(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成により複数のレーザのＢＤ信号を正確に検出できる画像形成装置を提供する。【解決手段】スキャナモータ１１１は、ポリゴンミラーの回転駆動に同期して基準パルス（ＦＧ）を生成する。ＢＤ信号タイミング検出回路１５１は、基準パルスを基準として第１および第２のレーザビームがそれぞれ所定の位置を通過する第１および第２のタイミング（／ＢＤＯ１，／ＢＤＯ２）の差分信号ΔＢＤを検出する。感光ドラム上への静電潜像の形成時に、前記第１のタイミング（／ＢＤＯ１）に前記差分信号ΔＢＤを考慮して第２のタイミングを生成する。第１および第２のタイミングの計測時に、好ましくは、ポリゴンミラーの回転制御を一時的に目標速度より低く設定して計測を行い、この計測値を目標速度に応じた差分に換算するようにしてもよい。【選択図】　図４
2004114397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１走査中に第１および第２のレーザビームを走査して感光ドラム上に静電潜像を形成し、この形成された静電潜像を現像剤により可視像化し、記録媒体に転写定着する画像形成装置であって、
第１および第２のレーザビームを走査する走査手段と、
前記走査手段の回転駆動に同期して基準パルスを生成する基準パルス生成手段と、
前記走査手段によって走査される際に前記基準パルスを基準として第１および第２のレーザビームがそれぞれ所定の位置を通過する第１および第２のタイミングを検出する手段と、
前記第１および第２のタイミングの差分を計測する手段と、
前記静電潜像の形成時に、前記第１のタイミングに前記差分を考慮して前記第２のタイミングを生成するタイミング生成手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１および第２のタイミングの計測時に前記回転駆動の回転制御を一時的に目標速度より低く設定して計測を行い、この計測値を目標速度に応じた差分に換算する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記計測は複数回実行し、複数の計測値の平均値を計測結果として用いることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記走査手段は、単一のポリゴンミラーを有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ、複写機、プリンタ等に用いられる電子写真式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式の画像形成装置は、画像データに応じて変調されたレーザビームを走査して感光ドラムを露光し、感光ドラム表面に帯電潜像を形成し、この潜像をトナー等の現像剤で現像し、さらに熱定着することにより、画像を形成する。このような画像形成装置において、感光ドラム上への潜像の形成を高速化するために、複数のレーザビームを用いるものが知られている。
【０００３】
各レーザビームの走査の同期をとるために、レーザビームを検知する単一の受光素子（通常、ＢＤ受光素子と呼ばれる）を、複数のレーザビームに共用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
複数のレーザビームを１つのＢＤ受光素子で受けて、複数のＢＤ信号を１本の信号線で伝送しようとした場合、図１１に示したように、１つの信号波形上に複数のＢＤ検出部分（図の例では負のピーク）を含むＢＤ検知信号／ＢＤ１，／ＢＤ２とが得られる。この信号は波形成形により、矩形波信号／ＢＤＯ１，／ＢＤＯ２に変換される。
【０００５】
しかし、画像形成装置の高速化が進むにつれ、それぞれのレーザビームによるＢＤ検知部分が互いに近接し、重なる状態になってくる。そのため、波形整形により両パルスを正確に識別することが困難になるといった問題があった。
【０００６】
また、装置の高速化や小型化により複数のレーザビームの間隔が小さくなり、従来の方法で制御するにはますます困難になっている。
【０００７】
