JP3228316B2 - 光ビーム走査装置の書き込みタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やレーザビーム
プリンタ等に利用されて感光体上に静電潜像を書き込む
光ビーム走査装置の書き込みタイミング制御装置に係
り、詳細には静電潜像の書き込み位置の調整精度を高め
るための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばデジタル複写機では、イメージス
キャナで読み取った原稿の画像情報に基づき、光ビーム
走査装置で感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像
を現像して得られたトナー像を記録シートに転写して画
像形成を行っている。このような目的で使用される上記
光ビーム走査装置は、レーザ光源から照射される光ビー
ムを画像信号で変調すると共に、高速で回転するポリゴ
ンミラーを用いてこの変調光ビームを感光体の各走査ラ
イン毎に所定の走査範囲に亘って偏向移動させるように
構成されており、これによって感光体上に画像情報に応
じた静電潜像の書き込みを行い得るようになっている。

【０００３】また、このような光ビーム走査装置では、
各走査ライン毎の潜像の書き込み位置がばらついて画像
品質が低下するのを防止するため、各走査ライン毎に光
ビームの走査開始位置を位置検出センサにて検出し、こ
のセンサが出力する走査開始信号（以下、ＳＯＳ信号）
に対して画像信号の書き込みタイミング信号（以下、ビ
デオクロック）を同期化させ、この後に同期化されたビ
デオクロックに基づいて静電潜像の書き込みが行われる
ようになっている。

【０００４】ところで、近年では、イエロー、シアン、
マゼンタ、ブラックの各色成分のトナー像を一の記録シ
ートに対して複数の感光体から連続的に転写し、画像形
成速度の高速化を図ったカラー画像形成装置が提案され
ている。このカラー画像形成装置では各色成分の感光体
毎に光ビーム走査装置が設けられており、各光ビーム走
査装置における静電潜像の書き込みタイミングを制御す
ることで、記録シート上における各色成分のトナー像の
転写位置を正確に一致させる工夫がなされている。

【０００５】具体的には、記録シートを搬送しているベ
ルト等の搬送手段の上に各色成分の感光体から基準パタ
ーンを順次転写すると共に、この基準パターンの搬送手
段上の転写位置を光学センサで読取り、一色目のトナー
像の転写位置に対する他のトナー像の転写位置のずれ量
を演算して静電潜像の書き込み位置の補正データを作成
し、この補正データに基づいて次の画像形成動作から各
光ビーム走査装置における静電潜像の書き込みタイミン
グを制御するように構成されている。

【０００６】従来、このような書き込み位置補正データ
に基づいて光ビーム走査装置の書き込みタイミングを制
御する装置としては、上記ＳＯＳ信号の入力をきっかけ
として上記ビデオクロックの数倍の高周波数の基準クロ
ックを計数すると共に、その計数値が所定の設定値に達
した際に遅延タイミング信号を出力し、この遅延タイミ
ング信号に対してビデオクロックを同期化するようにし
たものが知られている。

【０００７】このような装置では、上記基準クロックを
計数するカウンタの設定値に応じて、上記ＳＯＳ信号の
入力タイミングから所定時間だけ遅延したタイミングで
ビデオクロックが同期化されるので、前述の書き込み位
置補正データに基づいてカウンタの設定値を変更するこ
とにより、静電潜像の書き込みタイミングを自由に制御
することができ、記録シート上のトナー像の転写位置を
調整することができた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の装置において静電潜像の書き込みタイミングを高精
度に制御しようとすれば、より周波数の高い基準クロッ
クが必要となり、それを実現するための回路設計が複雑
となるほか、コスト高を招くといった問題点がある。ま
た、高周波数のクロックを生成するために電磁波が発生
し易くなり、電磁波をシールドするための対策も必要と
なる。更に、基準クロックの周波数は１５０ＭＨｚ程度
が技術的な限界であり、中高速カラー複写機のビデオク
ロックが５０ＭＨｚ程度であることを考え合わせると、
いくら静電潜像の書き込みタイミングを制御しても、ト
ナー像の転写位置は最大でも画像を形成する各画素の１
／３程度の精度でしか調整することができず、これより
も小さいトナー像の転写位置ずれを解消することができ
なかった。

