御しかつ位相差から書き出し位置・画素クロック周期を決定するので、より正確な記録位置が可能となる。その結果、装置が小型でかつ高品位な画像を再現する共振型光偏向器を用いた画像形成装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施例）
図５に本発明を実施する画像形成装置の断面図を示す。
【００１３】
画像形成装置５は、例えば４ドラム方式のカラーレーザビームプリンタの場合に対応する。このカラー画像形成装置は、本体装置の右側面下部に転写材カセット５０３を装着している。転写材カセット５０３にセットされた転写材は、給紙ローラ５０４によって一枚ずつ取り出され、搬送ローラ対５０５−ａ、５０５−ｂによって画像形成部に給送される。画像形成部には、転写材を搬送する転写搬送ベルト９０が複数の回転ローラによって転写材搬送方向（図５の右から左方向に）に扁平に張設され、その最上流部においては、転写搬送ベルト５１０に静電吸着される。またこのベルト搬送面に対向して４個のドラム状の像担持体としての感光体ドラム５１１が直線状に配設されて画像形成部を構成している。
【００１４】
画像形成部であるところの現像ユニット５０２は、前記感光体ドラム５１１Ｃ（ＣＹＡＮ）、Ｙ（ＹＥＬＬＯＷ）、Ｍ（ＭＡＧＥＮＴＡ）、Ｋ（ＢＬＡＣＫ）の各色トナー、帯電器、現像器を有している。上記の各現像ユニット５０２の筐体内の帯電器と現像器間には所定の間隙が設けられ、この間隙を介してレーザスキャナからなる露光部５０１から感光体ドラム５１１の周面を所定の電荷で一様に帯電させる。露光部５０１Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋには図３に示すような二次元ミラーが配置されている。露光部５０１は内部の二次元ミラーでレーザ光を反射し、画像情報に応じて上記帯電した感光体ドラム５１１の周面を露光して静電潜像を形成する。形成された静電潜像の停電部位に対して、現像器がトナーを転移させてトナー像を形成（現像）する。転写搬送ベルト５１０の搬送面を挟んで転写部材５０７が配置されている。各感光体ドラム５１１の周面上に形成（現像）されたトナー像は、それらに対応する転写部材５０７で形成される転写電界によって、搬送されてきた転写材に発生した電荷に吸収されて転写材面に転写される。トナー像を転写された転写材は、排紙ローラ対５０９−ａ、５０９−ｂによって機外に排出される。尚、転写搬送ベルト５１０は、Ｃ（ＣＹＡＮ）、Ｙ（ＹＥＬＬＯＷ）、Ｍ（ＭＡＧＥＮＴＡ）、Ｋ（ＢＬＡＣＫ）の各色トナーを一旦転写してから転写材に二次転写する構成の中間転写ベルトでも構わない。
【００１５】
本発明における、前記露光部５０１の制御動作を、図１の構成図と図９のフローチャートにより説明する。
【００１６】
共振型光偏向器駆動制御部１０３では、共振型光偏向器１０１を駆動する信号を生成する。また、共振型光偏向器１０１に流れ込む電流などの情報を動作状態として、基準周波数決定処理１０６に通知する。
【００１７】
基準周波数決定処理１０６では、図示はしていない記憶装置に格納されている共振型光偏向器１０１の固有周波数（Ｓ２）、共振型光偏向器駆動制御部１０３からの共振型光偏向器１０１の動作状態、システムクロックの周波数から、図示はしていない形成制御管理手段の指示により、基準周波数ｆｂを決定し、分周値１２３として基準周波数発生部１０４に与える（Ｓ３）。
【００１８】
基準周波数発生部１０４では、基準周波数決定処理１０６で決定した基準周波数ｆｂに対応する信号をシステムクロックの分周により生成し、基準信号１２４として位相検出１０８に渡す。
【００１９】
レーザー制御部１０２の制御により、レーザー発光１１１で発光したレーザー光は、図１には図示していない光学系を経由して共振型光偏向器１０１で主走査方向に走査され、光学走査検出部１０７で位置検出信号１２１として検出される。（Ｓ５，Ｓ８）
位置検出信号１２１と基準信号１２４を用い、位相検出１０８で、共振型光偏向器１０１の走査周期と、基準周波数発生部からの基準周波数ｆｂとの位相差情報１２０を算出する。
【００２０】
走査周期、位相差情報１２０から、共振型光偏向器１０１の制御量を光偏向器駆動制御部１０３に供給し、光偏向器駆動制御部１０３は、共振型光偏向器１０１を駆動する。さらに、画素クロック生成部１０９で、走査周期・位相差情報１２０を、画素クロック１２５の生成に使用する。（Ｓ９）
画素クロック１２５はデータ生成部１１０でレーザー制御部１０２に供給する画像データを生成する基準になる。
【００２１】
図４に光偏向器４０１と検出器である受光素子４０２ａ，４０２ｂ、光源４０４の配置を示す。光源４０４から出力された光ビーム４０５は光偏向器４０１によって偏向される。受光素子４０２ａ，４０２ｂは光偏向器の最大偏向角４０６よりも小さい角θ１、θ２に配置されている、θ１、θ２は光偏向器の走査中心から対象な角である。受光素子４０２ａ，４０２ｂは、光偏向器４０１がθ１、θ２となった時に偏向された光ビーム４０５が入射され、電気信号を発生する。
【００２２】
本実施例ではこの電気信号を元に図７におけるｔ１、ｔ２、ｔ１２、ｔ２１の内１つ以上の時間を検出する。位相検出１０８はｔ１、ｔ２、ｔ１２、ｔ２１の内１つ以上の時間から光偏向器の周波数ω１の振幅Ａ１、周波数ω２の振幅Ａ２、周波数ω１と周波数ω２の位相差φの位相差情報を算出する。共振型光偏向器駆動制御部１０３では、Ａ１・Ａ２・φの位相差情報を元に光偏向器への駆動信号を生成し、光偏向器のドライバを通じて、可動反射鏡を駆動する。
