JP5150523B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のレーザ発光部から発射される各レーザ光を各色別の感光体に照射してカラー画像形成を行うマルチビーム方式の画像形成装置に関し、特に、各色別の感光体に対して走査されるレーザ光の書出タイミングを調整する技術に関する。

プリンタ等の画像形成装置において、厚紙への印刷、OHP用紙への印刷、高光沢印刷を行う場合は、定着による熱量を通常画像出力時よりも多くする必要があるため、一般的には、定着の温度を上げるか又は定着時間を延ばすことで、必要な定着熱量を確保している。しかし、定着の温度を上げると温度安定に時間を要する、消費電力の増大、耐熱性対策が必要等の課題が多いため、用紙搬送の速度を下げて定着時間を延ばす手段が用いられることが多い。

この場合、例えば、特許文献１に示されるように、露光のためのレーザ照射時に、回転多面体の回転数やレーザ光量を変えずに、回転多面体の使用面を一定回数毎に1回としつつ、感光体回転速度や用紙搬送速度を遅くして、用紙が定着部を通過する時間を長くする技術が提案されている。この方式では、同期センサから出力される主走査書出基準信号をカウントして、上記一定回数毎の主走査書出基準信号に従ってレーザ光を照射する。これによれば、レーザの走査速度と光量を変えなくて済むため、感光体回転速度や用紙搬送速度を遅くしても、画質に及ぶ影響が少ない。

ところが、この方式を、各色毎の画像形成についてそれぞれ複数のレーザ光を用いて行うマルチビーム方式に適応した場合、１つの反射面に照射されて感光体表面で走査される走査線が副走査方向にレーザ光の本数分となるため、上記方式で画像調整を行う場合、ビーム本数単位で画像書き出しタイミングを異ならせることになり、高精度に色ずれを補正できない。

そこで、この場合における高精度な色ずれ補正を確保するための技術として、下記特許文献２に示されるように、回転多面体を各色のレーザ走査ユニット毎に設け、各レーザ走査ユニットの回転多面体同士の相対的な回転角度の位相を制御する技術が提案されている。

特公平８−１３０８４号公報 特許公報第２６０９６２６号

上記特許文献２に示される技術を、特許文献１に示される技術に適用する場合、先に主走査書出基準信号に従ってレーザ光の照射を行った後、直後に出力される主走査書出基準信号を当該一定回数分だけ無視し、当該一定回数分無視後の主走査書出基準信号に従ってレーザ光を照射する制御を行いつつ、各色毎のレーザ走査ユニットの主走査書出基準信号の相対的な時間差に基づいて、各レーザ走査ユニットの回転多面体の回転角度の位相制御を行うことになる。しかしながら、当該位相制御を行うとき、レーザ光の照射を行わない主走査書出基準信号（無視すべき主走査書出基準信号）に基づいて、各色毎のレーザ走査ユニットの主走査書出基準信号の相対的な時間差が算出され、この時間差に基づいて各レーザ走査ユニットの回転多面体の回転角度の位相制御が行われてしまうと、各色の画像形成ユニットで形成される画像の重ね合わせ時に色ずれが発生してしまう。

これを回避するためには、各色のレーザ走査ユニット同士の間での位相差の設定値を複数通り管理すると共に、各色のレーザ走査ユニットについて、レーザ光を照射させる主走査書出基準信号と照射させない主走査書出基準信号とを正確に判別し、さらに、当該判別により得たレーザ光を照射させる主走査書出基準信号を用いて各色レーザ走査ユニット間での回転多面体の回転角度の位相差を検出（すなわち、各色毎のレーザ走査ユニットの主走査書出基準信号の相対的な時間差を算出）する回路が必要となる。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、マルチビーム方式の画像形成装置において、画像形成に用いられる用紙種に応じて用紙搬送速度が変化する場合であっても、特別な回路を必要とせずに、上記回転多面体の回転角度の的確な位相調整を行って、高精度な色ずれ補正を可能にすることを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、感光体と、画像信号に応じたレーザ光を発光する複数のレーザ発光部と、当該各レーザ発光部から発光されるレーザ光を前記感光体の表面に走査させる複数の反射面を有する回転多面体と、当該回転多面体により走査されるレーザ光を受光して画像の書出タイミングを決定するための水平同期信号を発生する同期センサとを有する複数のレーザ走査ユニットと、
前記各回転多面体を駆動制御する回転多面体駆動制御部と、
前記各感光体を、予め定められた標準回転速度と、当該標準速度よりも遅い予め定められた第２回転速度とで駆動する感光体駆動制御部と、
前記各同期センサから出力される水平同期信号を用いて、前記感光体が前記標準速度で回転駆動されるときは前記回転多面体の全反射面に前記レーザ光を照射させる主走査書出基準信号と、前記感光体が前記第２回転速度で回転駆動されるときは当該第２回転速度に応じて定められた反射面数おきに前記レーザ光を照射させる主走査書出基準信号とを、前記各レーザ走査ユニット毎に生成する書出基準信号生成部と、
前記書出基準信号生成部によって生成された各レーザ走査ユニット毎の主走査書出基準信号を用いて、各レーザ走査ユニットでの相対的な画像書き込みタイミングの時間差を計測する時間差計測部と、
前記時間差計測部により計測された前記時間差に基づいて、前記回転多面体駆動制御部が前記各回転多面体に出力する回転多面体駆動用の制御信号の位相を調整する位相調整部と
を備えた画像形成装置である。