【０００９】このような問題点を解決する書き込みタイ
ミング制御装置としては、基準クロックを発振する発振
器に複数の遅延回路を直列に接続して、基準クロックに
対する遅延時間の異なる複数のビデオクロックを予め生
成しておき、前述の書き込み位置補正データが要求する
遅延時間に最も近い遅延時間を有するビデオクロックを
選択するようにしたものが既に提案されている（特開昭
６３−２９６５５８号公報、特開平４−２８２９５４号
公報参照）。

【００１０】しかし、この装置にあっては異なる遅延時
間毎に遅延回路が必要となるので、静電潜像の書き込み
タイミングを高精度に制御すべく遅延時間を細分化する
と、やはり装置を実現するための回路が複雑となり、コ
スト高を招くといった問題点があった。

【００１１】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、高周波数の基準
クロックを用いることなく、且つ、簡単な回路構成で感
光体に対する光ビームの書き込み位置を高精度に調整す
ることが可能な光ビーム走査装置の書き込みタイミング
制御装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の光ビ
ーム走査装置の書き込みタイミング制御装置は、図１に
示すように、感光体２の各走査ライン毎に画像信号に応
じた光ビーム（Ｂｍ）を移動走査させ、感光体２上に画
像信号に応じた潜像を書き込む光ビーム走査装置１にお
いて、各走査ライン毎の光ビーム（Ｂｍ）の走査開始位
置を検出して、走査開始信号（ＳＯＳ）を生成する走査
開始信号生成手段３と、感光体２に対する潜像の書き込
み位置補正データに応じて、上記走査開始信号（ＳＯ
Ｓ）の入力から所定の遅延時間後に遅延タイミング信号
（ＤＥＬＡＹ）を出力する遅延時間生成手段４と、上記
遅延タイミング信号（ＤＥＬＡＹ）に同期した所定のタ
イミングで上記画像信号の書き込みタイミング信号（Ｖ
ＣＫ）を生成するタイミング信号生成手段５とを備え、
上記遅延時間生成手段４が、上記走査開始信号（ＳＯ
Ｓ）に応じてランプ電圧を出力するランプ電圧生成手段
６と、上記書き込み位置補正データに応じた一定の遅延
時間決定電圧を出力する定電圧生成手段７と、上記ラン
プ電圧と遅延時間決定電圧とを比較し、両者の電圧値が
合致した時点で上記遅延タイミング信号（ＤＥＬＡＹ）
を出力する電圧比較手段８とから構成されることを特徴
とするものである。

【００１３】このような技術的手段において、上記遅延
時間生成手段４を構成するランプ電圧生成手段６として
は、ＳＯＳ信号の入力をきっかけとして、図２のグラフ
に実線で示すように、時間Ｔの経過に伴い電圧Ｖの大き
さが一方向に向かって徐々に変化するランプ電圧を発生
するものであれば、その具体的構成は適宜設計変更して
差し支えない。このようなランプ電圧生成手段６は、例
えば図３に示すように、直流電源ＤＣに対してコンデン
サＣと抵抗Ｒとを並列に接続した回路で実現される。こ
の回路では、スイッチａを閉じる一方でスイッチｂを開
放してコンデンサＣを充電した後、スイッチａ，ｂの開
閉を逆転させると、抵抗Ｒの両端の出力からランプ電圧
を得ることができる。

【００１４】また、図２においては時間Ｔと電圧Ｖとが
完全な比例関係にあるランプ電圧が描かれているが、時
間Ｔの経過に伴い電圧Ｖが線形に変化するものであれ
ば、本発明のランプ電圧は同図のものに限定されない。