本発明の目的は、比較的簡単な構成により複数のレーザのＢＤ信号を正確に検出できる画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像形成装置は、１走査中に第１および第２のレーザビームを走査して感光ドラム上に静電潜像を形成し、この形成された静電潜像を現像剤により可視像化し、記録媒体に転写定着する画像形成装置であって、第１および第２のレーザビームを走査する走査手段と、前記走査手段の回転駆動に同期して基準パルスを生成する基準パルス生成手段と、前記走査手段によって走査される際に前記基準パルスを基準として第１および第２のレーザビームがそれぞれ所定の位置を通過する第１および第２のタイミングを検出する手段と、前記第１および第２のタイミングの差分を計測する手段と、前記静電潜像の形成時に、前記第１のタイミングに前記差分を考慮して前記第２のタイミングを生成するタイミング生成手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
このように本発明では、第１および第２のタイミングの差分を直接的に求めるのではなく、まず、第１および第２のタイミングを所定の基準パルスを基準として測定し、その結果の差分を取ることにより、第１および第２のタイミングの差が微小となっても、より正確に当該差分を測定することができる。また、この差分を用いることにより、前記静電潜像の形成時に、画像データをより正確に両レーザビームの走査に同期させて出力することができる。
【００１０】
前記第１および第２のタイミングの計測時に前記回転駆動の回転制御を一時的に目標速度より低く設定して計測を行い、この計測値を目標速度に応じた差分に換算する手段をさらに備えてもよい。これによって、計測に用いるクロックの速度（周波数）を変えることなく、実質的に計測の分解能を向上させることができる。
【００１１】
前記計測は複数回実行し、複数の計測値の平均値を計測結果として用いるようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、詳細に説明する。
【００１３】
図１に、本発明が適用される画像形成装置の一例として、電子写真プリンタの概略の内部構成を示す。このプリンタは、静電潜像を形成するための感光ドラム１、感光ドラム１を高電圧で一様に帯電するための帯電ローラ２、複数のレーザビームを感光ドラム１上で走査するための光学ユニット３、この光学ユニットから発せられたレーザビーム４により感光ドラム１上に形成された静電潜像を、トナーにて現像するための現像器５、感光ドラム１上のトナー像を、所定の用紙に転写する転写ローラ帯電器６、転写された用紙上のトナーを溶融して、記録媒体としての用紙１３に定着させる定着器７、印字する用紙を積載しておくための標準カセット８、標準カセット８から用紙をピックアップする標準カセット給紙ローラ９、搬送されてきた用紙の印字のための先端レジストを取るためのトップセンサ１０、用紙が正常に定着器に排出終了したかを確認するための排紙センサ１１、標準カセット内の用紙の有無を検出するための紙有無センサ１２を備える。
【００１４】
図２は、図１のプリンタの制御部のハードウェア構成をブロック図で示したものである。図において、プリンタコントローラ１０１は、ホストコンピュータ１０８との間での通信と画像データの受信、および受け取った画像データをプリンタが印字可能な情報に変換すると共に、後述するプリンタエンジン部との間での信号の授受、および通信を行う。エンジンコントローラ１０２は、プリンタコントローラ１０１との間で、通信を介してプリンタエンジンの各ユニットの制御を行う。例えば／ＲＤＹ、／ＰＲｌＮＴ等の信号のやり取り、および、シリアル通信を介してプリンタエンジンの各ユニットの制御を行う。用紙搬送制御部１０３は、プリンタコントローラ１０１からのプリント要求に基づくエンジンコントローラ１０２の指示に従って、ソレノイド１０９を駆動させることにより用紙をカセット８から給紙し、機外に排出するまでの用紙搬送のためのメインモータ１１０の駆動停止、あるいは所定のローラ駆動停止のためのソレノイドのＯＮ／ＯＦＦを制御部の指示に基づき実行する。光学系制御部１０４は、プリンタコントローラ１０１からの画像データによリ少なくとも２つのレーザビームを発光させたり、スキャナモータ１１１を回転させたり、ＢＤセンサ１１２からの水平同期信号であるＢＤ信号を検出したりするための制御、各レーザのＢＤ信号を検出するタイミング以前にレーザを点灯させる処理、等をエンジンコントローラ１０２の指示に基づき実行する。