この発明によれば、書出基準信号生成部が、標準速度よりも遅い第２回転速度で感光体が回転駆動されるときは、当該第２回転速度に応じて定められた反射面数おきにレーザ光を照射させる主走査書出基準信号を、各レーザ走査ユニットのレーザ発光部毎に生成し、時間差計測部は、当該各レーザ走査ユニット毎に生成された主走査書出基準信号を用いて、各レーザ走査ユニットでの相対的な画像書き込みタイミングの時間差を計測するので、位相調整部が回転多面体駆動用の制御信号の位相を調整するとき、従来技術に見られた問題、例えば、レーザ光照射のトリガとしない無視すべき主走査書出基準信号に基づいて算出された時間差に基づいて各レーザ走査ユニットの主走査書出基準信号の位相が調整されてしまい、各色画像の重ね合わせ時に色ずれが発生するという問題の発生を低減できる。このため、本発明によれば、マルチビーム方式の画像形成装置において、画像形成に用いられる用紙種に応じて用紙搬送速度が変化する場合であっても、特別な回路を必要とせずコスト削減を図りつつ、上記回転多面体の回転角度の的確な位相調整を行って、高精度な色ずれ補正が可能になる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記書出基準信号生成部は、前記感光体が前記標準速度で回転駆動されるときは、前記各同期センサから出力される水平同期信号自体を、前記回転多面体の全反射面に前記レーザ光を照射させる主走査書出基準信号とし、前記感光体が前記第２回転速度で回転駆動されるときは、前記各同期センサから出力される水平同期信号を、前記レーザ光を照射しない反射面数分だけ間引いて前記第２回転速度に応じた主走査書出基準信号を生成するものである。

この発明によれば、書出基準信号生成部が、感光体が標準速度で回転駆動されるときは、上記水平同期信号自体を標準速度に応じた主走査書出基準信号として用い、感光体が第２回転速度で回転駆動されるときは、上記水平同期信号から、レーザ光を照射しない反射面数分だけ間引き、当該間引き後の水平同期信号を第２回転速度に応じた主走査書出基準信号とするので、比較的簡単な処理で、標準速度及び第２回転速度に応じた主走査書出基準信号の両方を生成することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記時間差計測部は、前記複数のレーザ走査ユニットのうち、予め定められたレーザ走査ユニットの前記生成された主走査書出基準信号を基準として、前記各レーザ走査ユニットでの相対的な画像書き込みタイミングの時間差を計測するものである。

この発明によれば、時間差計測部が、複数のレーザ走査ユニットのうち、予め定められたレーザ走査ユニットの前記生成された主走査書出基準信号を基準として、前記各レーザ走査ユニットでの相対的な画像書き込みタイミングの時間差を計測するので、当該時間差計測を、時間差計測用の特別な基準信号を記憶していなくても行うことができる。

本発明によれば、マルチビーム方式の画像形成装置において、マルチビーム方式の画像形成装置において、画像形成に用いられる用紙種に応じて用紙搬送速度が変化する場合であっても、特別な回路を必要とせずに、上記回転多面体の回転角度の的確な位相調整を行って、高精度な色ずれ補正を可能にすることができる。

本発明の一実施形態に係るプリンタの概略構成を示す図である。 図１に示したレーザ走査ユニットによるレーザビーム走査を示す斜視図である。 プリンタの制御系の構成概略を示すブロック図である。 プリンタによる感光体ドラムの回転速度に応じたポリゴンミラー回転駆動用信号の位相調整処理を示すフローチャートである。 （ａ）（ｂ）は、１つの画像形成ユニットのレーザ走査ユニットについての主走査書出基準信号と、他の画像形成ユニットのレーザ走査ユニットについての主走査書出基準信号の一例を示す図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。本発明に係る画像形成装置は、複写装置、プリンタ装置及びファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置であればよいが、以下にはプリンタ装置を例にして説明する。

画像形成装置の一実施形態であるプリンタについて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。図１において、プリンタ１は、用紙貯留部１０と、画像形成部２０と、定着部３０と、排紙部４０と、用紙搬送路５０と、制御ユニット１００とを備え、用紙貯留部１０、画像形成部２０、定着部３０、用紙搬送路５０及び制御ユニット１００は、略箱形の装置本体１Ａに内装され、排紙部４０は、装置本体１Ａの頂部に設けられている。

用紙貯留部１０は、印刷処理に供する転写材の一例としての用紙Ｐを貯留し、制御ユニット１００の制御により用紙Ｐを繰り出て給紙するものである。用紙貯留部１０には、所定数（本実施形態では１つ）の用紙カセット１１が装置本体１Ａに対して挿脱自在に設けられている。用紙カセット１１の上流端（図１に示す例では用紙カセット１１の左上方）には、用紙束から用紙Ｐを１枚ずつ繰り出させるピックアップローラ１２が設けられている。このピックアップローラ１２の駆動によって用紙カセット１１から繰り出された用紙Ｐは、用紙搬送路５０に給紙されるようになっている。

画像形成部２０は、制御ユニット１００の制御によって、コンピュータ等から図略のインタフェース回路で受信した画像信号に基づき、用紙貯留部１０に貯留された用紙束から繰り出された１枚ずつの用紙Ｐに対して画像の転写処理を施すものである。インタフェース回路は、コンピュータ等の外部機器にＬＡＮ（Local Area Network）等を介して接続され、外部機器との間で種々の信号を送受信するものであり、例えば、ネットワークインタフェース（１０／１００Ｂａｓｅ−ＴＸ）等が用いられる。画像形成部２０は、トナー像を形成する各色の画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋと、この画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋで形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する転写装置２７と、定着部３０とを備えて構成されている。