【００１５】更に、上記遅延時間生成手段４を構成する
定電圧生成手段７としては、図２のグラフに破線で示す
ように、上記ランプ電圧の変化範囲内において、書き込
み位置補正データに対応した一定の遅延時間決定電圧Ｖ
₀を出力するものであれば、その具体的構成は適宜設計
変更して差し支えない。

【００１６】また更に、上記タイミング信号生成手段５
としては、上記遅延時間生成手段４から出力された遅延
タイミング信号に同期したタイミングで書き込みタイミ
ング信号、すなわちビデオクロックを生成するものであ
れば、その具体的構成は適宜設計変更して差し支えな
い。このようにして、ビデオクロックを入力信号に同期
化させるための具体的構成は、例えば、特開昭５１−８
９３４６号公報、特開昭６１−１５０５８７号公報、特
開平１−２２２５６８号公報等に開示されている。

【００１７】

【作用】上記技術的手段によれば、ランプ電圧生成手段
が走査開始信号（ＳＯＳ信号）入力をきっかけとして時
経過と共に変化するランプ電圧を生成する一方、定電圧
生成手段は感光体に対する静電潜像の書き込み位置の補
正値を示す書き込み位置補正データに応じた一定の遅延
時間決定電圧を出力する。そして、電圧比較手段は上記
ランプ電圧と遅延時間決定電圧とを比較し、時経過によ
って変化したランプ電圧が遅延時間決定電圧と合致した
時点で遅延タイミング信号を出力する。この後、タイミ
ング信号生成手段が上記遅延タイミング信号に同期した
所定のタイミングで画像信号の書き込みタイミング信号
（ビデオクロック）を生成する。

【００１８】ここで、上記ランプ電圧は時経過に伴って
その値が徐々に低下あるいは上昇するので、上記書き込
み位置補正データに応じて定電圧生成手段が出力する遅
延時間決定電圧を変更すれば、ランプ電圧の出力が開始
された後にその電圧値が遅延時間決定電圧と合致するま
での時間を任意に延長しあるいは短縮することができ
る。また、ランプ電圧の低下あるいは上昇範囲内におい
て、遅延時間決定電圧の設定ステップを容易に細分化す
ることができるので、ランプ電圧の電圧値と遅延時間決
定電圧が合致するまでの時間を高精度で制御することが
できる。

【００１９】すなわち、走査開始信号の入力から遅延タ
イミング信号の出力に至るまでの遅延時間を高精度で制
御することができ、この遅延タイミング信号に対して画
像信号の書き込みタイミング信号を同期化させること
で、走査開始信号に対して所定時間だけ遅延した書き込
みタイミング信号を生成することができる。

【００２０】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の光ビーム
そうさ装置の書き込みタイミング制御装置を詳細に説明
する。この実施例は光ビーム走査装置（以下、ＲＯＳと
記載）が搭載されるデジタルカラー複写機に本発明を適
用したものである。

【００２１】図４はこの実施例で用いられるＲＯＳ１０
の概略構成を示すものである。同図において、符号１１
は感光体ドラム、符号１２は半導体レーザ、符号１３は
半導体レーザから発射される光ビームＢｍの反射面１３
ａを備えたポリゴンミラー、符号１４は上記ポリゴンミ
ラー１３を回転させるためのスキャナモータ、符号１５
はｆθレンズであり、上記ポリコンミラー１３の回転に
伴い、光ビームＢｍが所定の走査範囲ｎに亘って感光体
ドラム１１を走査するように構成されている。また、感
光体ドラム１１の走査開始点に対応した光ビームＢｍの
光路中にはミラー１７が配設されると共に、光ビームＢ
ｍの走査範囲ｎの外側にはこのミラー１７の反射光が入
射する位置検出センサ１６（以下、ＳＯＳセンサと記
載）が配設され、このＳＯＳセンサ１６によって光ビー
ムＢｍの走査開始タイミングが検出されるようになって
いる。

