(57)【要約】【目的】ガルバノミラースキャナユニットにおいて、主走査の画像書き出し位置を検知するセンサ（ＢＤセンサ）を１つだけしか装備しなかった場合においても回路規模を小さくするとともに、画質劣化のない良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供すること。【構成】発光素子より出射される光ビームを、往復揺動運動する可動ミラーに照射することにより、前記光ビームを走査する光走査装置において、往復揺動運動での往路での画像書き込み開始タイミングを決めるための走査基準信号を生成するビーム検知手段と、該ビーム検知手段での光検知タイミングから計時するカウント手段、該カウント手段のカウント値が予め定められたカウンタ値になったら復路方向の発光データを伝送し、復路の光ビーム書き込みを開始する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子より出射される光ビームを、往復揺動運動する可動ミラーに照射することにより、前記光ビームを走査する光走査装置において、往復揺動運動での往路での画像書き込み開始タイミングを決めるための走査基準信号を生成するビーム検知手段と、該ビーム検知手段での光検知タイミングから計時するカウント手段、該カウント手段のカウント値が予め定められたカウンタ値になったら復路方向の発光データを伝送し、復路の光ビーム書き込みを開始することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
発光素子より出射される光ビームを、往復揺動運動する可動ミラーに照射することにより、前記光ビームを走査する光走査装置において、往復揺動運動での往路での画像書き込み開始タイミングを決めるための走査基準信号を生成するビーム検知手段と、ビーム検知手段での光検知タイミングから次のビーム検知タイミングまでの時間をカウントするＢＤインターバルカウント手段、該カウント手段のカウント値に応じて復路方向の発光データの伝送及び復路の光ビーム書き込みを開始タイミング及び画像クロック周波数を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
発光素子より出射される光ビームを、往復揺動運動する可動ミラーに照射することにより、前記光ビームを走査する光走査装置において、往復揺動運動での往路での画像書き込み開始タイミングを決めるための走査基準信号を生成するビーム検知手段と、復路の書き出し位置に設けたミラー、該ミラーに光ビームが照射された際、前記光ビーム検知手段に光ビームを反射し、検知された光ビームに基づいて復路方向の発光データを伝送し、復路の光ビーム書き込みを開始することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレーザ光により画像露光を行う複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からレーザビームプリンタ、レーザＦＡＸ、ディジタル複写機等の画像形成装置にはレーザビームを回転多面鏡（ポリゴン）で走査する露光走査系が用いられてきた。しかし、ポリゴンミラーを用いた露光系は形状を小型することが難しいことと高価であるという問題がある。
【０００３】
そこで、往復動するガルバノミラー系の露光装置が提案されている。しかし、ガルバノミラー系の露光装置では往復動作で画像露光を行うため、往路にも復路にも主走査の書き込みタイミングを決めるビーム検知センサが必要であった。
【０００４】
しかし、近年、更なるコストダウンが進み前記ＢＤセンサ信号を１つで構成するガルバノミラースキャナユニットで構成する画像形成装置も考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとす課題】
