(57)【要約】【目的】走査速度の速くない走査ミラーデバイスを用いても、主走査ラインの斜行を防ぐと共に、生産性を向上させた画像形成が可能となる画像形成装置を提供すること。【構成】画像データに応じて変調された複数のレーザー光を生成するレーザーデバイスと、レーザーデバイスによって生成された複数のレーザー光を２次元走査する走査ミラーと、走査光の両端部に設けられた光検出器と、走査光によって潜像を形成する感光体と、感光体上に形成された潜像を現像する現像手段と、現像された像を転写媒体に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、前記光検出器によって検出された走査タイミングに基づいて走査面を露光し、走査面上の主走査方向の走査速度に応じて副走査方向の走査速度を制御する。【選択図】      図２
2004219643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに応じて変調された複数のレーザー光を生成するレーザーデバイスと、レーザーデバイスによって生成された複数のレーザー光を２次元走査する走査ミラーと、走査光の両端部に設けられた光検出器と、走査光によって潜像を形成する感光体と、感光体上に形成された潜像を現像する現像手段と、現像された像を転写媒体に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記光検出器によって検出された走査タイミングに基づいて走査面を露光し、走査面上の主走査方向の走査速度に応じて副走査方向の走査速度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
主走査方向の走査は概略正弦波的に駆動し、副走査方向の走査は概略ランプ波的に駆動する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】
感光体上の主走査ラインが概略副走査に垂直となるように副走査方向の走査は駆動することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
感光体上に一度に走査される主走査ライン幅分を、１主走査区間中に副走査方向に走査することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
複数のレーザー光の走査は感光体上の走査方向に対して垂直に並ぶように配置された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、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置において、主走査方向の光走査は回転駆動されるポリゴンミラー又は往復動作するガルバノミラーにレーザー光を照射し、そのミラーによって走査される反射光を主走査方向と垂直方向に進行する感光体上に照射することで感光体上に画像を形成することが従来から行われてきた。ガルバノミラーに関しては、平１０−２５３９１２号等に示されているような２次元方向の動作を可能とするデバイスも提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電子写真方式の画像形成装置において、ポリゴンミラーの回転駆動による走査では、比較的大きく高精度に作成されたポリゴンミラーを高速で回転駆動することが必要となるため、高コスト、寿命が比較的短い、騒音が大きい、消費電力が大きい等の問題点が挙げられている。
【０００４】
一方、ガルバノミラーの往復走査による走査においては、ガルバノミラーの走査速度がそれほど速くないことから、生産性を上げることに対してボトルネックとなってきている。生産性を上げるためには、複数のレーザーを副走査方向に並べ、１回の主走査の走査で複数ラインを形成することが考えられるが、副走査方向の走査速度に対して、主走査方向の走査速度が十分に早くないと、走査面上に形成される主走査ラインが副走査の進行に伴って斜めになるという問題がある。
【０００５】
又、複数のレーザーを副走査方向に並べ、往復走査するガルバノミラーで走査した場合、ガルバノミラーの折り返し部で走査ラインが重なることが問題となる。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、走査速度の速くない走査ミラーデバイスを用いても、主走査ラインの斜行を防ぐと共に、生産性を向上させた画像形成が可能となる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、画像データに応じて変調された複数のレーザー光を生成するレーザーデバイスと、レーザーデバイスによって生成された複数のレーザー光を２次元走査する走査ミラーと、走査光の両端部に設けられた光検出器と、走査光によって潜像を形成する感光体と、感光体上に形成された潜像を現像する現像手段と、現像された像を転写媒体に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、前記光検出器によって検出された走査タイミングに基づいて走査面を露光し、走査面上の主走査方向の走査速度に応じて副走査方向の走査速度を制御することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