【００２２】次に、図５はこのようなＲＯＳ１０の画像
書き込み制御系の全体ブロック図を示すものである。同
図において、符号１８はＳＯＳセンサ１６から送出され
る走査開始信号（以下ＳＯＳ信号）を所定レベルに増幅
するセンサアンプ、符号１９は読み込んだ原稿画像の画
像処理を行って画像信号ＩＳを順次出力する画像処理ユ
ニット、符号２０は書き込み位置補正データに応じて上
記ＳＯＳ信号から所定時間遅延したレーザ制御信号ＬＣ
Ｓの書き込みタイミング信号（以下、ビデオクロックと
記載）ＶＣＫを出力するビデオクロック生成制御回路、
符号２１は画像処理ユニット１９からの画像信号ＩＳ及
びビデオクロックＶＣＫが入力され、画像信号ＩＳに基
づくレーザ制御信号ＬＣＳをビデオクロックＶＣＫに同
期させて出力するＲＯＳコントローラ、符号２２はＲＯ
Ｓコントローラ２１からのレーザ制御信号ＬＣＳをレー
ザ駆動信号ＬＤＳに変換して半導体レーザ１２に対して
出力するレーザドライバである。そして、上記構成のう
ち、ビデオクロック生成制御回路２０が本発明の書き込
みタイミング制御装置に該当する。

【００２３】図６は、上記ビデオクロック生成制御回路
２０を示すものである。この回路は、複写機のメインＣ
ＰＵから送られてくる静電潜像の書き込み位置補正デー
タに基づいてＳＯＳ信号の入力から所定の遅延時間後に
遅延タイミング信号を出力する遅延時間生成回路３０
と、この遅延タイミング信号に同期した遅延ＳＯＳ信号
を生成するフリップフロップ４０と、上記遅延ＳＯＳ信
号に同期したビデオクロックＶＣＫを出力するタイミン
グ信号生成回路５０とから構成されている。

【００２４】先ず、上記遅延時間生成回路３０は、スイ
ッチ操作に応じて図２に示したようなランプ電圧を発生
するランプ電圧発生回路３１と、書き込み位置補正デー
タに応じた一定の遅延時間決定電圧を出力するＤ／Ａコ
ンバータ３２と、上記ランプ電圧発生回路３１の出力電
圧とＤ／Ａコンバータ３２の出力電圧とを比較して、両
者の電圧値が合致した時点で遅延タイミング信号を出力
する電圧比較器３３とから構成されている。また、上記
ランプ電圧発生回路３１には、ＳＯＳ信号から一定時間
幅のトリガ信号を生成するパルス発生回路３４と、上記
トリガ信号に応じてランプ電圧発生回路３１のスイッチ
操作を行うトリガ回路３５とが接続されており、ＳＯＳ
信号の入力に同期した所定のタイミングでランプ電圧が
発生するようになっている。一方、上記Ｄ／Ａコンバー
タ３２にはラッチ回路３６が接続されており、Ｄ／Ａコ
ンバータ３２に供給される書き込み位置補正データがラ
ッチ信号に応じて保持されるようになっている。

【００２５】また、上記トリガ回路３５にはランプ電圧
発生回路３１をリセットするためのリセット信号がディ
レイ回路３７から入力されるようになっており、このリ
セット信号は上記電圧比較器３３からの遅延タイミング
信号をディレイ回路３７に印加することで生成される。

【００２６】一方、上記フリップフロップ４０はＳＯＳ
信号、トリガ信号及び遅延タイミング信号の入力に応じ
て遅延ＳＯＳ信号をタイミング信号生成回路５０に出力
するように構成されており、その入力端子ＤにＳＯＳ信
号が入力され且つクロック端子ＣＫに上記トリガ信号が
入力されると、出力Ｑの遅延ＳＯＳ信号がハイレベルに
切り換わり、更にリセット端子Ｒに上記遅延タイミング
信号が入力されると、遅延ＳＯＳ信号がローレベルに切
り換わるようになっている。

