(57)【要約】【課題】ＳＳＣＧ利用時に周波数変動の影響を受けないレーザユニット及び画像形成装置を提供する。【解決手段】所定の周期で周波数を変動させながらクロックを出力するクロックジェネレータと、クロックジェネレータより出力されたクロックに基づいてレーザ光を出力するレーザ光源と、レーザ光源より出力されたレーザ光を反射して感光体ドラムに導くポリゴンミラーと、ポリゴンミラーを回転させる駆動ユニットと、ポリゴンミラーの回転周期とクロックジェネレータより出力されるクロックの周波数の変動周期とを同期させる同期ユニットとを備えるレーザユニット等を提供する。【選択図】図２
2007183459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周期で周波数を変動させながらクロックを出力するクロックジェネレータと、
上記クロックジェネレータより出力されたクロックに基づいてレーザ光を出力するレーザ光源と、
上記レーザ光源より出力されたレーザ光を反射して感光体ドラムに導くポリゴンミラーと、
上記ポリゴンミラーを回転させる駆動ユニットと、
上記ポリゴンミラーの回転周期と、上記クロックジェネレータより出力されるクロックの周波数の変動周期とを同期させる同期ユニットと、
を備えるレーザユニット。
【請求項２】
上記回転周期と変動周期との同期は、
上記感光体ドラムの一走査ラインに対応するポリゴンミラーの一平面に対してレーザ光を出力する時間と、周波数の変動周期とを一致させる請求項１に記載のレーザユニット。
【請求項３】
上記同期ユニットは、上記ポリゴンミラーの回転に対してレーザ光の出力を制御する請求項２に記載のレーザユニット。
【請求項４】
上記同期ユニットは、上記レーザ光の出力に対して上記駆動ユニットの回転を制御する請求項２に記載のレーザユニット。
【請求項５】
上記同期ユニットによる同期は、
さらに、周波数の変動における最大ピークのタイミングと、上記一走査ラインの始点に対応するポリゴンミラーの一平面上の開始点に照射されるレーザ光のタイミングとを一致させる請求項２に記載のレーザユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のレーザユニットを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置、及び当該画像形成装置に備えられるレーザユニットに関し、詳しくは、レーザ光を感光体ドラム上に連続的に照射して潜像を形成する画像形成装置及びレーザユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高速化、高密度化に伴い、電磁波輻射（ＥＭＩ：Electromagnetic Interference）が問題となっている。電子機器内のクロックジェネレータが単一の周波数を発生すると、その周波数や高調波での輻射が大きくなり、周辺機器や周辺回路に悪影響を及ぼすのである。ＥＭＩによる問題を解決するために、例えば特開２００５−２２３７７０号公報にて示されるように、周波数をわずかに変動させて発振することでそのピークを低く抑えるクロックジェネレータ、即ちスペクトラム拡散クロックジェネレータ（ＳＳＣＧ）が利用される。
【特許文献１】特開２００５−２２３７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、レーザ光を例えば正多角形のポリゴンミラーで反射し、感光体ドラム上に潜像を形成することで画像形成を行うものがある。このような画像形成装置において、レーザ光のオン・オフを制御するためにクロックジェネレータが利用される。
【０００４】
しかしながら、上記画像形成装置においてレーザ光の制御に上記ＳＳＣＧを利用した場合には、周波数の変動に伴ってレーザ光のオン・オフ間隔が変動し、結果としてレーザ光が感光体ドラム上に各ドットを形成する時間に差異が生じる。そして、レーザ光は感光体ドラム上を走査方向に高速かつ連続的に照射されるため、レーザ光のオン・オフ間隔の変動により感光体ドラム上の潜像を形成する各ドットの形状（大きさ）が異なってしまうという問題が生じる。
