(57)【要約】【課題】  ポリゴンモータを駆動するクロック信号にノイズが混入することを防止し、ポリゴンモータの誤動作を防止する。【解決手段】  走査線ごとの画像信号光である第１信号光を出力する第１レーザ光源１２と、第１信号光を導光する第１光ファイバと、クロック信号に対応するクロック信号光である第２信号光を出力する第２レーザ光源１１と、クロック信号光を導光する第２光ファイバと、画像形成領域外の所定位置において走査レーザ光を走査同期信号光である第３信号光として入射させる第３光ファイバとを備え、第２光ファイバの出力を光電変換してポリゴンミラー２５を駆動し、第１光ファイバの出力をポリゴンミラー２５に入射させて画像信号光を走査し、第３光ファイバの出力を光電変換して走査同期信号を生成し、走査線ごとの画像信号に走査同期信号を重畳する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号で変調されたレーザ光をポリゴンミラーにより走査して感光体上に画像を形成する画像形成装置において、
走査線ごとの画像信号光である第１信号光を出力する第１レーザ光源と、
前記第１信号光を導光する第１光ファイバと、
前記クロック信号に対応するクロック信号光である第２信号光を出力する第２レーザ光源と、
前記クロック信号光を導光する第２光ファイバと、
画像形成領域外の所定位置において当該走査レーザ光を走査同期信号光である第３信号光として入射させる第３光ファイバとを備え、
前記第２光ファイバの出力を光電変換して前記ポリゴンミラーを駆動し、
前記第１光ファイバの出力を前記ポリゴンミラーに入射させて前記画像信号光を走査し、
前記第３光ファイバの出力を光電変換して走査同期信号を生成し、
前記走査線ごとの画像信号に前記走査同期信号を重畳することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１及び第２レーザ光源を備えるビデオコントローラと、
前記ポリゴンミラーを備える光走査装置とを備え、
前記第１、第２及び第３光ファイバは、前記ビデオコントローラと前記光走査装置との間で光通信を行う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】
前記第３光ファイバ中を導光される第３信号光の波長を変換する波長変換器をさらに備え、
前記第１、第２及び第３光ファイバ中をそれぞれ導光される第１、第２及び第３信号光の波長は、互いに異な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】
前記ビデオコントローラは、第１及び第２信号光を合波して前記光走査装置に向けて導光するとともに、前記光走査装置からの第３信号光を入射させ出射させるビデオコントローラ側合分波器を備え、
前記光走査装置は、第１及び第２信号光を分波して出力するとともに、当該波長変換後の前記第３信号光を入射させ出射させる光走査装置側合分波器を備え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５】
前記第１信号光の波長は、前記感光体の分光感度に適した波長であ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザなどの露光用光源からの光信号を光ファイバで光走査装置に伝送して感光体に照射する方式のレーザービームプリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機及びレーザープリンタなどの画像形成装置において、この画像形成装置の筐体内には、感光体、レーザー発信器、ポリゴンミラー、レーザ駆動装置、感光体への光走査を行うための光走査装置や電子写真プロセスに必要な現像装置、熱定着装置、用紙を搬送するための搬送装置や給紙装置、及びこれらの装置の制御や、外部の周辺機器（パーソナルコンピュータなど）から来るドキュメントの情報の処理を行うビデオコントローラなど、多種多様な装置が収められる。他のオフィス機器と同様に装置のコンパクト化を図って筐体の大きさは制限され、これらの装置は互いに近接して配置することが出来ず、各装置と制御装置の通信に必要なケーブル長はどうしても長くなってしまう。
【０００３】