図２は本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタ３０１の要部構成図である。ここでは、例としてカラープリンタとして説明を行うが、プリンタ３０１はモノクロ、カラーの区別は問わない。
【００１０】
像担持体としての感光体ドラム（以下、単に「感光体」と言う）１は図示しないモータで矢印Ａの方向に回転できるように設けられている。感光体１の周囲には、一次帯電器７、露光装置８、現像ユニット１３、転写装置１０、クリーナ装置１２が配置されている。
【００１１】
前記現像ユニット１３は、フルカラー現像のための４台の現像装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋから成る。４２は現像ユニットの回転を行うモータ、４３は現像ユニットの位置固定のロック機構を動作させるソレノイドである。６０は回転現像器１３の位置検知を行う回転現像器ＨＰセンサである。現像装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、感光体１上の潜像をそれぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナーで現像する。各色のトナーを現像する際には、位置固定ソレノイド４２をオンして機械的なロック機構を解除し、モータ４２の駆動によって現像ユニット１３を矢印Ｒ方向に回転させ、現像ユニット１３に敷設された図示しない位置検出フラグを回転現像器ＨＰセンサで検出することで現像ユニットの基準位置を検出した上で、所定の回転位置まで回転させることで当該色の現像装置が感光体１に当接するように位置合わせされる。
【００１２】
感光体１上に現像された各色のトナー像は、転写装置１０によって中間転写体としてのベルト２に順次転写されて４色のトナー像が重ね合わされる。ベルト２は、ローラ１７，１８，１９に張架されている。これらのうち、ローラ１７は、図示しない駆動源に結合されてベルト２を駆動する駆動ローラとして機能し、ローラ１８は、ベルト２の張力を調節するテンションローラとして機能し、ローラ１９は、２次転写装置としての転写ローラ２１のバックアップローラとして機能する。ベルト２を挟んでローラ１７と対向する位置にはベルトクリーナ２２が当接／離間可能に設けられていて、２次転写後のベルト２上の残留トナーがクリーナブレードで掻き落とされる。
【００１３】
記録紙カセット２３内に配置された記録紙は、リフタモータ４０の動作により、ピックアップローラ２４に当接する位置まで引き上げられる。記録紙カセット２３からピックアップローラ２４で搬送路に引き出された記録紙は、ローラ対２５，２６によってニップ部、つまり２次転写装置２１とベルト２との当接部に給送される。ベルト２上に形成されたトナー像は、このニップ部で記録紙上に転写され、定着装置５で熱定着されて装置外へ排出される。両面形成動作の場合、フラッパ３２を動作させ、搬送ローラ２７の方向へ記録紙を搬送する。搬送ローラ２８でフラッパ３３を越えるまで搬送を行った後、搬送ローラ２８を逆回転するとともにフラッパ３３を動作させることで、記録紙を搬送ローラ２９方向へ搬送し、搬送ローラ３０，３１で搬送することで、記録紙カセットからの搬送路に合流させることによって１面目とは反対の面に画像形成を可能とする。
【００１４】
上記構成によるカラープリンタでは、次のようにして画像が形成される。
【００１５】
先ず、帯電装置７に電圧を印加して感光体１の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電させる。続いて、帯電された感光体１上の画像部分が予定の露光部電位になるようにレーザースキャナから成る露光装置８で露光を行い潜像が形成される。露光装置８は画像制御部３８で生成される画像信号に基づいて露光をオン・オフすることにより、画像に対応した潜像を形成する。
【００１６】
上記カラープリンタの画像形成タイミングは、ベルト２上の所定位置を基準とする信号ＩＴＯＰを基準に制御されている。ベルト２は駆動ローラ１７、テンションローラ１８、バックアップローラ１９から成るローラ類に掛け渡されていて、テンションローラ１８によって所定の張力が与えられている。駆動ローラ１７及びローラ１９の間には、基準位置を検知する反射型位置センサ３６が配置されている。
【００１７】