【０００５】
よって、画像形成装置においては、より美しい画像を出力するために上記ＳＳＣＧの利用を避けており、上記ＥＭＩ問題が残存する状況にある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、ＳＳＣＧ利用時に周波数変動の影響を受けないレーザユニット及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち本発明におけるレーザユニットにおいては、所定の周期で周波数を変動させながらクロックを出力するクロックジェネレータと、クロックジェネレータより出力されたクロックに基づいてレーザ光を出力するレーザ光源と、レーザ光源より出力されたレーザ光を反射して感光体ドラムに導くポリゴンミラーと、ポリゴンミラーを回転させる駆動ユニットと、ポリゴンミラーの回転周期とクロックジェネレータより出力されるクロックの周波数の変動周期とを同期させる同期ユニットとを備える。
【０００８】
この構成では、ポリゴンミラーの回転周期と、ＳＳＣＧより出力されるクロックの周波数の変動周期Ｔとを同期させているため、感光体ドラムの周方向の位置に生成される各ドットの大きさを一定とすることができ、結果として良好な出力画像を得ることができる。また、周方向のドットの大きさが一定となるため、周波数変動にあわせたレンズの設計が可能となる。
【０００９】
回転周期と変動周期との同期は、感光体ドラムの一走査ラインに対応するポリゴンミラーの一平面に対してレーザ光を出力する時間と、周波数の変動周期とを一致させる構成とすることができる。
【００１０】
また、同期ユニットは、ポリゴンミラーの回転に対してレーザ光の出力を制御する構成や、レーザ光の出力に対して駆動ユニットの回転を制御する構成としてもよい。
【００１１】
また、同期ユニットによる同期を、上記に加えてさらに、周波数の変動における最大ピークのタイミングと、一走査ラインの始点に対応するポリゴンミラーの一平面上の開始点に照射されるレーザ光のタイミングとを一致させた構成がある。
【００１２】
この構成では、走査方向について潜像の両端におけるドットの大きさを、潜像の中心におけるドットの大きさに比して小さくすることが可能となっている。これにより、レンズによるドットサイズの誤差補正の度合いを小さくすることが可能となり、レンズの設計上及び製作費用上、有利になるという効果を有する。
【００１３】
また、このようなレーザユニットを有する画像形成装置も提供する。
【発明の効果】
【００１４】
ポリゴンミラーの回転周期と、ＳＳＣＧより出力されるクロックの周波数の変動周期Ｔとを同期させているため、感光体ドラムの周方向の位置に生成される各ドットの大きさを一定とすることができ、結果として良好な出力画像を得ることができる。また、感光体ドラムにおける周方向のドットの大きさが一定となるため、周波数変動にあわせたレンズの設計が可能となる。
【００１５】
走査方向について潜像の両端におけるドットの大きさを、潜像の中心におけるドットの大きさに比して小さくすることが可能となっている。これにより、レンズによるドットサイズの誤差補正の度合いを小さくすることが可能となり、レンズの設計上及び製作費用上、有利になるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１７】
図１は、画像形成装置１０１の概略模式図である。ただし、本発明に直接には関係しない各部の詳細は省略している。上記画像形成装置１０１は、具体的にはデジタル複写機やプリンタが該当し、ここではカラープリンタを例にとって説明する。
【００１８】