【００２７】また、上記タイミング信号生成回路５０
は、基準クロックを生成する発振器５１と、この基準ク
ロックを上記フリップフロップ４０から送出される遅延
ＳＯＳ信号に同期化させるビデオクロック同期回路５２
とから構成されている。図７はこのタイミング信号生成
回路５０の一例を示すものであり、遅延ＳＯＳ信号の入
力に応じてビデオクロックの発振をオン／オフ操作でき
るようになっている。

【００２８】図８は、上記ビデオクロック生成制御回路
２０における各信号の出力タイミングを示すタイミング
チャートである。光ビームＢｍが感光体ドラム１１の走
査を開始し、時間ｔ₁でＳＯＳ信号がローレベル（以
下、Ｌと記載）からハイレベル（以下、Ｈと記載）に切
り換わったとすると、パルス発生回路３４は時間ｔ１か
ら所定時間遅れてトリガ信号をＬからＨへ切り換える。
ここでの遅れ時間はパルス発生回路３４の応答遅れであ
る。これにより、ランプ電圧発生回路３１のスイッチ操
作がなされ、ランプ電圧発生回路３１からランプ電圧が
出力される。

【００２９】また、複写機のメインＣＰＵからは原稿画
像毎あるいは光ビームＢｍの一走査ライン毎に書き込み
位置補正データがラッチ回路３６に転送されており、ラ
ッチ信号に伴いこの書き込み位置補正データがＤ／Ａコ
ンバータ３２に設定される。これにより、Ｄ／Ａコンバ
ータ３２は書き込み位置補正データに応じた一定の遅延
時間決定電圧を出力する。

【００３０】そして、電圧比較器３３はランプ電圧発生
回路３１からのランプ電圧とＤ／Ａコンバータ３２から
の遅延時間決定電圧とを比較し、両者の電圧値が合致し
たと判断したら遅延タイミング信号をＬからＨへ切り換
える。ここで、両者の電圧値が合致してから遅延タイミ
ング信号が出力されるまでの遅れ時間は、電圧比較器３
３での応答遅れである。

【００３１】一方、フリップフロップ４０に対しては、
その入力端子ＤにＳＯＳ信号が、クロック端子ＣＫにト
リガ信号が入力されているので、ＳＯＳ信号より僅かに
遅れてトリガ信号がＬからＨへと切り換わると、フリッ
プフロップ４０は出力端子Ｑから出力される遅延ＳＯＳ
信号をＬからＨへ切り換える。そして、リセット端子Ｒ
に入力される上記遅延タイミング信号が時間ｔ２におい
てＬからＨへ切り換わると、これより僅かに遅れて遅延
ＳＯＳ信号をＨからＬへと切り換える。この遅れ時間は
フリップフロップ４０における動作遅れ時間である。

【００３２】従って、上記遅延ＳＯＳ信号はＳＯＳ信号
に同期したタイミングでＬからＨへと切り換わり、ま
た、遅延タイミング信号に同期したタイミングでＨから
Ｌへと切り換わることになる。

【００３３】また、上記遅延タイミング信号はディレイ
回路３７にも入力され、遅延タイミング信号から僅かに
遅れたリセット信号がディレイ回路３７からトリガ回路
３５に入力される。これによりランプ電圧発生回路３１
がスイッチ操作され、ランプ電圧の出力が停止される。

【００３４】そして、上記遅延ＳＯＳ信号が入力される
タイミング信号生成回路５０では、遅延ＳＯＳ信号がＬ
からＨへ切り換わるとビデオクロックの発振がオフ操作
され、遅延ＳＯＳ信号がＨからＬへ切り換わると遅れ時
間を伴って時間ｔ₃でビデオクロックの発振が再開され
る。すなわち、ビデオクロックは上記遅延ＳＯＳ信号が
ＨからＬへ切り換わるタイミングに同期化され、換言す
れば、上記遅延タイミング信号がＬからＨへ切り換わる
タイミングに同期化されたことになる。