画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋは、上流側（図１の紙面の右側）から下流側へ向けて順次に略水平方向に配設されたイエロー用画像形成ユニット２１Ｙ、マゼンダ用画像形成ユニット２１Ｍ、シアン用画像形成ユニット２１Ｃ及びブラック用画像形成ユニット２１Ｋの順に配設されている。さらに、画像形成部２０は、これら各画像形成ユニットの下部位置に配設されたレーザ走査ユニット２４を備える。これら各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、同様の構成であり、装置本体１Ａ内における各機器に対して所定の相対的な位置関係で位置決めされて装着されている。

これら各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、それぞれ、感光体ドラム２２と、帯電器２３と、レーザ走査ユニット２４と、現像装置２５と、クリーニング装置２６とを備え、感光体ドラム２２は、前後方向（図１の紙面と直交する方向）に延びるドラム軸回りに回転可能に設けられ、当該感光体ドラム２２の周面に沿うように当該感光体ドラム２２の直下位置から、当該感光体ドラム２２の回転方向である反時計方向に向けて、帯電器２３、レーザ走査ユニット２４、現像装置２５及びクリーニング装置２６が配設されている。

感光体ドラム２２は、周面に静電潜像及びこの静電潜像に従ったトナー像（可視像）を形成させるものである。帯電器２３は、ドラム軸回り反時計方向に回転している感光体ドラム２２の周面に一様な電荷を形成させるものであり、例えば、周面が感光体ドラム２２の周面と当接しながら従動回転しつつ当該感光体ドラム２２へ電荷を付与する帯電ローラを備えて構成されている。現像装置２５は、感光体ドラム２２の周面にトナーを供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーを付着させ、これによって感光体ドラム２２の周面にトナー像を形成するものである。

本実施形態では、カラーに対応するために、イエロー用画像形成ユニット２１Ｙの現像装置２５には、イエロー（Ｙ）のトナーが収容され、マゼンダ用画像形成ユニット２１Ｍの現像装置２５には、マゼンダ（Ｍ）のトナーが収容され、シアン用画像形成ユニット２１Ｃの現像装置２５には、シアン（Ｃ）のトナーが収容され、そして、ブラック用画像形成ユニット２１Ｋの現像装置２５には、ブラック（Ｋ）のトナーが収容されている。現像装置２５については、後にさらに詳述する。クリーニング装置２６は、転写処理後の感光体ドラム２２の周面に残留しているトナーを取り除いてクリーニングするためのものである。このクリーニング装置２６によってクリーニングされた感光体ドラム２２の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電器２３へ向かうことになる。

露光装置２４は、画像データに基づき強弱の付与されたレーザ光を回転している感光体ドラム２２の周面に帯電器２３と現像装置２５との間において照射し、当該感光体ドラム２２の周面に静電潜像を形成するレーザ走査ユニットである。以下、露光装置２４をレーザ走査ユニット２４と称する。レーザ走査ユニット２４は、カラーに対応するために、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色にそれぞれ対応した各レーザ光を各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋにおける各感光ドラム２２に照射する。帯電した感光体ドラム２２の周面にレーザ光を照射すると、その照射された部分の電荷がレーザ光の強度に応じて消去し、これによって当該感光体ドラム２２の周面に静電潜像が形成される。画像データは、図略のインタフェース回路で受信されたコンピュータ等の外部機器からの画像信号に公知の色補正処理等の処理を施すことによって生成された現像色のイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各画像データである。

転写装置２７は、感光体ドラム２２の周面に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写するための装置であって、中間転写ベルト２７１、一次転写ローラ２７２、駆動ローラ２７３、従動ローラ２７４及び二次転写ローラ２７５を備えている。中間転写ベルト２７１は、無端状であり、一次転写ローラ２７２、駆動ローラ２７３及び従動ローラ２７４によって各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの直上位置に張架されており、駆動ローラ２７３の回転駆動力によって時計方向に回転可能となっている。一次転写ローラ２７２は、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの各感光ドラム２２に対応するようにそれぞれ設けられ、中間転写ベルト２７１を押さえ感光体ドラム２２から中間転写ベルト２７１が浮き上がるのを防止するように配置されている。二次転写ローラ２７５は、中間転写ベルト２７１の外周面において駆動ローラ２７３に対向する位置に配置されている。

駆動ローラ２７３は、接地されている。一次転写ローラ２７２は、画像領域におけるトナー像が感光体ドラム２２から中間転写ベルト２７１へ一次転写される間、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が一次転写バイアスとして印加されるようになっている。また、二次転写ローラ２７５は、中間転写ベルト２７１上のトナー像が用紙Ｐへ二次転写される間、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が二次転写バイアスとして印加されるようになっている。このように本実施形態に係るプリンタ１は、間接転写方式が採用されている。

そして、従動ローラ２７４の紙面右側には、中間転写ベルト用クリーニング装置２７６が設けられており、用紙Ｐへトナー像を転写処理した後における中間転写ベルト２７１の表面に残留しているトナーがこの中間転写ベルト用クリーニング装置２７６によって取り除かれ、これによって清浄化した中間転写ベルト２７１が感光体ドラム２２へ供給される。