現像装置１３Ｙ等の現像ローラには各色毎に予め設定された現像バイアスが印加されており、前記潜像は該現像ローラの位置を通過時にトナーで現像され、トナー像として可視化される。トナー像は、転写装置１０でベルト２に転写され、更に２次転写装置２１で記録紙に転写された後、定着装置５に送給される。フルカラープリント時はベルト上で４色のトナーが重ね合わされた後、記録紙に転写される。感光体１上に残留したトナーは、クリーナ装置１２で除去・回収され、最後に、感光体１は除電装置（不図示）で一様に０ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備える。
【００１８】
図１に本発明の概要を表すブロック図を示す。
【００１９】
図１において、１は感光体、３８は画像制御回路、８２は面発光型のマルチレーザー、８３は２次元ガルバノミラー制御回路、８４は２次元ガルバノミラーであり、８２〜８４は露光装置８に含まれるものである。８８は光検出器１、８９は光検出器２であり、画像形成領域外の走査光路上に配置される。画像制御回路３８にはスキャナやネットワークに接続された図示しないＩ／Ｆ部から画像データが送出される。本系では、Ｎ個のレーザー発光部が１チップ上に配置された面発光マルチレーザー８２を露光光源として用いるため、画像データもＮライン分の信号が並列的に接続される。
【００２０】
面発光レーザーでは、従来の端面発光の素子とは異なり、半導体積層面上にレーザーを形成することから、多数のレーザーを１チップ上に形成することが可能となっている。面発光マルチレーザー８２によって生成されたＮ本のレーザー光は、図示しない光学系を通って、２次元に独立に走査される２次元ガルバノミラー８４に照射される。２次元ガルバノミラーは、主走査方向の往復走査（Ｓ）と副走査方向の往復走査（Ｆ）が可能なように配置される。２次元ガルバノミラーで反射されたレーザー光は、感光体１上を主走査方向に走査され、感光体上に潜像を形成する。
【００２１】
そして、画像形成領域外の走査光路に配置された光検出器１，８９は、光検出器２に走査光が通ったときには、検出信号Ｓ１，Ｓ２が生成され、画像形成部３８に入力される。画像制御回路３８は、光検出器８８，８９からの検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて画像形成タイミングを形成し、走査タイミングに同期した画像データを露光するように制御を行う。画像制御部３８で用いられる画像ＣＬＫと検出信号Ｓ１とＳ２の論理和信号Ｓが２次元ガルバノミラー制御回路８３に送信される。
【００２２】
２次元ガルバノミラー制御回路８３のブロック図を図５に示す。
【００２３】
図５において、８３１はカウンタ、８３２，８３３は所定のアドレスアクセスすることで予め記憶されたデータを出力するルックアップテーブル（ＬＵＴ）である。８３４，８３５はＤ／Ａコンバータ、８３６，８３７は電流駆動回路である。画像制御部３８から入力された画像ＣＬＫと同期信号Ｓ０はそれぞれカウンタ８３１のＣＬＫ入力、クリア入力（ＣＲ）に接続される。カウンタ８３１の出力Ｑは、ＬＵＴ８３２，８３３のアドレスに入力される。ＬＵＴ８３２の出力データは、Ｄ／Ａコンバータ８３４のデータ入力Ｄへ入力される。Ｄ／Ａコンバータ８３４の出力ＯＵＴは、電流駆動部８３６に入力される。ＬＵＴ８３３の出力データは、Ｄ／Ａコンバータ８３５のデータ入力Ｄへ入力される。Ｄ／Ａコンバータ８３５の出力ＯＵＴは、電流駆動部８３７に入力される。
【００２４】
カウンタは同期信号Ｓ０で初期値にクリアされた後、ＣＬＫ信号を計数することでカウンタ出力Ｑを増加させる。その増加するカウンタ値Ｑをアドレスに入力するＬＵＴ８３２，８３３は、そのアドレスに応じたデータを出力ＤＴに出力する。このとき、それぞれのＬＵＴには予め決められた走査パターンが設定されるものであり、ＬＵＴ８３４が設定される主走査の走査パターンは概略正弦波状となるようにパターンが設定される。
【００２５】
ＬＵＴ８３５が設定される副走査の走査パターンは、概略ランプ波形となるようにパターンが設定される。ＬＵＴから出力されたデータは、Ｄ／Ａコンバータ８３４，８３５の入力データとなり、Ｄ／Ａコンバータでは、そのデータに応じたアナログ出力を出力する。Ｄ／Ａ８３４が出力する主走査の走査パターンに基づいたアナログ値は、概略正弦波状となり、Ｄ／Ａ８３５が出力する副走査の走査パターンに基づいたアナログ値はランプ波形状となる。電流駆動部８３６，８３７では入力されたアナログ値に応じた駆動電流を２次元ガルバノミラーの駆動コイル８４５，８４６に出力する。
【００２６】
図４に２次元ガルバノミラー８４の概略図を示す。
【００２７】