【００３５】このように本実施例のビデオクロック生成
制御回路２０では、ＳＯＳ信号の入力タイミングｔ₁か
ら所定の遅延時間が経過したタイミングｔ₂において遅
延タイミング信号が出力され、この遅延タイミング信号
に同期したタイミングｔ₃においてビデオクロックが生
成される。このとき、書き込み位置補正データに応じて
遅延時間決定電圧を適宜設定すると、ランプ電圧が発生
してから遅延時間決定電圧と合致するまでの時間Ｔ₀が
短縮あるいは伸長されるので、タイミングｔ₁に対する
タイミングｔ₂の遅れ時間は書き込み位置補正データに
対応することになる。

【００３６】また、複写機のメインＣＰＵを仮に８ビッ
トと想定すれば、書き込み位置補正データすなわち遅延
時間決定電圧は２５６ステップに細分化することができ
るので、時間Ｔ₀は２５６段階に設定することができ、
その分だけタイミングｔ₁に対するタイミングｔ₂の遅れ
時間を高精度に制御することができる。

【００３７】従って、本実施例ではＳＯＳセンサ１６が
光ビームＢｍの走査開始を検出した後、書き込み位置補
正データに応じた所定の遅延時間が経過したタイミング
でビデオクロックが同期化され、この同期化されたビデ
オクロックを用いて静電潜像の書き込みが行われるの
で、静電潜像の書き出し位置を書き込み位置補正データ
に応じて高精度に調整することができるものである。

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の光ビ
ーム走査装置の書き込みタイミング制御装置によれば、
走査開始信号に同期してランプ電圧生成手段でランプ電
圧を生成する一方、書き込み位置補正データに応じて定
電圧生成手段で一定の遅延時間決定電圧を出力し、これ
らを電圧比較手段で比較すれば、走査開始信号に対して
所定時間だけ遅延した書き込みタイミング信号を高精度
に生成することができるので、高周波数の基準クロック
を用いることなく、且つ、簡単な回路構成で感光体に対
する光ビームの書き込み位置を高精度に調整することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光ビーム走査装置の書き込みタイミ
ング制御装置の概略構成を示す図である。

【図２】 ランプ電圧と遅延時間決定電圧との関係を示
すグラフである。

【図３】 ランプ電圧生成手段の一例を示す回路図であ
る。

【図４】 実施例に係る光ビーム走査装置を示す斜視図
である。

【図５】 実施例に係る光ビーム走査装置の制御系を示
すブロック図である。

【図６】 実施例に係るビデオクロック生成制御回路を
示すブロック図である。

【図７】 実施例に係るタイミング信号生成回路の一例
を示す回路図である。

【図８】 実施例に係るビデオクロック生成制御回路の
作動状態を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１…光ビーム走査装置、２…感光体、３…走査開始信号
生成手段、４…遅延時間生成手段、５…タイミング信号
生成手段、６…ランプ電圧生成手段、７…定電圧生成手
段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体の各走査ライン毎に画像信号に応
   じた光ビームを移動走査させ、感光体上に画像信号に応
   じた潜像を書き込む光ビーム走査装置において、 各走査ライン毎の光ビームの走査開始位置を検出して、
   走査開始信号を生成する走査開始信号生成手段と、感光
   体に対する潜像の書き込み位置補正データに応じて、上
   記走査開始信号の入力から所定の遅延時間後に遅延タイ
   ミング信号を出力する遅延時間生成手段と、上記遅延タ
   イミング信号に同期した所定のタイミングで上記画像信
   号の書き込みタイミング信号を生成するタイミング信号
   生成手段とを備え、 上記遅延時間生成手段は、上記走査開始信号に応じてラ
   ンプ電圧を出力するランプ電圧生成手段と、上記書き込
   み位置補正データに応じた一定の遅延時間決定電圧を出
   力する定電圧生成手段と、上記ランプ電圧と遅延時間決
   定電圧とを比較し、両者の電圧値が合致した時点で上記
   遅延タイミング信号を出力する電圧比較手段とから構成
   されていることを特徴とする光ビーム走査装置の書き込
   みタイミング制御装置。