定着部３０は、制御ユニット１００の制御により、上記転写処理の施された用紙Ｐのトナー像に、加熱による定着処理を施すものであり、内部に通電発熱体が装着されたヒートローラ３１と、このヒートローラ３１と対向して周面同士が対向配置された加圧ローラ３２とを備えている。転写処理後の用紙Ｐは、ローラ軸回りに時計方向に向けて駆動回転しているヒートローラ３１と、ローラ軸回りに反時計方向に向けて従動回転している加圧ローラ３２との間のニップ部を通過することによって、ヒートローラ３１からの熱を得て定着処理が施される。定着処理の施された用紙Ｐは、用紙搬送路５０によって排紙部４０へ排出される。

排紙部４０は、定着部３０で定着処理の施された用紙Ｐが排紙され、この排紙された用紙Ｐを貯留する。排紙部４０は、装置本体１Ａの頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ４１が形成されている。

用紙搬送路５０は、制御ユニット１００の制御により、用紙貯留部１０から給紙された用紙Ｐを画像形成部２０及び定着部３０を介して排紙部４０まで搬送するものである。

制御ユニット１００は、用紙貯留部１０、画像形成部２０、定着部３０及び用紙搬送路５０等に接続され、これらを当該機能に従って制御することにより、プリンタ１の各部の制御を司るものであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される種々のプログラムやその実行に必要なデータ等を予め記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵのいわゆるワーキングメモリとなるＲＡＭ（Random Access Memory）及びその周辺回路等を備えたマイクロコンピュータによって構成される。

このような構成のプリンタ１における画像形成動作について説明すると、まず、帯電器２３によって感光体ドラム２２に帯電が行われた後、レーザ走査ユニット２４によって露光が行われ、静電潜像が感光体ドラム２２の表面に形成される。この静電潜像は、現像装置２５でトナー像化され、感光体ドラム２２の表面に形成されたこのトナー像は、一次転写ローラ２７２に印加された転写バイアスによって中間転写ベルト２７１上に転写される。そして、中間転写ベルト２７１に転写されずに感光体ドラム２２に残留した残留トナーは、クリーニング装置２６によってクリーニングされ、図略の回収ボトルへ収容される。このような露光、現像及び転写の動作がイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各現像色に対して順次に行われ、中間転写ベルト２７１の表面には、各色のトナー像が重ねられ、中間転写ベルト２７１上にフルカラーのトナー像が形成される。

フルカラーのトナー像が中間転写ベルト２７１に形成されると、二次転写ローラ２７５が中間転写ベルト２７１に当接され、タイミングを合わせて用紙貯留部１０から用紙搬送路５０によって転写位置まで搬送された用紙Ｐに、二次転写ローラ２７５に印加された二次転写バイアスにより中間転写ベルト２７１に形成されたフルカラーのトナー像が転写される。そして、用紙Ｐに転写されたフルカラーのトナー像は、定着部３０による加熱及び加圧によって用紙Ｐに定着され、用紙Ｐは、排紙部４０に排出される。なお、中間転写ベルト２７１に残留したトナーは、中間転写ベルト２７１の中間転写ベルト用クリーニング装置２７６を二次転写後の中間転写ベルト２７１に当接させることによってクリーニングされ、図略の回収ボトルに収容される。

図２は、図１に示したレーザ走査ユニット２４によるレーザビーム走査を示す斜視図である。レーザ走査ユニット２４は、主走査方向に延びる走査ラインを副走査方向に並ぶ複数のレーザ光により走査するマルチビーム方式のレーザビーム走査機構からなる。各画像形成ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋにおけるレーザ走査ユニット２４の構成は同様であるため、以下には、画像形成ユニット２１Ｍを例にして説明する。

レーザ走査ユニット２４は、ポリゴンモータ２４１、ポリゴンミラー２４２、半導体レーザ２４３、コリメータレンズ２４４、f/θレンズ２４５、反射ミラー２４６、BDセンサ２４７、シリンドリカルレンズ２４８、及びプリズム２４ａ，２４ｂを備える。

ポリゴンミラー（回転多面体）２４２は、例えば10面の鏡面からなる反射面を有し、各反射面で感光体ドラム２２の表面に向けてレーザ光を反射させる。ポリゴンモータ２４１は、ポリゴンミラー２４２を図２の矢印Ａ方向に回転させる駆動力をポリゴンモータ２４１に供給する。半導体レーザ（レーザ発光部）２４３は、レーザ光を発光させるものであり、入力される画像信号に応じて後述する半導体レーザ駆動制御部１０１２によりオン／オフ変調される。半導体レーザ２４３は、３つのＬＤ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃを備える３ビームレーザ（例えば、２ＦＢ型）方式である。コリメータレンズ２４４は、ＬＤ２４３ａ〜２４３ｃから射出されたビームＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを通過させて平行光とする。ビームＬａ、Ｌｃはプリズム２４ａ，２４ｂにより光路を変更されて、ビームＬｂはそのままで反射ミラー２４６に入射する。なお、プリズム２５ａ、２５ｂに代えて平面ミラーを配置してもよい。