高圧制御部１０５は、１次帯電部１１５、現像部１１６、転写部１１７の各高圧出力をエンジンコントローラ１０２の指示に基づき実行する。定着器制御部１０６は、定着器７をエンジンコントローラ１０２の指示に基づき所定の温度に温調する。すなわち、サーミスタ１１８により温度検知しヒータ１１９をＯＮ／ＯＦＦすることにより所定の温度になるように制御する。センサ入力部１０７は、トップセンサ１０、排紙センサ１１、紙有無センサ１２などの用紙搬送路内の各部での紙有無を検出するためのセンサ群の入力部である。
【００１５】
エンジンコントローラ１０２は、プリンタコントローラ１０１のコマンドあるいは信号に応じてプリント動作を開始し、プリント動作終了まで、エンジンコントローラ１０２に接続されている各種制御部に対して所定の指示を行う。
【００１６】
図３により、光学ユニット３の内部の構成について説明する。図において、半導体レーザ３０１は、転写したい画像信号を入力して画像情報に基づき発光するマルチビーム発光タイプの半導体レーザである。コリメータレンズ３０２は、半導体レーザ３０１から射出された光を平行光束に変換するレンズである。シリンドリカルレンズ３０３は、この平行光束について光学的に直線性等の補正を行うレンズである。ポリゴンミラー３０４は、回転してシリンドリカルレンズ３０３から出力されるレーザビームを走査する多角形状の、反射面を有するミラーである。トーレックレンズ３０５はポリゴンミラー３０４から走査出力されるレーザビームの光学的な歪みを是正するためのレンズである。結像レンズ３０６は、トーレックレンズ３０５の出力光束を集光するレンズである。反射ミラー３０８は結像レンズ３０６の出力光の向きを変更し、感光ドラム１へ向けるためのミラーである。平行同期（ＢＤ）ミラー３０７は、ポリゴンミラー３０４によって主走査されたビームの位置（ビームが所定の位置を通過するタイミング）を検出するために走査開始端又は末端に配置されたミラーである。ＢＤ検出器３０９は、ＢＤミラー３０７によって反射されたビームを受光する受光素子である。
【００１７】
ここで、参考のために図１０に従来の光学系制御部の構成を示す。この光学系制御部は、図２のエンジンコントローラ１０２に相当し、その内部には、ＣＰＵ１２０、ＢＤ信号検出回路１５２、レーザ制御信号発生回路１５３を有する。レーザドライバ１５４は、図２の光学系制御部に相当し、レーザ制御信号発生回路１５３からのレーザ制御信号／ＥＮＢ０、／ＥＮＢ１、／ＬＯＮ０、／ＬＯＮ２に応じて、駆動信号／ＬＤ１，／ＬＤ２により、レーザ１１３（Ｌ１）とレーザ１１４（Ｌ２）を点灯制御する。フォトダイオード１５５は、レーザ光量の安定化制御のために検出信号ＰＤをレーザドライバ１５４に帰還する。ＢＤ信号検出回路１５２は、図１１に示したように、ＢＤセンサ１１２より入力されたＢＤ信号／ＢＤ１，／ＢＤ２を波形整形して矩形波信号／ＢＤＯ１，／ＢＤＯ２として出力する。プリンタコントローラ１０１は、この矩形波信号／ＢＤＯ１，／ＢＤＯ２に同期したビデオ信号／ＶＤＯ１、／ＶＤＯ２をレーザドライバ１５４に送信することにより目的の画像情報をレーザビームに載せることができる。しかし、このような１つのＢＤ信号波形に２つのＢＤ信号を載せることの問題については従来技術の欄で説明したとおりである。
【００１８】
そこで、本実施の形態では、図４に示すような光学系制御部を用いる。図１０に示した要素と同様の要素には同じ参照符号を付してあり、基本的な構成は同様であるので相違点のみ説明する。図４における図１０との相違点は、信号／ＢＤＯ１，／ＢＤＯ２をＢＤタイミング検出回路１５１に入力する点にある。ＢＤタイミング検出回路１５１は、本実施の形態において新たに設けた回路であり、後述するＦＧ信号を基準にして各々信号／ＢＤＯ１，／ＢＤＯ２の走査位置（タイミング）を計測する。その各走査位置の差分時間であるΔＢＤと、信号／ＢＤＯ１とをプリンタコントローラ１０１に出力する。ＦＧ信号はスキャナモータ１１１から出力される。スキャナモータ１１１はＣＰＵ１２０からの制御信号／ＭＴＲＯＮにより制御される。
【００１９】