しかしながら、ＢＤセンサを１つにし、全てのスキャナユニットの動作をそれに同期して制御させた場合はミラー精度の影響を受けるため、画像劣化を引き起こしてしまう。又、各レーザ毎に前記ＢＤセンサ検知後、一定時間ディレイをさせて画像形成をする場合は数周期分独立してカウントできる構成が必要があり、回路構成が大きくなり、しかも複雑な制御を必要となってしまう。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ガルバノミラースキャナユニットにおいて、主走査の画像書き出し位置を検知するセンサ（ＢＤセンサ）を１つだけしか装備しなかった場合においても回路規模を小さくするとともに、画質劣化のない良好な画像を得ることができ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、請求項１記載発明は、発光素子より出射される光ビームを、往復揺動運動する可動ミラーに照射することにより、前記光ビームを走査する光走査装置において、往復揺動運動での往路での画像書き込み開始タイミングを決めるための走査基準信号を生成するビーム検知手段と、該ビーム検知手段での光検知タイミングから計時するカウント手段、該カウント手段のカウント値が予め定められたカウンタ値になったら復路方向の発光データを伝送し、復路の光ビーム書き込みを開始することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、発光素子より出射される光ビームを、往復揺動運動する可動ミラーに照射することにより、前記光ビームを走査する光走査装置において、往復揺動運動での往路での画像書き込み開始タイミングを決めるための走査基準信号を生成するビーム検知手段と、ビーム検知手段での光検知タイミングから次のビーム検知タイミングまでの時間をカウントするＢＤインターバルカウント手段、該カウント手段のカウント値に応じて復路方向の発光データの伝送及び復路の光ビーム書き込みを開始タイミング及び画像クロック周波数を変化させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、発光素子より出射される光ビームを、往復揺動運動する可動ミラーに照射することにより、前記光ビームを走査する光走査装置において、往復揺動運動での往路での画像書き込み開始タイミングを決めるための走査基準信号を生成するビーム検知手段と、復路の書き出し位置に設けたミラー、該ミラーに光ビームが照射された際、前記光ビーム検知手段に光ビームを反射し、検知された光ビームに基づいて復路方向の発光データを伝送し、復路の光ビーム書き込みを開始することを特徴とする。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１は本発明に係る画像形成装置の構成を説明する断面図である。
【００１２】
１０１は原稿台ガラスであり、原稿自動送り装置１６０から給送された原稿が順次、所定位置に載置される。１０２は例えば蛍光灯から構成される原稿照明ランプで、原稿台ガラス１０１に載置された原稿を露光する。１０３，１０４，１０５は走査ミラーであり、図示しない光学走査ユニットに収容され、往復運動しながら、原稿からの反射光をＣＣＤユニット１０６に導く。ＣＣＤユニット１０６はＣＣＤに原稿からの反射光を結像させる結像レンズ１０７、例えばＣＣＤから構成される撮像素子１０８、撮像素子１０８を駆動するＣＣＤドライバ１０９等から構成されている。撮像素子１０８からの画像信号出力は例えば８ビットのデジタルデータに変換された後、コントローラ部１５０に入力される。
【００１３】
又、１１０は感光ドラムであり、前露光ランプ１１２によって画像形成に備えて除電される。１１３は一次帯電器であり、感光ドラム１１０を一様に帯電させる。１１７は露光手段であり、例えば半導体レーザー等で構成され、画像処理や装置全体の制御を行うコントローラ部１５０で処理された画像データに基づいて感光ドラム１１０を露光し、静電潜像を形成する。１１８は現像器であり、黒色の現像剤（トナー）が収容されている。１１９はトナーを収容するバッファ部と呼ばれるもので、１２０にセットされた着脱式トナー収納容器（以下、カートリッジと称す）からトナーが補給される。バッファ部１１９に補給されたトナーは現像器内のトナー量に応じて現像器に補給される。１２１は転写前帯電器であり、感光ドラム１１０上に現像されたトナー像を用紙に転写する前に高圧を掛ける。
【００１４】
１２２，１２４，１２６，１２８，１３０は給紙ユニットであり、各給紙ローラ１２３，１２５，１２７，１２９，１３１の駆動により、転写用紙が装置内へ給送され、レジストローラ１３２の配設位置で一旦停止し、感光ドラム１１０に形成された画像との書き出しタイミングが取られ再給送される。１３３は転写帯電器であり、感光ドラム１１０に現像されたトナー像を給送される転写用紙に転写する。１３４は分離帯電器であり、転写動作の終了した転写用紙を感光ドラム１１０より分離する。１７０は分離爪で、もし分離帯電器１３４による静電分離がうまく行かなかった際に、物理的に転写紙を分離するためのものである。