ケーブルを伝送される電気信号は多くの情報を伝達するために信号自体の基本周波数が高いばかりでなく多くはデジタル信号であるためこの信号には更に多くの高周波数成分が含まれるのでケーブルが長い時、これから強い電波が放出され、他のオフィス機器または自機を誤動作させる原因となる。また、長いケーブルでは伝送される信号の波形の崩れを引き起こし、場合によると受信側のでは信号を誤って検出し、誤動作の原因となる。また、電子写真方式の複写機及びプリンタにおいては帯電システム及び現像システムなどに高電圧の印加を行っているために突発的なリークが生じる場合があり、ケーブルが長いとき、このスパイクノイズを拾ってやはり装置の誤動作を引き起こす。このような問題は筐体及びケーブルに電磁的なシールドを施すことによって解決できるものであるが、シールドは装置の重量、体積を増加させ、放熱効果を悪化させるばかりではなく、メンテナンスの負荷を増加させ、装置の価格を高くするなど、別の問題を引き起こす。
【０００４】
そのため、特許文献１では、ビデオコントローラに露光光源用のレーザーダイオードとその駆動回路を設置し、レーザーダイオードから出力される光信号を光ファイバで光走査装置に伝送し、走査光学系に入力し、主走査方向の走査同期信号においても波長変換器を経由してファイバ内を双方向で伝送することでこの問題を解決している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２―１７８５５７号公報（図４、段落００２８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ポリゴンモータの制御回路においては依然としてケーブルによる伝送が行われており、特に高い周波数を使用するクロック信号でポリゴンモータを駆動する場合、ケーブルにノイズが混入する可能性があり、ポリゴンモータの誤動作を引き起こすという問題があった。また、光走査装置とビデオコントローラは互いに離れて配置されているのでケーブルの引き回しが煩雑になるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ポリゴンモータを駆動するクロック信号にノイズが混入することを防止し、ポリゴンモータの誤動作を防止することである。また、本発明の課題は、互いに離れて配置されている光走査装置とビデオコントローラとの間のケーブルの引き回しを簡潔なものにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明では、ビデオコントローラ内で生成されたポリゴンモータ駆動用クロック信号を、一旦光信号に変換し、光ファイバでポリゴンミラーを含む光走査装置まで導光し、ポリゴンミラー直近で光電変換し元の電気信号に戻し、この電気信号としてのクロック信号でポリゴンモータを駆動する。これにより、クロック信号へのノイズ混入が抑制される。
【０００９】
具体的には、上述した課題を解決するための第１の手段は、画像信号で変調されたレーザ光をポリゴンミラーにより走査して感光体上に画像を形成する画像形成装置において、走査線ごとの画像信号光である第１信号光を出力する第１レーザ光源と、第１信号光を導光する第１光ファイバと、クロック信号に対応するクロック信号光である第２信号光を出力する第２レーザ光源と、クロック信号光を導光する第２光ファイバと、画像形成領域外の所定位置において当該走査レーザ光を走査同期信号光である第３信号光として入射させる第３光ファイバとを備え、第２光ファイバの出力を光電変換してポリゴンミラーを駆動し、第１光ファイバの出力をポリゴンミラーに入射させて画像信号光を走査し、第３光ファイバの出力を光電変換して走査同期信号を生成し、走査線ごとの画像信号に走査同期信号を重畳することである。
【００１０】
これにより、画像信号光、クロック信号光、走査同期信号光を光ファイバで送ることができ、これらの信号の耐ノイズ性が高まる。
【００１１】
第２手段は、第１手段において、第１及び第２レーザ光源を備えるビデオコントローラと、ポリゴンミラーを備える光走査装置とを備え、第１、第２及び第３光ファイバは、前記ビデオコントローラと前記光走査装置との間で光通信を行うことである。
【００１２】
これにより、ビデオコントローラと光走査装置の間に電気ケーブルを引き回すことなく、画像信号光、クロック信号光、走査同期信号光の３つの信号を光ファイバにより送信することができる。
【００１３】
第３手段は、第１手段において、第３光ファイバ中を導光される第３信号光の波長を変換する波長変換器をさらに備え、第１、第２及び第３光ファイバ中をそれぞれ導光される第１、第２及び第３信号光の波長は、互いに異なることである。
【００１４】
これにより、画像信号光、クロック信号光、走査同期信号光が混信することなく光ファイバ中を導光される。
【００１５】
第４手段は、第２手段において、前記ビデオコントローラは、第１及び第２信号光を合波してポリゴンミラーに向けて導光するとともに、第３信号光を入射させ出射させるビデオコントローラ側合分波器を備え、前記光走査装置は、第１及び第２信号光を分波して出力するとともに、当該波長変換後の第３信号光を入射させ出射させる光光走査装置側合分波器を備えることである。