まず、画像形成装置１０１における画像形成処理について説明する。画像形成装置１０１に電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着装置１０８における加熱ローラ１０８ａの温度がセンシングされる。各種初期化が完了し、加熱ローラ１０８ａの温度が所定値以上に上昇することで、画像形成装置１０１における画像形成処理が可能になる。
【００１９】
このような状態で、図示しないコンピュータ等から画像データが入力されると、まず、帯電ローラ１０９によって、感光体ドラム１０２が帯電される。感光体ドラム１０２が帯電されると、上記画像データに基づいて、レーザユニット１０４が感光体ドラム１０２上に潜像を形成する。なお、レーザユニット１０４の位置に応じて、反射ミラー１１０によりレーザが屈曲される。
【００２０】
上記レーザユニット１０４により、感光体ドラム１０２上に潜像が形成されると、回転ドラム型現像器（ロータリー現像器）１０３が、図１に対して垂直方向に構成される回転軸１０３ａを中心として周方向１０３ｂに回転させられ、対応する色のトナーが格納された現像ユニット１１１が感光体ドラム１０２の対向位置に配置される。この状態で、感光体ドラム１０２上の潜像が、現像ユニットが格納するトナーにより現像され、中間転写ベルト１０７に転写される。なお、回転ドラム型現像器１０３は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各トナーをそれぞれ格納する４つの現像ユニット１１１（Ｙ）、(Ｃ)、(Ｍ)、(Ｋ)を有している。４つの現像ユニット１１１は、トナー供給時の開口ユニットの位置が異なる点以外は、ほぼ同様の構成を有している。上記中間転写ベルト１０７への転写を上記各色毎に繰り返すことにより、当該中間転写ベルト上にフルカラー画像が形成される。
【００２１】
一方で、給紙部１１４を介して給紙カセット１１３より取り出された用紙は、搬送路１１５よりレジストローラ対１１６に搬送される。その後、用紙はレジストローラ対１１６より中間転写ベルト１０７に、中間転写ベルト１０７上の現像画像にタイミングを合わせて搬送され、二次転写ローラ１１７に案内される。
【００２２】
二次転写ローラ１１７は、中間転写ベルト１０７に当接して構成されており、二次転写ローラ１１７に印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト１０７上に形成された現像画像が用紙に転写される。
【００２３】
現像画像が転写された用紙は搬送路１１８を介して定着装置１０８に案内され、現像画像は、加熱ローラ１０８ａ及び加圧ローラ１０８ｂによって用紙に定着される。この後、用紙は、排出部１１９に排出される。
【００２４】
以上が、画像形成装置１０１の画像形成における主な処理である。
【００２５】
続いて、レーザユニット１０４による上記潜像の形成処理について詳しく説明する。上記レーザユニット１０４は、図２に示すように、レーザ光源２０１、ポリゴンミラー２０２、レンズ２０３、ポリゴンミラー駆動用モータ２０４、基準ミラー２０５、基準センサー２０６、制御手段２０７が備えられている。
【００２６】
また、レーザユニット１０４は、外部より、所定の周期で周波数を変動させながらクロックを出力するクロックジェネレータ即ちＳＳＣＧ２０８からの、ＳＳＣＧクロックを用いて生成したビデオ信号を入力している。当該ＳＳＣＧが出力するクロックの一例を図３に示す。当該ＳＳＣＧは、出力するクロックの周波数ｆを、最大ピーク３０１、３０２に対応する最大値ｆｍａｘと、最小ピーク３０３〜３０５に対応する最小値ｆｍｉｎとの間で周期的に変動させており、周波数の変動の周期はＴである。
【００２７】
さて、このような構成で、まず上記ＳＳＣＧ２０８から入力されるクロックの周波数の変動周期Ｔと、上記ポリゴンミラー２０２の回転周期ＰＴとを同期させる第一の同期処理が行われる。当該第一の同期処理は以下のように行われる。
【００２８】
即ち、制御手段２０７は、上記ポリゴンミラー駆動用モータ２０４を動作させることで、当該ポリゴンミラー駆動用モータ２０４と軸を共通にするポリゴンミラー２０２を、当該軸を中心として走査方向２１３に回転させる（図４：Ｓ４０１）。