【００２３】
図６に図４の偏向器部分を用いた露光部の概略構成例を示す。感光ドラム６０４の有効領域を画成する範囲以外にある光偏向器６０６の偏向角の所に、受光素子６０５ｂが配置される。６０３は光学補正用のレンズである。
【００２４】
図８は、上記、駆動による共振型光偏向器における感光体上を走査するビームの角速度を示している。実線が図７における制御を実施したときの角速度特性である。この角速度特性が画像形成領域で直線であれば、水平方向に均一に画素を形成しやすい。しかし、実線のような特性においては、角速度の速度差により画素の密度が不均一になり、濃度ムラなどの画質劣化が発生する。前記画素クロック生成部１０９で、角速度変動に応じて画素クロックの周波数を変調することにより、前記濃度ムラの補正処理を行う。
【００２５】
本発明では、副走査方向との対応を正確にすることが可能であるため、画素クロックの変調方法として、特開平５−１３６９４８で記載されている方式を採用することでも高画質な画像形成が可能である。
【００２６】
共振型光偏向器駆動制御部１０３では、前記のように位相差情報１２０により共振型光偏向器１０１を駆動させる駆動波形を生成するとともに、駆動波形に対する共振型光偏向器１０１からの帰還情報から、共振型光偏向器１０１の動作状態を検出する。動作状態の大きな変化は、共振周波数に変化が発生したことを示すため、基準周波数ｆｂを変更する指示を基準周波数決定処理１０６に通知する。
【００２７】
基準周波数ｆｂの変更は、図示はしない本システムの制御用ＭＰＵにより、画像形成単位の間隔で実施され（Ｓ７）、新たな分周値１２３が基準周波数発生部に供給され（Ｓ１４）、画像形成を行う。
【００２８】
（第２の実施例）
偏向器の構成が異なる例を図２、図３に示す。
【００２９】
図２に共振型光偏向器の偏向器におけるレーザー光の位置検出例に対する、光偏向器２０１と検出器である受光素子２０２ａ、光源２０４の配置を示す。光源２０４から出力された光ビーム２０５は光偏向器２０１によって偏向される。受光素子２０２ａは光偏向器の最大偏向角２０６よりも小さい角θ１、θ２に配置されている、θ１は光偏向器の走査中心から対象な角である。受光素子２０２ａは、光偏向器２０１がθ１となった時に偏向された光ビーム２０５が入射され、電気信号を発生する。
【００３０】
この電気信号を元に図７におけるｔ１、ｔ２＋ｔ１２＋ｔ２１の内１つ以上の時間を検出する。位相検出１０８はｔ１、ｔ２、ｔ１２、ｔ２１の内１つ以上の時間から光偏向器の周波数ω１の振幅Ａ１、周波数ω２の振幅Ａ２、周波数ω１と周波数ω２の位相差φの位相差情報を算出する。共振型光偏向器駆動制御部１０３では、Ａ１・Ａ２・φの位相差情報を元に光偏向器への駆動信号を生成し、光偏向器のドライバを通じて、可動反射鏡を駆動する。
【００３１】
図３に図２の偏向器部分を用いた露光部の概略構成例を示す。感光ドラム３０４の有効領域を画成する範囲以外にある光偏向器３０６の偏向角の所に、受光素子３０５ｂが配置される。３０３は光学補正用のレンズである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施例における構成図
【図２】本発明の第２の実施例における光偏向器の構成図
【図３】本発明の第２の実施例における光偏向器を用いた走査系の構成図
【図４】本発明の第１の実施例における光偏向器の構成図
【図５】本発明の第１の実施例における画像形成装置の断面図
【図６】本発明の第１の実施例における光偏向器を用いた走査系の構成図
【図７】本発明の第１の実施例における時間―走査角度特性
【図８】本発明の第１の実施例における走査角速度例
【図９】本発明の第１の実施例におけるフローチャート
【符号の説明】
【００３３】
１０１  共振型光偏向器
１０２  レーザー制御部
１０３  共振型光偏向器駆動制御部
１０４  基準周波数発生部
１０５  システムクロック
１０６  基準周波数決定
１０７  光学走査検出部
１０８  位相検出
１０９  画素クロック生成部
１１０  データ生成部
１１１  レーザー発光部
２０１、４０１  共振ミラー
２０２ａ、４０２ａ  光学検出
４０２ｂ  光学検出
２０４、４０４  レーザー光源（発光部）
２０５、４０５  レーザー光
２０６、４０６  走査光
３０１、６０１  レーザダイオード
３０２、６０２  コリメーターレンズ
３０３、６０３  ｆ−θ補正レンズ群
３０４、６０４  感光体ドラム
３０５、６０５  ビーム検出器
３０６、６０６  共振ミラー
６０７  他のビーム検出器
【図１】
2008260240.tif 000003
【図２】
2008260240.tif 000004
【図３】
2008260240.tif 000005
【図４】
2008260240.tif 000006
【図５】
2008260240.tif 000007
【図６】
2008260240.tif 000008
【図７】
2008260240.tif 000009
【図８】
2008260240.tif 000010
【図９】