反射ミラー２４６により反射されたビームＬａ〜Ｌｃは、シリンドリカルレンズ２４８を通過した後、ポリゴンミラー２４２の反射面２４２ａに線像として結像する。反射ミラー２４６及びシリンドリカルレンズ２４８は、各ビームＬａ〜Ｌｃを、反射面２４２ａへの主走査方向の入射角度が、反射面２４２ａ上の一定領域内にほぼ収束して結像するように調整する。ポリゴンミラー２４２は図２の矢印Ａ方向に一定速度で回転し、反射面２４２ａによって偏向された各ビームＬａ〜Ｌｃは図２の矢印Ｂ方向に移動しながらf/θレンズ２４５に入射する。

f/θレンズ２４５は、ポリゴンミラー２４２によって偏向されたレーザ光を感光ドラム２２の軸方向に対して等速度で水平走査させる。反射ミラー２４６は、偏向されるレーザ光をビームディテクトセンサ（BDセンサ。同期センサ）２４７に導く。BDセンサ２４７は、感光ドラム２２の主走査方向（水平方向）の書出基準信号となる水平同期信号を発生させる。

f/θレンズ２４５を通過したビームＬａ〜Ｌｃは、感光体ドラム２２の表面上にビームスポットとして結像し、ポリゴンミラー２４２及び感光体ドラム２２の回転により感光体ドラム２２の被走査面を主走査方向及び副走査方向に光走査して画像情報の記録を行う。このとき、各ビームＬａ〜Ｌｃは、f/θレンズ２４５に入射する際に共に同一の点に入射し、各ビームＬａ〜Ｌｃが感光体ドラム２２の表面上では主走査方向において重なり、副走査方向においてはそれぞれ異なる箇所に分かれて入射するようになっている。これにより、各ビームＬａ〜Ｌｃは、f/θレンズ２４５を通過した後、感光体ドラム２２上の副走査方向に所定のビーム間隔をもって結像し、副走査方向に並ぶ3走査ラインを同時に走査する。すなわち、レーザ走査ユニット２４は、主走査方向に延びる走査ラインを、副走査方向に並ぶ3走査ラインで走査する。

レーザ走査ユニット２４は、感光体ドラム２２の回転速度に応じて、上記露光のためのレーザ光の照射方式を変更する。本実施形態において、プリンタ１では、感光体ドラム２２は、画像形成時に、後述するドラムモータ駆動制御部１０１３により、予め定められた標準速度（通常の印刷用紙に画像形成を行う場合の回転速度）と、当該標準速度よりも遅い予め定められた第２回転速度（厚紙、OHP用紙、高光沢印刷等の特殊紙に対して印刷を行う場合の回転速度）の2種類の速度で回転駆動される。これに対応して、レーザ走査ユニット２４では、後述する書出基準信号生成部１０３が、BDセンサ２４７から出力される水平同期信号を用いて、(1)感光体ドラム２２が上記標準速度で回転駆動されるときは、ポリゴンミラー２４２の反射面２４２ａの全てに半導体レーザ２４３からのレーザ光を照射させるための主走査書出基準信号と、(2)感光体ドラム２２が上記第２回転速度で回転駆動されるときは、当該第２回転速度に応じて定められた反射面２４２ａの数おきに半導体レーザ２４３からのレーザ光を照射させる主走査書出基準信号とを、画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの各レーザ走査ユニット２４のそれぞれについて生成する。これにより、レーザ走査ユニット２４は、露光のためのレーザ照射時に、感光体ドラム２２が標準速度で回転駆動される場合には、ポリゴンミラー２４２の反射面２４２ａの全てに半導体レーザ２４３からのレーザ光を照射させ、感光体ドラム２２が第２回転速度で回転駆動される場合であっても、ポリゴンミラー２４２の反射面２４２ａの使用面を一定面数毎に1回とすることで、感光体ドラム２２が標準速度で回転駆動される場合とポリゴンミラー２４２の回転数や半導体レーザ２４３のレーザ光量を変えない露光動作を可能にしている。

次に、プリンタ１の制御系の構成を説明する。図３はプリンタ１の制御系の構成概略を示すブロック図である。なお、以下の説明では、主に本発明に関する構成を説明する。

プリンタ１は、制御ユニット１００を備える。制御ユニット１００は、プリンタ１の全体的な動作制御を司るものである。制御ユニット１００は、画像形成制御部１０１と、書出基準信号生成部１０３と、時間差計測部１０４と、位相調整部１０５とを備える。

画像形成制御部１０１は、画像形成時に動作する各部の駆動制御を司る。画像形成制御部１０１は、各画像形成ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋの駆動制御を担当する。画像形成制御部１０１は、ポリゴンモータ駆動制御部１０１１と、半導体レーザ駆動制御部１０１２と、ドラムモータ駆動制御部１０１３とを備える。

ポリゴンモータ駆動制御部（回転多面体駆動制御部）１０１１は、クロック信号出力回路（以下、「ＣＬＫ信号出力回路」）４０１から出力されるクロック信号（以下、「ＣＬＫ信号」）に基づいてポリゴンモータ２４１が予め定められた目標回転速度となるように駆動する。ポリゴンモータ駆動制御部１０１１は、ＣＬＫ信号出力回路４０１と、移相回路４０２と、ＰＬＬ回路（Pulse-Locked loop：位相同期回路）４０３と、モータドライバ４０４と、エンコーダ４０５とを備える。

ポリゴンモータ駆動制御部１０１１によるポリゴンモータ２４１の回転数制御について説明すると、操作者からの画像形成開始要求を受けて、ポリゴンモータ駆動制御部１０１１はＣＬＫ信号出力回路４０１から予め定められた周波数で出力されるＣＬＫ信号を、移相回路４０２を介してＰＬＬ回路（Pulse-Locked loop：位相同期回路）４０３に入力させる。ＰＬＬ回路４０３は入力されたＣＬＫ信号の周波数とポリゴンモータ２４１に取り付けられたエンコーダ４０５が出力したポリゴンモータ２４１の回転周波数とを比較してその位相差を出力し、モータドライバ４０４が当該位相差を解消するように調整した駆動電流をポリゴンモータ２４１に供給し、ポリゴンモータ４０６を当該駆動電流に応じて回転駆動させ、その回転速度（単位時間当たりの回転数）を目標回転速度に収束させる。