【００２９】
ここで、上記ＳＳＣＧ２０８における周波数ｆの変動周期Ｔが固定である場合には、制御手段２０７を構成する同期ユニット２０９は、ポリゴンミラー２０２の回転周期ＰＴと変動周期Ｔとの同期処理（図４：Ｓ４０１'）を行う。つまり、ポリゴンミラー駆動用モータ２０４の回転周期と、ＳＳＣＧ２０８の変動周期Ｔとを同期するよう、ポリゴンミラー駆動用モータ２０４を制御する。ここでいう回転周期と変動周期との同期とは、図３のイメージ３０７に示すように、周波数の変動周期Ｔとポリゴンミラーの一平面に対してレーザ光が出力される時間とを一致させることを言う。具体的には、ポリゴンミラー２０２がｎ面体である場合には、ポリゴンミラー２０２の回転周期ＰＴをｎ×Ｔに制御する。
【００３０】
次に、同期ユニット２０９は、レーザ光の出力タイミングと、周波数ｆとの同期処理である第二の同期処理を行う。当該第二の同期処理は以下のように行われる。
【００３１】
即ち、同期ユニット２０９は、レーザ光源２０１に上記ＳＳＣＧ２０８からのクロックを入力し、当該クロックにあわせてレーザ光を出力させる（図４：Ｓ４０２）。なお、同期処理時には、レーザ光は常時オンとする。
【００３２】
レーザ光源２０１より出力されたレーザ光は、正多角形を有するポリゴンミラー２０２の所定の一平面２１４上で反射され、レンズ２０３を介して感光体ドラム１０２上の始点２１０から中間点２１１を経て終点２１２までを走査方向２１３に走査する。当該走査はポリゴンミラー２０２の回転により連続的に行われ、当該ポリゴンミラー２０２を構成する各平面が１つの走査ラインを構成する。ところで、常時オンとされたレーザ光は、一走査ラインの走査の開始直前に、走査ライン上の上記始点２１０よりわずかに走査方向２１３とは逆側の光路上に配置された基準ミラー２０５により反射され、基準光として基準センサー２０６に入力される（図４：Ｓ４０３）。基準センサーに入力されたレーザ光は、電気信号に変換されて直ちに同期ユニット２０９に入力される。そして、当該電気信号を入力された同期ユニット２０９は、ＳＳＣＧ２０８にリセット信号を送信することで、ＳＳＣＧ２０８の出力するクロックがリセットされる（図４：Ｓ４０３）。ここで言うリセットとは、クロックの周波数ｆを最大ピークに対応するｆｍａｘとして再度周期Ｔで出力開始することである。つまり、リセット直後には、クロックの周波数ｆが最大ピークに対応するｆｍａｘで出力される。
【００３３】
上記第二の同期処理により、周波数ｆの変動における最大ピークｆｍａｘのタイミングｔ１において、一走査ラインの始点２１０に対応するポリゴンミラー２０２の一平面状の潜像開始点３０６にレーザ光が照射され、即ちタイミングｔ１と潜像開始点３０６にレーザ光が照射されるタイミングとが一致する。なお、図３に示すポリゴンミラーのイメージ３０７は、理解に供するため図２に示すポリゴンミラー２０２を下方（紙面逆方向）から見たものであり、回転方向が逆に示されている。
【００３４】
なお、上記第一の同期処理は、上記ＳＳＣＧ２０８における周波数の変動周期Ｔが同期ユニットから制御可能であれば、ＳＳＣＧ２０８の変動周期Ｔを変更しても良い。つまり、上記回転周期ＰＴと変動周期Ｔとの同期処理（図４：Ｓ４０１'）に代えて、上記同期処理におけるリセット（図４：Ｓ４０４）時に、ポリゴンミラー駆動用モータ２０４の回転周期に基づいて、ＳＳＣＧ２０８が出力すべきクロックの変動周期Ｔを変更する命令を同時に送信するのである。
【００３５】
以上の処理により、ポリゴンミラー２０２の回転周期ＰＴと、ＳＳＣＧ２０８より出力されるクロックの周波数の変動周期Ｔとが同期される。
【００３６】
上記第二の同期処理は、一走査ライン毎に行われても良いし、ポリゴンミラー駆動用モータ２０４の駆動開始時にのみ行っても良い。一走査ライン毎に行う場合には、レーザ光が常時オンされるのではなく、基準ミラー２０５近傍と予測される時のみオンとし、ポリゴンミラー２０２の反射面が感光体ドラム１０２に対応する際には入力された画像データに基づいてオン・オフが制御される。