2008260240.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月18日(2007.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振型光偏向器を画像形成の光学走査手段として有する画像形成装置において、
共振型光偏向器の共振周波数から基準周波数を決定し、前記基準周波数により共振型光偏向器及び画像形成の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記基準周波数は、画像形成装置のシステムクロックを分周して算出されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、受光手段の信号から、画像形成のための光源を駆動する画素クロックを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記基準周波数は、画像形成の前に、前記共振型光偏向器を駆動してから決定し、画像形成の間は、変更をしないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記共振型光偏向器により偏向された光ビームを検出するための受光手段を設け、前記受光手段からの信号により、可動反射鏡を駆動することを特徴とする画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
特許文献３には、共振型光偏向器の画像クロック制御技術が、正弦波状の角速度で走査するビームの補正手法として開示されている。この画像クロック制御技術は、共振型光偏向器の動作から画素クロック制御を決定することで画素間隔が均等でひずみのないパターンを形成するのを目的とし、そのためのクロック生成方法に言及している。
【特許文献１】特開昭６３−６５７６６号公報
【特許文献２】特開平０１−３０２３６６号公報
【特許文献３】特開平０５−１３６９４８号公報
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
特許文献３の画像クロック制御技術は、共振型光偏向器の共振周波数で常に共振振動動作していることを前提として、書き出し位置・記録画素クロックの周期を決定し、安定にクロックを供給する手段を提供している。しかしながら、特許文献３の画像クロック制御技術は、副走査方向の動作位置が共振周波数変動に対して追従できないために、記録位置が正確でかつ高品位な画像形成を可能にしていない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
特許文献２にあるように、共振型光偏向器の走査に応じて感光体ドラムの回転駆動を制御すると、実際には感光体ドラムの回転動作応答は瞬間的に追従することはできなく、副走査方向での記録位置が水平方向の周波数に追随することができない。したがって、記録位置に正確性を欠くことになり、最終的に画像再現でムラが発生する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
特許文献１で開示されている画像形成装置と制御方法は、共振型光偏向器の駆動を他励式駆動する装置を提供する。しかしながら、他励式駆動するだけで、感光ドラムの位相制御と共振型光偏向器の位相制御を実施しておらず、双方の関係がフリーランになるため、副走査方向での記録位置精度がとれずに、副走査方向でのムラが発生する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
共振型光偏向器を画像形成の光学走査手段として有する画像形成装置において、
共振型光偏向器の共振周波数から基準周波数を決定し、前記基準周波数により共振型光偏向器及び画像形成の制御を行うことにより、
記録位置が正確になるため、共振型光偏向器においても高品位な画像形成が行うことを可能とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
画像形成装置５は、例えば４ドラム方式のカラーレーザビームプリンタの場合に対応する。このカラー画像形成装置は、本体装置の右側面下部に転写材カセット５０３を装着している。転写材カセット５０３にセットされた転写材は、給紙ローラ５０４によって一枚ずつ取り出され、搬送ローラ対５０５−ａ、５０５−ｂによって画像形成部に給送される。画像形成部には、転写材を搬送する転写搬送ベルト５１０が複数の回転ローラによって転写材搬送方向（図５の右から左方向に）に扁平に張設され、その最上流部においては、転写搬送ベルト５１０に静電吸着される。またこのベルト搬送面に対向して４個のドラム状の像担持体としての感光体ドラム５１１が直線状に配設されて画像形成部を構成している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
基準周波数決定処理１０６では、図示はしていない記憶装置に格納されている共振型光偏向器１０１の固有周波数（Ｓ２）、共振型光偏向器駆動制御部１０３からの共振型光偏向器１０１の動作状態、システムクロックの周波数から、基準周波数ｆｂを決定する。なお、この基準周波数ｆｂの決定は、図示はしていない形成制御管理手段の指示により行う。そして、決定した基準周波数ｆｂを、分周値１２３として基準周波数発生部１０４に与える（Ｓ３）。