JP2006337716A - 始点検出センサ基板および光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レ−ザ−光源から出射された半導体レ−ザのレ−ザ−光による乱反射等の影響により、ノイズが発生し始点検出センサの受光信号レベルを変動する問題が生じる。
【解決手段】光源から出射された光を光偏向器で偏向反射して被走査面を走査する偏向された光のうち、書込開始にともなう主走査方向先端位置を通過する光を同期タイミングに検出する光走査装置の始点検出センサ基板において、該基板には始点検出センサが２以上走査方向に沿って密接して配設され、該センサにより受光した信号は該基板より各倍率で増幅および変換して出力するので、始点検出センサの受光信号にノイズ等の直流成分が影響を抑制でき、ノイズの影響が少ない安定した始点検出信号を出力することができる始点検出センサ基板を提供できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光走査装置等に使用する始点検出センサ基板および始点検出センサ基板を含む光走査装置に関するものである。

従来より、レーザープリンタ等をはじめとする光学・電子分野では、光走査装置が一般的に使用されている。

光走査装置は、主にレーザー光源、コリメートレンズ、シリンダレンズ、光偏向器（多角面鏡回転制御手段又はＭＰＡとも呼ぶ）、fθレンズ等で構成される走査光学系を備えている。
レーザー光源から出射されたレーザー光は、光偏向器のポリゴンミラーにより偏向反射され、fθレンズによって集光されて感光体ドラム上に画像の記録を行う。

感光体ドラムに画像の記録を行うためには、光走査装置による画像の書き込み動作と同じタイミングで、感光体ドラムを回転させる必要がある。このため、光走査装置が感光体ドラムに画像を書き始めるタイミングを、感光体ドラムの回転制御装置が認識する必要がある。その手段として、感光体ドラムにおける書き込み開始点の横に、レーザー光を検出する始点検出センサ基板を設けることが一般的に採用されている。

この始点検出センサ基板は、受光したレーザー光を光電変換する始点検出センサ（ＳＯＳセンサ）と、この始点検出センサにより光電変換された信号（受光信号）を増幅して始点検出信号として出力する信号増幅回路からなり、始点検出信号は、光走査装置の画像を書き始める信号として、感光体ドラムの回転の制御装置へ送信される。一般的に増幅回路は、始点検出センサの受光信号を所定の増幅率で増幅している。
特開平８−１０６０６２号公報 特開平５−３１３０８７号公報

しかし、始点検出センサ基板は、レーザー光源から出射された光を始点検出センサで受光する時に、レーザー光による乱反射等から発生するノイズの影響を受けやすいという問題がある。すなわち、受光信号にノイズ等の直流成分が影響を与えてしまい、直流成分を受けた受光信号は、増幅回路によりノイズ等の直流成分と共に増幅されてしまうので、始点検出センサの受光信号および始点検出信号が変動する問題が生じる。

したがって、前記のような影響を受けノイズ等を含む受光信号をそのまま増幅すると、ノイズ等によって始点検出信号が変動する。そうすると、光走査装置による画像の書き込み開始タイミングにばらつきが生じるので、書き込む走査線の位置がばらつき、感光体ドラムに画像を高精度に書き込みができなくなるという問題が生じる。

始点検出センサ（ＰＤ）に影響を与えるレーザー光による反射・外乱光等により発生するノイズは、図８で示すように、主として始点検出センサの側端部にあたるエッジ部１６にレーザー光が当たることにより発生する。始点検出センサの受光面１５は、始点検出センサのエッジ部１６に近い位置に形成している為、始点検出センサの受光面１５が広い場合、乱反射の影響を受けノイズが発生しやすい。

かかる問題を解決するために、該始点検出センサの受光面１５のレーザー光の受光面１５を狭くして、始点検出センサのエッジ部１６による乱反射の影響によるノイズの影響を受けにくい始点検出センサの開発・再設計することは多くの時間及び費用がかかり、始点検出センサおよび始点検出センサ基板のコストアップになるという問題を生じる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、始点検出センサの受光信号におけるノイズ等の影響力を抑制し、高精度の始点検出信号を出力することを可能にした始点検出センサ基板を提供することで、光走査装置による画像の書き込み開始タイミングのバラツキを抑制することを可能にした、始点検出センサ基板および始点検出センサ基板を含む光走査装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の前記始点検出センサ基板は、光源から出射された光を光偏向器で偏向反射して被走査面を走査する偏向された光のうち、書込開始にともなう主走査方向先端位置を通過する光を同期タイミングに検出する光走査装置の始点検出センサ基板において、該基板には始点検出センサが２以上走査方向に沿って密接して配設され、該センサにより受光した信号は該基板より各倍率で増幅および変換して出力するので、始点検出センサの受光信号にノイズ等の直流成分の影響を抑制でき、ノイズの影響が少ない安定した始点検出信号を出力することができる始点検出センサ基板である。