【００１５】
転写されずに感光ドラム１１０上に残ったトナーはクリーナー１１１によって回収される。１３５は搬送ベルトで、転写プロセスの終了した転写用紙を定着器１３６に搬送し、例えば熱により定着される。１３７はフラッパであり、定着プロセスの終了した転写用紙の搬送パスを、ステイプルソーター１４５又は反転パス１３９方向の何れかに制御する。ステイプルソーター１４５に排紙された用紙は各ビンに仕分けされ、コントローラ部１５０からの指示によりステイプル部１４６がステイプルを行う。反転パス１３９は、フェイスダウン排紙、両面コピーを行う際に使用され、フェイスダウン排紙を行う際は反転部１３９で反転してから排紙される。
【００１６】
又、両面コピーを行う際は反転パス１３９から両面パス１４４に搬送される。１４０〜１４２は給紙ローラであり、両面パス１４４上の再転写紙を再給紙ローラ１４３まで搬送する。再転写紙は給紙ローラ１４０〜１４２，１４３により、給紙ユニットから給紙される転写紙とタイミングを取りながら搬送され、再度レジストローラ１３２の配設位置まで搬送される。
【００１７】
コントローラ部１５０には後述するマイクロコンピュータ、画像処理部等を備えており、操作パネル１５１からの指示に従って前述の画像形成動作を行う。１５２はプリントデータコントローラー部である。これはコピーを使用する際、コントロールカードなるカードを挿入することにより、コピー機の使用を許可するもので、コピーした枚数をそのコントロールカードを有する使用者ＩＤ毎に複写機本体が記憶する。
【００１８】
ここでは、使用者ＩＤが書かれたコントロールを複写機本体に挿入して複写機本体がＩＤを判別し、カウント枚数を管理する方法を例としたが、カード自体に記憶させる構成を採っても良い。例えば強誘電メモリのような非接触メモリをカードの中に内蔵し、プリントデータコントローラー側からカウント信号を書き込んでも良い。
【００１９】
１８０は温湿度センサであり、複写機本体内の温度及び湿度を検知する。
【００２０】
図２は本発明の画像形成装置におけるコントローラ部１５０のブロック図である。
【００２１】
２０１は画像処理装置全体の制御を行うＣＰＵであり、装置本体の制御手順（制御プログラム）を記憶した読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）２０３からプログラムを順次読み取り実行する。ＣＰＵ２０１のアドレスバス及びデータバスはバスドライバー回路、アドレスデコーダ回路２０２を経て各負荷に接続されている。又、２０４は入力データの記憶や作業用記憶領域等として用いる主記憶装置であるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。
【００２２】
２０５は画像データ用ハードディスクで、ＣＣＤユニットから入力され、画像処理されたデータが記憶される。又、ネットワーク等に接続されている場合等も画像データを記憶する。
【００２３】
２０６はＩ／Ｏインターフェースであり、操作者がキー入力を行い、装置の状態等を液晶、ＬＥＤを用いて表示する操作パネル１５１や給紙系、搬送系、光学系の駆動を行うモーター類２０７、クラッチ類２０８、ソレノイド類２０９、又、搬送される用紙を検知するための紙検知センサ類２１０等の装置の各負荷に接続される。現像器１１８には現像器内のトナー量を検知するトナー残検センサ２１１が配置されており、その出力信号がＩ／Ｏポート２０６に入力される。
【００２４】
更に、各負荷のホームポジション、ドアの開閉状態等を検知するためのスイッチ類２１２の信号もＩ／Ｏポート２０６に入力される。２１３は高圧ユニットであり、ＣＰＵの指示に従って前述の１次帯電器１１３、現像器１１８、転写前帯電器１２１、転写帯電器１３３、分離帯電器１３４へ高圧を出力する。
【００２５】
又、温湿度センサ１８０からの出力は、直接ＣＰＵ２０１のアナログポートに接続されており、Ａ／Ｄ変換されてディジタル値で演算される。温湿度センサからは温度を表す電圧値と、湿度を表す電圧値がＣＰＵのアナログポートに入力される。
【００２６】