【００１６】
これにより、ビデオコントローラと光走査装置とを１本の光ファイバで接続し、画像信号光、クロック信号光、走査同期信号光の３つの信号を送信することができる。
【００１７】
第５手段は、第１手段において、第１信号光の波長は、感光体の分光感度に適した波長であることである。
【００１８】
これにより、小出力のレーザ光で静電潜像を形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光走査装置とビデオコントローラを、１本の光ファイバで制御信号の双方向通信を纏めることが可能となり、高周波のデジタル信号をケーブルで伝送するときに生じるノイズ混入による誤動作を防止することができる。また、画像形成装置の筐体に光走査装置とビデオコントローラを配置する時も、電源ライン以外の信号線は全て光通信にて行われるため、線材の這い回しが簡潔なものとなり、組み立て性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の画像形成装置の実施の形態について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等に特定的な記載があっても、本発明の範囲をそれに限定する趣旨ではない。
【００２１】
本実施形態の画像形成装置は、図１に示すビデオコントローラ１と光走査装置２、及び図４に例示する画像形成装置本体からなる。
【００２２】
図１に示すビデオコントローラ１は、走査線ごとの画像信号光である第１信号光を出力する第１レーザ光源１２を含む。ここに、第１信号光を導光する第１光ファイバは、光ファイバＦ１０１と、光ファイバＦ１５０と、光ファイバＦ２０１とからなる。また、ビデオコントローラ１は、クロック信号に対応するクロック信号光である第２信号光を出力する第２レーザ光源１１を含む。ここに、クロック信号光を導光する第２光ファイバは、光ファイバＦ１０２と、光ファイバＦ１５０と、光ファイバＦ２０２とからなる。また、ビデオコントローラ１は、第１及び第２信号光を合波して光走査装置２に向けて導光するとともに、光走査装置２からの第３信号光を入射させ出射させるビデオコントローラ側合分波器１４を備える。
【００２３】
一方、光走査装置２は、画像形成領域外の所定位置において走査レーザ光を走査同期信号光である第３信号光として入射させる第３光ファイバを含む。ここに、第３光ファイバは、光ファイバＦ２０４と、光ファイバＦ２０３と、光ファイバＦ１５０と、光ファイバＦ１０３とからなる。光走査装置２では、これら第１、第２、第３光ファイバを使用して、第２光ファイバの出力を光電変換した信号によりポリゴンミラー２５を駆動し、第１光ファイバの出力をポリゴンミラー２５に入射させて画像信号光を走査するとともに、第３光ファイバの出力を光電変換して走査同期信号を生成し、走査線ごとの画像信号に走査同期信号を重畳する。さらに、光走査装置２は、第３光ファイバ中を導光される第３信号光の波長を変換する波長変換器２２をさらに備え、第１、第２及び第３光ファイバ中をそれぞれ導光される第１、第２及び第３信号光の波長λ１、λ２、λ３は、互いに異なる。この波長変換器２２は、光ファイバＦ２０４と合分波器２１の間に配置される。λ１をλ３より長く設定するときは、波長変換器２２としては、ＬｉＮｂＯ３などの非線形結晶を使用する第２高調波発生器など使用することができ、λ１をλ３より短く設定するときは、同じくＬｉＮｂＯ３などの非線形結晶を使用する光パラメトリック発振器などを使用することができる。また、光走査装置２は、第１及び第２信号光を分波して出力するとともに、第３信号光を入射させ出射させる光走査装置側合分波器２１を備える。
【００２４】
ビデオコントローラ１と光走査装置２の間は、１本の光ファイバＦ１５０により光通信で接続されている。
【００２５】
図２は、ビデオコントローラ側合分波器１４と光走査装置側合分波器２１の概念図である。
【００２６】
図２（Ａ）は、ビデオコントローラ側合分波器１４の光路図である。光ファイバＦ１０１から入射した波長λ１の画像信号光は、プリズム１４ａの斜面に設けた誘電体層で反射されプリズム１４ｂに向けて出射される。一方、光ファイバＦ１０２から入射した波長λ２のプリズム１４ａの斜面に設けた誘電体層を透過しプリズム１４ｂに向けて出射される。その理由は、誘電体の反射率を波長λ１とλ２とで異ならせているからである。このように、プリズム１４ａにより、２つのレーザ光が合波され、さらに、これらの２つの光はプリズム１４ｂも通過して、光ファイバ１５０に入射する。
【００２７】