図５は、スキャナモータ１１１の回転信号であるＦＧ信号の検知方法を示している。ポリゴンミラー３０４の１角が、所定の位置（図中では黒三角マークで示した位置）に到達するタイミングを、例えばホール素子等のセンサ１６０により検知可能としている。この場合、ＦＧ信号はポリゴンミラー３０４の一回転ごとに１パルスの割合で出力する。スキャナモータ１１１が一定速度で回転した場合、ＦＧ信号は等間隔に出力されることになる。このＦＧ信号は、波形成形されて前記のＢＤ信号タイミング検知回路１５１に入力される。
【００２０】
図６は、ＢＤ信号タイミング検知回路１５１の内部構成をブロック図にて示している。ＢＤ信号検出回路１５２から信号／ＢＤＯ１，／ＢＤＯ２が入力されると、この信号はＢＤ信号差分検出回路１５７とＢＤ分離回路１５６とに入力される。ＢＤ分離回路１５６は、／ＢＤＯ１を分離してプリンタコントローラ１０１に送信する。ＢＤ信号差分検出回路１５７は、システムクロックＳＣＬＫを受け、信号／ＦＧを基準として、信号／ＢＤＯ１，／ＢＤＯ２から差分時間信号ΔＢＤを生成する。
【００２１】
図７はＢＤ信号差分検出回路１５７の動作をタイムチャートを示している。まず、スキャナモータ１１１を目標速度で一定に回転させる。そこで、画像形成動作に先立って、第１レーザ１１２のみを点灯させて前記ＦＧ信号の立ち下がりエッジを基準とし、／ＢＤＯ１信号の立ち下がりエッジまでの時間（ＢＤｉｎ１）をシステムクロックＳＣＬＫにより計測する。図７の場合、ＢＤｉｎ１は３システムクロックとなる。次に、第２レーザ１１４のみを点灯させて前記ＦＧ信号の立ち下がりエッジを基準とし、／ＢＤＯ２信号の立ち下がりエッジまでの時間（ＢＤｉｎ２）をシステムクロック／ＳＣＬＫにより計測する。図７の場合、ＢＤｉｎ２は５システムクロックとなる。このＢＤｉｎ１とＢＤｉｎ２の差分をΔＢＤ（２システムクロック）とする。次に、ΔＢＤに相当するデータをプリンタコントローラ１０１へ出力する。プリンタコントローラ１０１ではΔＢＤが入力されると保持し続け、画像形成時にポリゴンミラー３０４の各面ごとに入力される／ＢＤＯ１に同期させて第１レーザ１１２用ビデオ信号／ＶＤＯ１を出力し、前記保持したΔＢＤ分の時間を遅延させたタイミングに同期させて第２レーザ１１４用ビデオ信号／ＶＤＯ２をレーザドライバ１５４へ送信する。これにより、ドラム上に両レーザの書き込み開始点が正確に合った静電潜像が形成可能となる。
【００２２】
なお、ΔＢＤの検知をスキャナモータ１１１が目標速度で安定した状態で複数回計測して、その平均値をΔＢＤとして出力すればより精度向上が可能となる。
【００２３】
本実施の形態によれば、／ＢＤＯ１と／ＢＤＯ２の立ち下がりエッジが近接している場合であっても、／ＢＤＯ１と／ＢＤＯ２を各々独立して計測し差分ΔＢＤを取ることにより、画像データである／ＶＤＯ１、／ＶＤＯ２を／ＢＤＯ１と／ＢＤＯ２により正確に同期させて出力することができる。
【００２４】
本発明の第２の実施の形態について、図８と図９に基づいて説明する。図８は、第２の実施の形態における光学系制御部の構成を示す。図４に示した光学系制御部との差は、プリンタコントローラ１０１への差分値ΔＢＤを、ＣＰＵ１２０を介してシリアル通信によりプリンタコントローラ１０１へ送信する点である。他の構成は図４に示したと同様であり、重複説明は省略する。
【００２５】
図９は、第２の実施の形態のＢＤ信号差分検出回路１５７の動作を表すタイムチャートを示している。この動作は、本実施の形態では、ポリゴンミラーを目標回転速度の１／２の速度で回転させて行う。すなわち、第１の実施の形態とは、ＦＧ信号の立ち下がりエッジを基準とし／ＢＤＯ１，／ＢＤＯ２信号の立ち下がりエッジまでの時間を計測する際のポリゴンミラーの回転速度が相違する。
【００２６】
具体的には、スキャナモータ１１１を目標速度より低い回転速度で一定回転させ、かつ第１レーザ１１２のみを点灯させた状態で、ＦＧ信号の立ち下がりエッジを基準として／ＢＤＯ１信号の立ち下がりエッジまでの時間をシステムクロック／ＳＣＬＫによりＢＤｉｎ１１を計測する。図９の場合、ＢＤｉｎ１１は６システムクロックとなる。次に、第２レーザ１１４のみを点灯させてＦＧ信号の立ち下がりエッジを基準として／ＢＤＯ２信号の立ち下がりエッジまでの時間をシステムクロック／ＳＣＬＫによりＢＤｉｎ２２を計測する。図９の場合、ＢＤｉｎ２２は１１システムクロックとなる。このＢＤｉｎ１１とＢＤｉｎ２２の差分をΔＢＤ２（５システムクロック）とする。このΔＢＤ２データはＣＰＵ１２０に通知される。