半導体レーザ駆動制御部１０１２は、半導体レーザ２４３を駆動するドライバである。半導体レーザ駆動制御部１０１２は、ポリゴンモータ２４１の回転数が上記目標回転数に収束すると、画像読取部３のメモリに格納された画像データを、数ライン分ずつ内蔵するバッファに読み出し、半導体レーザ２４３を駆動して、当該画像データに基づいて変調される光線束を半導体レーザ２４３から射出させる。

ドラムモータ駆動制御部（感光体駆動制御部）１０１３は、画像形成時に、予め定められた標準速度（通常の印刷用紙に画像形成を行う場合の回転速度）と、当該標準速度よりも遅い予め定められた第２回転速度（厚紙、OHP用紙、高光沢印刷等の特殊紙に対して印刷を行う場合の回転速度）の2種類の速度で、ドラムモータ５００の回転駆動を制御する。

ＢＤセンサ２４７から出力される水平同期信号（BD信号）は、ポリゴンミラー２４２の回転動作と、半導体レーザ２４３による画像書出タイミングの同期を取るための同期信号として用いられる。ＢＤセンサ２４７は、ＢＤセンサ２４７がポリゴンミラー２４２によって反射されるレーザ光の光線束を受光したときに、水平同期信号としてパルス波を出力する。

ここで、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋにおける上記半導体レーザ２４３による画像データの書出タイミングの同期がとれていないと（すなわち、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋが、互いに予め定められた一定の時間差を保った書出タイミングで、半導体レーザ２４３による主走査方向走査ライン毎に画像データの書き出しを行う状態になっていないと）、重ね合わせて形成されるフルカラーのトナー像に色ずれが生じるため、画像形成制御部１０１は、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの半導体レーザ２４３による画像データの書き出しを行う前に、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ間での画像データ書き出しタイミングを同期させる（すなわち、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋが、互いに予め定められた一定の時間差を保った書出タイミングで、半導体レーザ２４３による主走査方向走査ライン毎に画像データの書き出しを行う状態にする）。

書出基準信号生成部１０３は、BDセンサ２４７から出力される水平同期信号（BD信号）を用いて、(1)感光体ドラム２２が上記標準速度で回転駆動されるときは、ポリゴンミラー２４２の反射面２４２ａの全てに半導体レーザ２４３からのレーザ光を照射させるための主走査書出基準信号と、(2)感光体ドラム２２が上記第２回転速度で回転駆動されるときは、当該第２回転速度に応じて定められた反射面２４２ａの数おきに半導体レーザ２４３からのレーザ光を照射させる主走査書出基準信号とを、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋに設けられている各レーザ走査ユニット２４毎に生成する。

時間差計測部１０４は、感光体ドラム２２が標準速度又は第２回転速度で回転駆動される場合に、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋのレーザ走査ユニット２４のそれぞれについて書出基準信号生成部１０３によって生成された上記(1)(2)の主走査書出基準信号に基づいて、各レーザ走査ユニット２４間での相対的な画像書出タイミングの時間差を計測する。

位相調整部１０５は、時間差計測部１０４により計測された上記時間差に基づいて、ポリゴンモータ駆動制御部１０１１が各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋのポリゴンモータ２４１に出力するポリゴンミラー駆動用の制御信号の位相を調整する（詳細は後述）。

次に、プリンタ１による感光体ドラム２２の回転速度に応じたポリゴンミラー回転駆動用信号の位相調整処理について説明する。図４は、プリンタ１による感光体ドラム２２の回転速度に応じたポリゴンミラー回転駆動用信号の位相調整処理を示すフローチャートである。

まず、画像形成制御部１０１が、ポリゴンモータ２４１の駆動の要否を判断する（Ｓ１）。具体的には、当該プリンタ装置が、電源立ち上げ時や、スタンバイモード（省電力待機状態）から通常動作モード（通常の画像形成動作が可能な状態）に復帰する時、コピー動作等の画像形成実行要求が行われた時等の状態となっているとき、画像形成制御部１０１が、ポリゴンモータ２４１の駆動が必要であると判断する。ここで、画像形成制御部１０１が、ポリゴンミラー２４２の駆動が必要ないと判断した場合は（Ｓ１でＮＯ）、処理はステップＳ１で待機する。

一方、画像形成制御部１０１が、ポリゴンミラー２４２の駆動が必要であると判断した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、ドラムモータ駆動制御部１０１３は、操作者から入力される画像形成に用いる用紙の指定指示に応じて、例えば、当該指定された用紙が上述した厚紙等である場合には、ドラムモータ５００を駆動制御して感光体ドラム２２を上記第２回転速度で回転させ、当該指定された用紙が上述した厚紙等以外の普通紙である場合は、ドラムモータ５００を駆動制御して感光体ドラム２２を上記標準速度で回転させる（Ｓ２）。さらに、ポリゴンモータ駆動制御部１０１１は、ポリゴンモータ２４１の回転周波数を予め定められた周波数として、ポリゴンモータ２４１を駆動させる（Ｓ３）。なお、本実施形態では、ポリゴンモータ駆動制御部１０１１によって上記周波数で駆動制御されるポリゴンモータ２４１の回転速度は、感光体ドラム２２の回転速度に拘わらず一定である。

半導体レーザ駆動制御部１０１２は、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋのそれぞれの半導体レーザ２４３を駆動し、ポリゴンミラー２４２等により、感光体ドラム２２の表面へのレーザ光照射を行う（Ｓ４）。書出基準信号生成部１０３は、当該レーザ光照射により、BDセンサ２４７から出力される水平同期信号（BD信号）を検出する（Ｓ５）。