一方、光ファイバＦ１５０から出射した波長λ３のレーザ光は、プリズム１４ｂの誘電体層で反射され光ファイバＦ１０３に入射する。その理由は、プリズム１４ｂの誘電体層は、プリズム１４ａの誘電体層とは異なり、波長λ１、λ２を通過させるが、波長λ３は反射させるからである。
【００２８】
図２（Ｂ）は、光走査装置側合分波器１４の光路図である。光ファイバＦ１５０から入射した波長λ１と波長λ２の合波レーザ光は、プリズム２１ａで分波される。ここに、プリズム２１ａは、プリズム１４ａと光学特性が同一である。波長λ２のレーザ光はプリズム２１ａを直進した後光ファイバＦ２０２に入射する。一方、波長λ１のレーザ光はプリズム２１ａの斜面で反射された後、プリズム２１ｂを通過して光ファイバＦ２０１に入射する。ここに、プリズム２１ｂは、プリズム１４ｂと光学特性が同一である。
【００２９】
一方、光ファイバＦ２０３を出射しプリズム２１ｂに入射した波長λ３のレーザ光は、プリズム２１ｂの斜面で反射され、さらに、プリズム２１ａの斜面でも反射されて光ファイバ１５０に入射する。その理由は、プリズム２１ａの誘電体層は、波長λ１、λ３の光を反射するが、波長λ２の光を通過させるからである。
【００３０】
図３には、ポリゴン２５を含む操作光学系と、感光体４０との関係を示す。光ファイバ２０１を出射した第１レーザ光源からのレーザ光は、コリメータレンズ２７により平行光とされ、図示しないシリンドリカルレンズにより、ポリゴンミラー２５の反射面に線状に集光される。これは、ポリゴンミラー２５の面倒れによって、感光体４０に結像する点像に歪が発生するのを防止するためである。図示しないシリンドリカルレンズにより集光されたレーザ光は、ポリゴン２５により角度を変えて放射状に反射され、感光体の軸方向に走査される。結像レンズ２６は、球面レンズ部とトーリックレンズ部からなり、図示しないシリンドリカルレンズと同様に感光体４０上の点像の歪を防ぐ機能を有するとともに、前記点像が感光体４０上で感光体軸方向に等速度で走査されるように補正する機能、すなわちｆθレンズとしての機能を有する。この様な補正を必要とするのは、回転多面鏡２３から感光体４までの距離は、感光体４の端部と中央部では異なるため、一定速度で回転するポリゴン２５に一定間隔でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すレーザ光を照射しても、感光体４０上での走査速度は一定にならないため、ポリゴン２５により広がったレーザ光の反射角度を絞り込んで偏向し、ミラーＭ１で反射され、感光体４０上に等間隔にレーザ光が投光される。また、レーザ光は、検出用の反射ミラーＭ２によって反射され、集光レンズ２８で集光されて光ファイバＦ２０４に入射される。
【００３１】
図４は光走査装置２及びビデオコントローラ１を含む画像形成装置の一例の概念図である。但し、ビデオコントローラ１は、図示しない。又、ここで使用できる感光体４の材料に限定はなく、従来から公知のものが使用できる。例えば、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）系感光体、有機系感光体、Ｓｅ系感光体、ＺｎＯ感光体、ＣｄＳ系感光体などの感光体を使用することができる。又、本実施形態においては、ドラム状の感光体を使用しているが、感光体の形状にも限定はなく、上記ドラム状以外の公知の形状を用いることができる。例えば、シート状、ベルト状、ウェブ状などの形状が挙げられる。
【００３２】
この様な構成のもとで、複写原稿は原稿搬送部４１により原稿読取部４２に搬送されて、この原稿読取部４２によりその複写原稿の画像が読み取られ、これとともに感光体４０の表面は帯電ユニット４３により一様に帯電させられる。次いで、原稿読取部４２によって読み取られた画像に基づくレーザ光が、レーザ走査装置２により感光体４０の表面に照射されてその画像の静電潜像が形成され、その後、現像ユニット４４によりその静電潜像にトナーを付着させトナー像が形成される。
【００３３】
更に、各種寸法の用紙に対応する複数の給紙カセット４５に収納された用紙は、それぞれの給紙ユニット４６により用紙供給経路を経由して感光体４０と転写ユニット４７との間に供給され、次いで、この転写ユニット４７により感光体４０からトナー像が用紙上に引き寄せられて転写される。その後、トナー像が転写された用紙は感光体４０から分離されて、用紙搬送経路４８を経由して定着部４９に搬送され、この定着部４９によりそのトナー像が用紙上に定着される。
【００３４】
一方、転写ユニット４７によるトナー像転写後、感光体４０の表面に残留するトナーは、クリーニングユニット５０により完全に除去される。そして、残留トナーが除去された感光体４０は、複数のＬＥＤ等で構成された不図示の除電ユニットによりその表面の残留電荷が除去され、帯電ユニット４３に至る。
【実施例１】
【００３５】