２１５は画像処理部であり、ＣＣＤユニット１０６から出力された画像信号が入力され、後述する画像処理を行い、画像データに従ってレーザーユニット１１７の制御信号を出力する。レーザーユニット１１７から出力されるレーザー光は、感光ドラム１１０を照射し、露光するとともに非画像領域において受光センサであるビーム検知センサ２１４によって発光状態が検知され、その出力信号がＩ／Ｏポート２０６に入力される。
【００２７】
図３は本発明の画像形成装置におけるコントローラ部１５０内の画像処理部２１５のブロック図である。
【００２８】
ＣＣＤ１０８により電気信号に変換された画像信号は、先ず、シェーディング回路３０１によって画素間のばらつきの補正を行った後、変倍回路３０２において、縮小コピー時はデータの間引き処理を行い、拡大コピー時はデータの補間を行う。次に、エッジ強調回路３０３において、例えば５×５のウインドウで２次微分を行い、画像のエッジを強調する。この画像データは輝度データであるのでプリンターに出力するための濃度データに変換するためγ変換回路３０４でテーブルサーチによりデータ変換を行う。濃度データに変換された画像データは２値化処理部３０５へ入力される。ここでは、例えばＥＤ法により多値データを２値データに変換する。２値に変換された画像データは、合成回路３０７に入力される。
【００２９】
合成回路３０７では、入力された画像データと例えばハードディスクにより構成される画像用メモリ３１０内の画像データを選択的に出力する、又はＯＲを取って出力する。この画像用メモリ３１０に対するリードライト制御はメモリ制御部３０９で行い、画像を回転させる場合はメモリ内の画像データの読み出しアドレスを制御することで行う。これらの画像データはレーザーの発光強度の信号に変換するためＰＷＭ回路３０８へ入力され、画像の濃度に従ったパルス幅をレーザーユニットに対して出力する。
【００３０】
図４を用いて、ガルバノミラーを用いたレーザスキャナユニット内の詳細を説明する。この図はレーザ光路をＬ字にした場合を示す。
【００３１】
４０２はガルバノミラーである。４０１は記録用光源であるレーザダイオードである。レーザダイオード４０１は、図示しない駆動回路により画像信号若しくはコントロール信号に応じて点灯又は消灯し、レーザダイオード４０１から発した光変調レーザ光はガルバノミラー４０２に向けて照射される。
【００３２】
ガルバノミラー４０２は、矢印の方向に往復動作していて、レーザダイオード４０１から発したレーザ光はガルバノミラー４０２の往復動作に伴い、その反射面で連続的に角度を変える変更ビームとして反射される。この反射光は、図示しないレンズ群により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡４０５を経て感光ドラム１１の主走査方向に走査する。ガルバノミラー４０２の面は、１ラインの走査に対応し、ガルバノミラー４０２の回転によりレーザダイオード４０１から発したレーザ光は１ラインずつ感光ドラム１１の主走査方向に往復走査する。
【００３３】
主走査方向の走査開始位置基準信号を生成するためにＢＤセンサ５２が配置される。実際には走査開始位置近傍（感光ドラム１１近傍）に設置するのが理想であるが、折り返しミラー４０７を利用することにより、ＢＤセンサ５２をレーザスキャナユニットに配置している。即ち、ガルバノミラー４０２の反射面で反射されたレーザ光は、往路走査１ラインの走査に先立ってＢＤセンサ５２により検出される。検出されたＢＤ信号は、主走査方向の走査開始基準信号として用いられ、この信号を基準として往路ラインの主走査方向の書き出し開始位置及び復路ラインの主走査方向の書き出し開始位置の同期が取られる。
【００３４】
次に、図５のブロック図、図６のタイミング信号図を用いて１つのＢＤ信号による各ドラムへの主走査書き出しタイミング信号の生成に関して説明する。
【００３５】
ＢＤセンサ５２から入力された信号は、セレクタと擬似ＢＤセンサ信号生成手段に接続される。ＢＤ同期ＩＣ（７０１）は、セレクタで選択された往路用ＢＤ信号若しくは復路用ＢＤ信号と画像ＣＬＫが入力されており、ＢＤセンサ信号入力後一定時間（ａ）遅延させた同期信号とそれに同期した画像ＣＬＫ信号が出力され、画像データ出力部７０２に入力される。前記画像データ出力部７０２から出力された画像データは、例えばＬＶＤＳ信号等でレーザドライバ７０３に転送されレーザを駆動する。図８にＢＤセンサ信号が入力されてから復路の画像データが出力されるまでのタイミングを示す。