【００３７】
また、上記第二の同期処理においては、ポリゴンミラー２０２の回転に対してレーザ光源２０１の出力タイミングを制御することで同期処理を行っている。ただし、このような処理に限定する必要はなく、同期ユニットは、レーザ光源２０１の出力に対してポリゴンミラー駆動用モータ２０４を制御することで同期してもよい。つまり、レーザ光の出力に対して、ポリゴンミラー２０２の回転速度を徐々に高速化・低速化することで同期し、同期後に定速とするのである。
【００３８】
さて、上記同期処理が完了すると、レーザユニット１０４を用いて感光体ドラム１０２に潜像を生成することが可能となる。当該潜像の生成は以下のように行われる。即ち、レーザユニット１０４の制御手段２０７が、図示しないインターフェイスより画像データを受信すると、当該画像データを構成する一ライン分のデータがレーザ光源２０１に送信され、一ライン分のデータと、上記ＳＳＣＧ２０８からのクロック（ビデオ信号）に基づいて、レーザ光源２０１がレーザ光の出力をオン・オフする。この際、一ライン分のデータのうち、当該ラインの先頭ドットに対応するデータは、レーザ光と、上記ポリゴンミラー２０２の一平面（例えば図２の平面２１４）上の潜像開始点３０６とが一致するタイミングで出力される。このタイミングにおいては、上記同期処理により、周波数ｆはｆｍａｘの値である。
【００３９】
出力されたレーザ光は、回転するポリゴンミラー２０２の上記潜像開始点３０６にて反射し、レンズ２０３を介して始点２１０に到達することで感光体ドラム１０２に１ドット分の潜像を生成する。
【００４０】
上記先頭ドットに連続するドットを形成する各レーザ光は、ポリゴンミラー２０２の回転にて反射角が徐々に拡大し、即ち、一ライン分のデータの先頭部から終端部が走査方向２１３、即ち始点２１０から中間点２１１を介して終点２１２に潜像を形成する。当然、レーザ光がオフの場合にはそのドットについては潜像を形成しない。そして、図５に示すように、一ライン分のデータが潜像を形成する際に、変動周期Ｔに応じて周波数ｆがｆｍａｘ５０１→ｆｍｉｎ５０２→ｆｍａｘ５０３と変動するため、レーザ光の照射時間が変化し、即ち各ドットの大きさが小ドット５０４→大ドット５０５→小ドット５０６と変化する。なお、実際に潜像として形成されるドットの大きさは、レーザ光が、レンズ２０３にて光学的に処理（補正）されるため、サイズの誤差を縮小することができる。当該レンズ２０３は、例えば上記ドットの大きさの誤差を補正する機能を備えている。
【００４１】
上記一ライン分のデータに対応する走査が終了すると、感光体ドラム１０２が一ドット分、中心軸１０３ａを軸として周方向２１６に回転する（ただし、実際にはこれらは高速で動作するため、感光体ドラム１０２は常に回転している状態である）。そして、続く一ライン分のデータについても、レーザ光源２０１を介して上記一平面２１４に隣接して連続する平面２１５にて反射され、潜像が形成される。この際にも、先頭ドットに対応するデータは、レーザ光と、上記ポリゴンミラー２０２の平面２１５上の開始点とが一致するタイミングで出力されるため、感光体ドラム１０２の周方向２１６における周波数は同一となり、すなわちドットの大きさが同一となる。
【００４２】
以上の処理が、画像データの全ラインについて繰り返され、画像データの潜像の形成が完了する。以後、潜像に基づいてトナーが用紙に画像として定着されるまでの処理は上述したとおりである。
【００４３】
以上のように、単にＳＳＣＧを利用するのみの場合には、感光体ドラムの周方向には様々な大きさのドットが生成されるが、本願におけるレーザユニットでは、ポリゴンミラーの回転周期ＰＴと、ＳＳＣＧより出力されるクロックの周波数の変動周期Ｔとを同期させているため、感光体ドラム１０２の周方向２１６の位置に生成される各ドットの大きさを一定とすることができ、結果として良好な出力画像を得ることができる。また、周方向のドットの大きさが一定となるため、周波数変動にあわせたレンズ２０３の設計が可能となる。