続いて、画像形成制御部１０１は、ドラムモータ駆動制御部１０１３により感光体ドラム２２を標準速度で回転させているか、第２回転速度で回転させているかを判断する（Ｓ６）。ここで、画像形成制御部１０１が、感光体ドラム２２の回転速度が標準速度であると判断した場合（Ｓ６で「標準速度」）、書出基準信号生成部１０３は、上記Ｓ５で検出した水平同期信号を用いて、ポリゴンミラー２４２の反射面２４２ａの全てに半導体レーザ２４３からのレーザ光を照射させるための主走査書出基準信号を生成する（Ｓ１２）。すなわち、書出基準信号生成部１０３は、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＫのBDセンサ２４７から出力されるそれぞれの水平同期信号自体を、ポリゴンミラー２４２の全反射面に半導体レーザ２４３からのレーザ光を照射させる各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋについての主走査書出基準信号として、画像形成制御部１０１及び時間差計測部１０４に出力する。

一方、画像形成制御部１０１が、上記第２回転速度で感光体ドラム２２を回転させていると判断した場合（Ｓ６で「第２回転速度」）、書出基準信号生成部１０３は、上記Ｓ５で検出した水平同期信号を用いて、当該第２回転速度に応じて定められた反射面２４２ａの数おきに、半導体レーザ２４３からのレーザ光を反射面２４２ａに照射して反射させる主走査書出基準信号を生成する（Ｓ７）。すなわち、書出基準信号生成部１０３は、BDセンサ２４７から出力される水平同期信号を、半導体レーザ２４３からのレーザ光を照射させない反射面２４２ａの数だけ間引き、レーザ光を照射する反射面２４２ａに対応する水平同期信号だけ残して、第２回転速度に応じた主走査書出基準信号として画像形成制御部１０１及び時間差計測部１０４に出力する。

時間差計測部１０４は、上記Ｓ７又はＳ１２で書出基準信号生成部１０３により生成された各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋのそれぞれの主走査書出基準信号をから受け取って検出し、当該検出した主走査書出基準信号に基づいて、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋのレーザ走査ユニット２４間での画像書出タイミングの時間差を算出する（Ｓ８）。すなわち、時間差計測部１０４によって，各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋのレーザ走査ユニット２４のポリゴンミラー２４２同士の回転位相のずれ量が検出される。

そして、位相調整部１０５は、Ｓ８で算出された時間差ｔが、予め定められた一定量の回転位相のずれに対応する時間差ｔａに一致するか否か（両値の差が許容できる範囲内であれば、ここでいう「一致」とする）が判断される（Ｓ９）。

図５（ａ）（ｂ）は、感光体ドラム２２が標準速度で回転駆動されている場合における、画像形成ユニット２１Ｍのレーザ走査ユニット２４のBDセンサ２４７から時間差計測部１０４に入力された主走査書出基準信号Ｍと、画像形成ユニット２１Ｃのレーザ走査ユニット２４のBDセンサ２４７とから時間差計測部１０４に入力された主走査書出基準信号Ｃの一例を示す図である。図５（ａ）には、時間差計測部１０４によって検出された主走査書出基準信号Ｍと主走査書出基準信号Ｃとの時間差が、予め定められた一定量の回転位相のずれに対応する時間差ｔａである場合を示し、図５（ｂ）には、走査書出基準信号Ｍと主走査書出基準信号Ｃとの時間差tが時間差ｔａよりも大きな時間差ｔｂである場合を示している。

時間差計測部１０４は、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋのレーザ走査ユニット２４のうち、予め定められた画像形成ユニットを基準とし、（ここでは画像形成ユニット２１Ｍのレーザ走査ユニット２４を基準とする）、走査書出基準信号Ｍと主走査書出基準信号Ｃの間隔（時間差ｔ）を計測する。当該時間差ｔが時間差ｔａである場合には、位相調整部１０５は、画像形成ユニット２１Ｍと画像形成ユニット２１Ｃのポリゴンミラー２４２同士の回転位相のずれ量が、予め設定された一定量と一致すると判断する。一方、図５（ｂ）に示すように、位相調整部１０５は、走査書出基準信号Ｍと主走査書出基準信号Ｃの間隔が時間差ｔのように時間差ｔａとは異なる場合には、画像形成ユニット２１Ｍと画像形成ユニット２１Ｃのポリゴンミラー２４２同士の回転位相のずれ量が、予め設定された一定量に一致しないと判断する。

なお、基準とされる画像形成ユニット（画像形成ユニット２１Ｍ）に対する他の画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｋについての時間差計測及び回転位相のずれ量の一致不一致の判断は、上記基準とされる画像形成ユニット（画像形成ユニット２１Ｍ）に対する画像形成ユニット２１Ｃの場合と同様にして行われる。

また、上記時間差ｔａ又は時間差ｔに対応する回転位相のずれ量は、時間差ｔａ又は時間差ｔとこれらに対応する回転位相のずれ量との関係を、予め位相調整部１０５内のＲＯＭ等に記憶させておくことにより容易に検出できる。

Ｓ９において、位相調整部１０５が、時間差ｔが時間差ｔａに一致しないと判断した場合には（Ｓ９でＮＯ）、位相調整部１０５は、時間差ｔが時間差ｔａに一致するように、基準とされる画像形成ユニットの主走査書出基準信号に対して、時間差ｔが時間差ｔａに一致していない画像形成ユニットのポリゴンモータ２４１のポリゴンミラー駆動用の制御信号の位相を調整し、時間差ｔを時間差ｔａに一致させる（Ｓ１０）。