ビデオコントローラ１には、光走査装置２から伝送されてくる走査同期信号光を受信するための光センサ１６（ブロック図中の「光センサ１」）と、ビデオ信号に応じて点灯するレーザーダイオード１２（ブロック図中の「ＬＤ１」）とその駆動回路１３が配置される。さらに、クロック発生器１５に基づいて文字フォントなど画像情報の１走査線のデータに「光センサ１」からの走査同期信号を重畳して、画像信号が生成される。駆動回路１３は、この画像信号により、「ＬＤ１」を変調する。さらに、ポリゴンモータを駆動するためのクロック信号を発生するクロック発生装置１５、クロック信号に応じて点灯するレーザダイオード１１（ブロック図中の「ＬＤ２」）とその駆動回路１８、３つの光伝送を束ねる合分波器１４が配置される。なお、「ＬＤ１」の出力光の波長λ１を６７０ｎｍとした。その理由は、アモルファスシリコン感光体の感度が６００〜７００ｎｍにあるからである。また、「ＬＤ２」の出力光の波長λ２は、アモルファスシリコン感光体の分光感度域外の７７０ｎｍとして、第１信号光とのクロストークを回避した。なお、クロック信号の周波数は３．１ｋＨＺとした。
【００３６】
光走査装置２には、走査光学系２９とクロック信号光を受信する光センサ２３（ブロック図中の「光センサ２」）、波長変換器２２、合分波器２１が配置される。光走査装置２内にはポリゴンミラー２５、ドライバ（ポリゴンミラーを回転させるモータのドライバ）２４、及び集束光学系（ｆθレンズ）２６が設けられ、走査同期信号光は、画像領域外の場所に光ファイバＦ２０４を設置して走査レーザ光を導光することにより得られる。なお、光ファイバＦ２０４の光入射口には第１信号光を集光する集光レンズ２８を配置する。
【００３７】
光走査装置２の合分波器２１とビデオコントローラ１の合分波器１４を１本の光ファイバＦ１５０で接続し、光信号の双方向通信が行われる。
【００３８】
クロック発生器１５で発生したクロック信号は、「ＬＤ２」により光信号に変換され「光センサ２」によってデジタル電気信号に再変換される。再変換されたクロック信号は、ドライバ２４に入力されポリゴンモータを回転させる。
【００３９】
一方、ビデオ信号に応じて「ＬＤ１」は、駆動回路１３によって点灯し、その信号は光ファイバＦ２０１により走査光学系２９まで伝送される。伝送された光信号はポリゴンミラー２５に入射し、走査光学系２９の光源として使用する。なお、光ファイバＦ２０１から出射する第１信号光は、拡散光であるため、出射口付近にコリメータレンズ２７を配置して平行光にしてポリゴンミラー２５の反射面に入射させる。なお、すでに説明したように、ポリゴンミラー２５の反射面の倒れによる走査点のズレを補正するため、図示しないシリンドリカルレンズが配置される。また、光ファイバＦ２０４に入射した走査同期信号光は波長変換器２２まで伝送されそこで波長変換が行われる。このときの変換波長λ３を１０００ｎｍとした。この波長に対しては、アモルファスシリコン感光体も有機感光体も感度がないからであり、第１及び第２信号光とのクロストークも回避できるからである。波長変換された光信号はビデオコントローラ１の「光センサ１」に伝送され、走査レーザ光の同期タイミングを取るのに使用される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、半導体レーザなどの露光用ビデオコントローラ１光源からの光信号を光ファイバで光走査装置に伝送して感光体に照射する方式のレーザービームプリンタなどの画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ビデオコントローラ及び光走査装置のブロック図である。
【図２】合分波器の光路図である。
【図３】光走査装置の斜視図である。
【図４】画像形成装置の一例の正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ビデオコントローラ
２  光走査装置
１１  第２レーザ光源（ＬＤ２）
１２  第１レーザ光源（ＬＤ１）
１３、１８  駆動回路
１４、２１  合分波器
１５  クロック発生器
１６  光センサ１
２２  波長変換器
２３  光センサ２
２４  ドライバ
２５  ポリゴンミラー
２６  ｆθレンズ
２７  コリメータレンズ
２８  集光レンズ
４０  感光体
Ｆ１０１、Ｆ１５０、Ｆ２０１  第１光ファイバ
Ｆ１０２、Ｆ１５０、Ｆ２０２  第２光ファイバ
Ｆ１０３、Ｆ１５０，Ｆ２０３、Ｆ２０４  第３光ファイバ
【図１】
2007086551.tif 000003
【図２】
2007086551.tif 000004
【図３】
2007086551.tif 000005
【図４】
2007086551.tif 000006