【００４４】
また、ポリゴンミラーを利用したレーザユニットでは、ポリゴンの反射面から潜像を生成する感光体ドラムまでの距離２１７と距離２１８とを比較すると、走査方向における潜像の両端までの距離２１７が潜像の中心までの距離２１８に比して長くなる。これにより、中心に比べて、潜像の両端に行くほどレーザ光の移動速度が速くなり、つまり、潜像の両端におけるドットの大きさが、潜像の中心におけるドットの大きさより大きくなるという、ドット太り問題があった。そして、レンズ２０３により光学的に補正することで当該問題を回避していた。
【００４５】
これに対して、本願では、周波数の変動における最大ピークのタイミングと、一走査ラインの始点に対応するポリゴンミラーの一平面上の開始点に照射されるレーザ光のタイミングとを一致さている。このため、走査方向について、潜像の両端におけるドットの大きさを、潜像の中心におけるドットの大きさに比して小さくすることが可能となっている。これは、レンズ２０３に依存することなく端部におけるドット太り問題を解決できる可能性を示唆し、少なくともドットの太りの誤差を小さくすることが可能である。
【００４６】
つまり、走査方向のドットサイズの誤差は、ポリゴンミラー２０２の回転速度と、変動周期ＰＴと、周波数ｆの変動幅ｆｐｐ（ピークトゥピーク）とを調節することにより変更可能である。したがって、周波数ｆの変動幅ｆｐｐを、端部のドットサイズがドット太りと相殺できるように調節することで、レンズ２０３を介することなく、あるいはレンズ２０３の誤差の補正度合いが小さくても、ドット太り問題を解決することが可能になる。なお、周波数ｆの変動幅ｆｐｐを大きくすればドットサイズの誤差は大きくなる。上記相殺により、レンズ２０３によるドットサイズの補正が不要か又は補正度合いを小さくすることが可能となり、レンズ２０３の設計上及び製作費用上、有利になるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係るレーザユニット及び画像形成装置は、ＳＳＣＧ利用時に周波数変動の影響を受けないため、ＥＭＩ問題の解決に寄与するレーザユニット及び画像形成装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略模式図。
【図２】レーザユニットの構成を示す概略図。
【図３】周波数の変動周期とポリゴンミラーの面との関係を示す図。
【図４】同期処理を示すフローチャート。
【図５】周波数の変動周期と周方向のドットサイズとの関係を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１０１  画像形成装置
１０２  感光体ドラム
１０３  回転ドラム型現像器
１０３ａ  中心軸
１０３ｂ  周方向
１０４  レーザユニット
１０５  トナー収容部段
１０６  トナー供給ユニット
１０７  中間転写ベルト
１０８  定着装置
１０９  帯電ローラ
１１０  反射ミラー
１１１  現像ユニット
１１３  給紙カセット
１１４  給紙部
１１５  搬送路
１１６  レジストローラ対
１１７  二次転写ローラ
２０１  レーザ光源
２０２  ポリゴンミラー
２０３  レンズ
２０４  ポリゴンミラー駆動用モータ
２０５  基準ミラー
２０６  基準センサー
２０７  制御手段
２０８  ＳＳＣＧ（スペクトラム拡散クロックジェネレータ）
２０９  同期ユニット
２１０  始点
２１１  中間点
２１２  終点
２１３  走査方向
２１４  一平面
２１６  周方向
【図１】
2007183459.tif 000003
【図２】
2007183459.tif 000004
【図３】
2007183459.tif 000005
【図４】
2007183459.tif 000006
【図５】
2007183459.tif 000007