例えば、図５（ｂ）に示すように，画像形成ユニット２１Ｃのポリゴンミラー２４２について、基準とされる画像形成ユニット２１Ｍのポリゴンミラー２４２に対して、時間差ｔａと時間差ｔとのずれである時間差ｔｃが発生している場合、位相調整部１０５は、当該画像形成ユニット２１Ｃが、基準とされる画像形成ユニット２１Ｍに対して有する当該回転位相のずれを、時間差ｔａにするために必要な補正量を算出するための演算を実行する。例えば，この演算は，画像形成ユニット２１Ｃのポリゴンミラー２４２と、基準とされる画像形成ユニット２１Ｍのポリゴンミラー２４２の回転位相のずれ量（上記主走査書出基準信号の時間差のずれ量）と，画像形成ユニット２１Ｃのポリゴンモータ２４１と、基準とされる画像形成ユニット２１Ｍのポリゴンモータ２４１の各々の回転周波数の補正量との関係を示す補正情報に基づいて行われる。なお、当該補正情報は、位相調整部１０５内のＲＯＭなどに予め記憶される。その他、従来周知の各種の制御手法を採用することができる。

Ｓ９において上記回転位相のずれが上記時間差ｔａまで調整され、回転位相制御処理が終了すると、通常の画像形成（印字）が画像形成制御部１０１により実行される（Ｓ１１）。なお、回転位相制御処理が終了したか否かの判断は、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＫのBDセンサ２４７から出力される主走査方向書出基準信号に基づいて、位相調整部１０５が判断する。

これによれば、各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋのポリゴンミラー２４２の回転位相調整は、標準速度よりも遅い第２回転速度で感光体が回転駆動される場合には、書出基準信号生成部１０３が生成した、当該第２回転速度に応じて定められた反射面２４２ａの数おきに半導体レーザ２４３からのレーザ光を照射させるための主走査書出基準信号に基づいて行われるので、従来技術に見られた問題、例えば、レーザ光照射のトリガとしない無視すべき主走査書出基準信号に基づいて算出された時間差に基づいて各レーザ走査ユニットの主走査書出基準信号の位相が調整されてしまい、各色画像の重ね合わせ時に色ずれが発生するという問題の発生を低減できる。

なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記図１乃至図５に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態を示したものに過ぎず、本発明に係る画像形成装置を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。

１ プリンタ
２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ 画像形成ユニット
２２ 感光ドラム
２４ レーザ走査ユニット
２４１ ポリゴンモータ
２４２ ポリゴンミラー
２４２ａ 反射面
２４３ 半導体レーザ
２４６ 反射ミラー
２４７ BDセンサ
１００ 制御ユニット
１０１ 画像形成制御部
１０１１ ポリゴンモータ駆動制御部
１０１２ 半導体レーザ駆動制御部
１０１３ ドラムモータ駆動制御部
１０３ 書出基準信号生成部
１０４ 時間差計測部
１０５ 位相調整部
５００ ドラムモータ

Claims (3)

1. 感光体と、画像信号に応じたレーザ光を発光する複数のレーザ発光部と、当該各レーザ発光部から発光されるレーザ光を前記感光体の表面に走査させる複数の反射面を有する回転多面体と、当該回転多面体により走査されるレーザ光を受光して画像の書出タイミングを決定するための水平同期信号を発生する同期センサとを有する複数のレーザ走査ユニットと、
   前記各回転多面体を駆動制御する回転多面体駆動制御部と、
   前記各感光体を、予め定められた標準回転速度と、当該標準速度よりも遅い予め定められた第２回転速度とで駆動する感光体駆動制御部と、
   前記各同期センサから出力される水平同期信号を用いて、前記感光体が前記標準速度で回転駆動されるときは前記回転多面体の全反射面に前記レーザ光を照射させる主走査書出基準信号と、前記感光体が前記第２回転速度で回転駆動されるときは当該第２回転速度に応じて定められた反射面数おきに前記レーザ光を照射させる主走査書出基準信号とを、前記各レーザ走査ユニット毎に生成する書出基準信号生成部と、
   前記書出基準信号生成部によって生成された各レーザ走査ユニット毎の主走査書出基準信号を用いて、各レーザ走査ユニットでの相対的な画像書き込みタイミングの時間差を計測する時間差計測部と、
   前記時間差計測部により計測された前記時間差に基づいて、前記回転多面体駆動制御部が前記各回転多面体に出力する回転多面体駆動用の制御信号の位相を調整する位相調整部と
   を備えた画像形成装置。
2. 前記書出基準信号生成部は、前記感光体が前記標準速度で回転駆動されるときは、前記各同期センサから出力される水平同期信号自体を、前記回転多面体の全反射面に前記レーザ光を照射させる主走査書出基準信号とし、前記感光体が前記第２回転速度で回転駆動されるときは、前記各同期センサから出力される水平同期信号を、前記レーザ光を照射しない反射面数分だけ間引いて前記第２回転速度に応じた主走査書出基準信号を生成する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記時間差計測部は、前記複数のレーザ走査ユニットのうち、予め定められたレーザ走査ユニットの前記生成された主走査書出基準信号を基準として、前記各レーザ走査ユニットでの相対的な画像書き込みタイミングの時間差を計測する請求項１又は請求項２のいずれかに記載の画像形成装置。

Images