【００３６】
次に、擬似ＢＤ信号を生成する手段に関して説明する。
【００３７】
ＢＤセンサ信号はＢＤ同期ＩＣ（７０８）に入力される。そのＢＤセンサ信号を受け、各ＢＤ同期ＩＣは同期信号とＣＬＫをカウンタ（７１１）に入力する。これは一定値をカウントするカウンタで構成されていて、図８に示すように、一定カウント値をカウントして信号を出力する。これでＢＤセンサ信号から一定時間遅延した擬似ＢＤセンサ信号が生成され、復路用ＢＤ信号としてセレクタに入力する。
【００３８】
又、前記回路はＡＩＳＣ化することで１チップで制御することも可能となる。
【００３９】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００４０】
本実施の形態に係るブロック図とタイミング図を図７、図８にそれぞれ示す。
【００４１】
図７においては、ＢＤ信号から次のＢＤ信号までをタイムインターバルカウンタ７２１でカウントする。このカウンタ値は、ガルバノミラー４０２が往復動作で掛かった時間を計測していることになり、この時間長が変わるということは走査速度が変わっているということである。即ち、それは倍率が変わっているといことである。ガルバノミラーは往復動作するのでＢＤインターバルが変わっている場合画像書き出し位置も変わっていることになる。
【００４２】
図７のタイムインターバルカウンタ７２１でのカウント値に応じて、画像クロックの周波数を変化させる周波数変調素子７２３で画像クロック周波数を変化させると共に、カウンタ７１１のカウント値を図示しないＣＰＵによって変化させ、画像倍率及び復路方向の画像書き出し位置を変化させる。
【００４３】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【００４４】
図９に本実施の形態に係るガルバノミラー走査系の構成図を示す。
【００４５】
ここでは、復路用にＢＤセンサを設ける代わりに、ＢＤ折り返しミラー４１２を復路走査先頭側に設け、ＢＤセンサ５２に光を反射させる。このＢＤ折り返しミラー４１２を配置することで、ＢＤ同期で往路用データ、復路用データを交互に決まったタイミングで出力することによって往路画像と復路画像の画像書き出し位置を確定させる。
【００４６】
【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、複数の像担持体に対しガルバノミラーレーザスキャナユニットを用いた画像形成装置で、主走査の画像書き出し位置を検知するセンサ（ＢＤセンサ）を１つだけしか装備しなかった場合においても、画質劣化ない画像形成装置を簡単な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図３】画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明のガルバノミラー走査系の構成図である。
【図５】本発明のガルバノミラー走査系のＢＤセンサ信号、擬似ＢＤセンサ信号による制御ブロック図である。
【図６】本発明のガルバノミラー走査系のＢＤセンサ信号、擬似ＢＤセンサ信号によるタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２におけるＢＤカウント値に応じた補正のブロック図である。
【図８】本発明の実施の２におけるＢＤカウント値に応じた補正タイミング図である。
【図９】本発明の実施の形態３において復路用ミラーを設けた構成図である。
【符号の説明】
１０１          原稿台ガラス
１０２          原稿照明ランプ
１０３〜１０５  走査ミラー
１０６          ＣＣＤユニット
１０７          結像レンズ
１０８          撮像素子
１１０          感光ドラム
１１２          前露光ランプ
１１３          一次帯電器
１１７          露光手段
１１８          現像器
１５０          コントローラ部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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