図４において、８４１はミラー、８４２ａ，８４２ｂ及び８４３ａ，８４３ｂはトーションバー（捩れ軸）、８４４，８４５は永久磁石であり、８４５及び８４６はミラー近傍に作り込まれた平面コイルである。これらはシリコン基板上に半導体プロセスによって作り込まれる。永久磁石８４４，８４５によって形成される磁界中において、平面コイル８４５，８４６にコイル電流を流すことにより、コイル電流に比例するローレンツ力による回転トルクが生じ、トーションバーを中心にして捩れる方向にミラー８４１が移動する。コイル電流を周期変動させることで、ミラー面は振動することになる。そして、２系統のトーションバーが直交するように配置されていることで、それぞれの平面コイル８４５，８４６に流す電流によって、ミラー面を２次元的に制御することが可能となる。
【００２８】
動作タイミングチャートを図６に示す。ここで、レーザー１が光検出器８８側から走査する走査の基準ラインであり、レーザーＮが光検出器８９側から走査する走査の基準ラインである。
【００２９】
画像形成領域外で光検出（Ｂｅａｍ  Ｄｅｔｅｃｔ  ）用にレーザー１を点灯（ＢＤ点灯）する。それにより、レーザー１からの走査光が光検出器８８を走査することで、検出信号Ｓ１が生成され、画像形成及び走査タイミング生成の基準信号となる。逆側の画像領域外では光検出（Ｂｅａｍ  Ｄｅｔｅｃｔ  ）用にレーザーＮを点灯（ＢＤ点灯）する。それにより、レーザーＮからの走査光が光検出器８９を走査することで、検出信号Ｓ２が生成され、画像形成及び走査タイミング生成の基準信号となる。検出信号Ｓ１，Ｓ２は論理和を取ることで検出信号Ｓ０となる。２次元ガルバノミラー制御回路に入力される検出信号Ｓによりカウンタはクリアされ、続いてＣＬＫ入力によりカウントアップしていく（ＣＮＴ−Ｑ）。そのカウンタ値に応じたＬＵＴの出力により、Ｄ／Ａコンバータ８３４の出力Ｄ／Ａ１−ＯＵＴは概略正弦波上の出力となり、Ｄ／Ａコンバータ８３４の出力Ｄ／Ａ１−ＯＵＴは概略正弦波上の出力となる。
【００３０】
このように２次元走査することによる感光体上の走査イメージを図３に示す。図では８本の走査ラインを副走査方向に並べて走査することで説明を行う。（ａ）は副走査の走査を行わない場合の走査イメージである。画像形成領域外で走査を折り返すことにより、折り返した側の走査ラインが重なることになる。走査ラインが重なり合わないようにするには、画像形成領域を極めて小さくする必要があり、走査装置として実効的ではない。
【００３１】
一方、（ｂ）は上述してきたような副走査の走査を行った場合の走査イメージである。主走査が画像形成領域を走査している間は、副走査方向の感光体の移動を打ち消すように副走査の走査を行う。主走査ラインが画像形成領域外で主走査を折り返すとともに、副走査は画像形成領域走査時の走査を元に戻すように走査することで、主走査が画像形成領域に走査が戻った時点では、前回の走査ラインに重ならない走査ラインを形成することが可能となる。
【００３２】
これまでの説明においては、走査面上での主走査方向の走査速度が概略一定になるように主走査方向の走査パターンを概略正弦波状、副走査方向の走査パターンをランプ波形状として説明を行ってきた。これは、走査面上での主走査方向の走査速度が概略一定になることで、感光体の移動による主走査ラインの副走査方向へのズレが主走査区間内で概略一定となり、そのズレを打ち消すためには一定の速度で副走査方向の走査を行うことが有効であるからである。本発明はその走査パターンに限定されるものではなく、主走査の走査パターンによって生じる主走査ラインの副走査方向へのズレを打ち消すことが可能となる副走査の走査パターンでの走査により、その効力を発揮するものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、複数のレーザー光を生成するレーザーデバイスと、レーザーデバイスによって生成された複数のレーザー光を２次元走査する走査ミラーを用いて行う露光において、副走査方向の走査は、感光体上の主走査ラインが概略副走査に垂直となるように走査するように制御することで、走査速度の速くない走査ミラーデバイスを用いても、主走査ラインの斜行を防ぐと共に、生産性を向上させた画像形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブロック図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の構成図である。
【図３】本発明による走査のイメージ図である。
【図４】２次元ガルバノミラーの構成図である。
【図５】２次元ガルバノミラー制御回路のブロック図である。
【図６】本発明のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１          感光体
８          走査装置
３８        画像制御回路
８２        面発光マルチレーザー
８３        ２次元ガルバノミラー制御回路
８４        ２次元ガルバノミラー
８８，８９  光検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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