【００２７】
ΔＢＤ２は目標速度の１／２で回転させた場合の差分であるので、ΔＢＤ２の値を１／２にした値が目標速度でのΔＢＤとなる。図９では、５システムクロックの１／２であるので、ΔＢＤは２．５システムクロックとなり、前記第１の例に比べて０．５システムクロック分正確に差分を検知できたことになる。前記の演算をＣＰＵ１２０で行った後にシリアル通信によりプリンタコントローラ１０１へ送信する。その後のプリント動作時には、入力された／ＢＤＯ１に同期させて／ＶＤＯ１を出力し、前記ΔＢＤ分の時間を遅延させたタイミングに同期させて／ＶＤＯ２をレーザドライバ１５４へ送信して感光ドラム上に精度良く静電潜像を形成させる。本実施の形態では、システムクロックがビデオクロックに対し相対的に遅い場合であっても各々のレーザビームの走査位置を正確に計測可能となる。
【００２８】
なお、この第２の実施の形態における、ポリゴンミラーの回転速度を下げてＢＤｉｎ１１とＢＤｉｎ２２を測定する方法は、図４の構成においても採用可能である。回転速度低減の割合は１／２としたがこれに限るものではない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、第１および第２のレーザビームの走査位置を検出するためにそれらのレーザビームを１つの受光素子で受ける場合、走査手段の回転駆動に同期して生成した基準パルスを基準として両レーザビームの走査位置（またはタイミング）を各々独立して計測し、その差分を取ることにより、画像データをより正確に両レーザビームの走査に同期させて出力することができる。
【００３０】
また、両レーザビームの走査位置（またはタイミング）の計測を、目標速度より遅い速度で行うことにより各々の走査位置をより正確に計測可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例として、電子写真プリンタの概略の内部構成を示す図である。
【図２】図１のプリンタの制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】図１のプリンタ内の光学ユニットの内部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における光学系制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】図３に示したスキャナモータの回転信号であるＦＧ信号の検知方法を説明するための図である。
【図６】図４内のＢＤ信号タイミング検知回路の内部構成を示すブロック図である。
【図７】図６内のＢＤ信号差分検出回路の動作を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の第２の実施の形態における光学系制御部の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態のＢＤ信号差分検出回路の動作を表すタイムチャートである。
【図１０】従来の光学系制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】複数のレーザビームを１つのＢＤ受光素子で受けて、複数のＢＤ信号を１本の信号線で伝送しようとした場合のＢＤ検知信号／ＢＤ１，／ＢＤ２を示す波形図である。
【符号の説明】
１　感光ドラム
２　帯電ローラ
３　光学ユニット
４　レーザビーム
５　現像器
６　転写ローラ
７　定着器
８　標準カセット
９　給紙ローラ
１０　レジストセンサ
１１　排紙センサ
１２　用紙有無センサ
１３　用紙
【図１】
2004114397.tif 000003
【図２】
2004114397.tif 000004
【図３】
2004114397.tif 000005
【図４】
2004114397.tif 000006
【図５】
2004114397.tif 000007
【図６】
2004114397.tif 000008
【図７】
2004114397.tif 000009
【図８】
2004114397.tif 000010
【図９】
2004114397.tif 000011
【図１０】
2004114397.tif 000012
【図１１】
2004114397.tif 000013