請求項２に記載の前記光走査装置は、前記始点検出センサ基板を光源から出射された光を光偏向器で偏向反射して被走査面を走査する光走査装置に備えることで、始点検出センサの受光信号にノイズ等の直流成分の影響を抑制でき、ノイズの影響が少ない安定した始点検出信号を出力することができる光走査装置である。

請求項３に記載の前記光走査装置は、前記光走査装置の光源から出射された光を光偏向器で偏向反射して始点検出センサへ受光するまでの光路領域に減光手段を備えることで、前記請求項２の効果に加えて、レ−ザ−光のパワ−が始点検出センサ受光検出範囲外の強いパワ−でも減光することで、該始点検出センサの受光検出範囲を範囲内に対応できるので、レ−ザ−光源光量の仕様変更にともなう設定変更が必要な場合でも、汎用的に対応できる光走査装置である。

本発明に係る始点検出センサ基板は、始点検出センサの受光信号にノイズ等の直流成分の影響を抑制でき、ノイズの影響が少ない安定した始点検出信号を出力することができるという効果を奏する。

図１〜図８を用いて、本発明を詳細に説明する。

図１〜図４に本発明に係る始点検出センサ基板一実施例を示す。当該発明した始点検出センサ基板について説明する。

図１は、当該発明した始点検出センサ基板を画像形成装置に配置した構造を表した構成図である。該始点検出センサ基板１２は、光走査装置９における光偏向器４の回転によって偏向走査されたレーザー光を受光できる位置に配置され、また該受光できる位置は、感光体ドラム７の画像記録領域に対する書込開始タイミングを決定する画像記録領域外の走査開始位置にあたる。

図２は、始点検出センサ基板のブロック図である。始点検出センサ基板には、光偏向器４の回転によって偏向走査されレーザー光８を受光する為の始点検出センサのＰＤ１およびＰＤ２が配設しており、レーザー光８を受光した始点検出センサは、光電変換した電気信号を該始点検出センサ基板に配線する信号増幅回路により増幅され、始点検出信号として出力される。

図８に示すように、始点検出センサＰＤに走査するレ−ザ−光が、主として始点検出センサＰＤの側端部にあたるエッジ部１６に当たる瞬間に乱反射が発生し、ノイズが発生する。このノイズの影響により、受光信号の波形が乱れて安定した信号を出力できない。

そこで図３に示すように、始点検出センサＰＤ１およびＰＤ２を走査方向に沿って密接して配設することにより、密接した部分にはエッジがなくなり、乱反射は発生しない。よって、エッジ部に発生していたノイズを抑制することができる。

このようにして、エッジ部を無くしノイズの影響を抑制したＰＤ１の受光信号の立ち下がり部と、ＰＤ２の受光信号の立ち上がり部を始点検出センサの受光信号として使用することにより、ノイズ等の直流成分による影響を抑制できた受光信号を増幅回路へ出力することが可能である。

前記始点検出センサからノイズ等の直流成分による影響を抑制できた受光信号は、該始点検出センサ基板内に配設する信号増幅回路により、受光信号を増幅している。

前記ノイズ等の直流成分による影響を抑制できた受光信号は、ノイズ等抑制できたとはいえ、若干のノイズの影響は残る。とくに、レ−ザ−光源から出射された半導体レーザ１のパワ−が弱い場合は弱電流で出力されるので、若干のノイズの影響が残った受光信号は、増幅回路によりノイズの影響を受けた状態で増幅されるので、増幅された受光信号の波形に乱れが生じた始点検出信号として出力されるので、安定した始点検出信号として出力することができない。

そこで、該始点検出センサ基板内に配設する信号増幅回路に、ノイズの影響を受けた受光信号を入力し、所定のしきい値と比較してノイズの成分を除去し、増幅率が異なる複数の増幅素子により受光信号を増幅させることで、受光信号をよりノイズ等の直流成分による影響を抑制できる始点検出信号として出力できる様配設した。

前記の信号増幅回路を配置することで図４のように、各々に設定した増幅率で始点検出信号丸１〜丸４として出力することが可能となる。

この場合、丸１の波形はノイズ等の影響を受けた状態で増幅されている為、始点検出信号としてはふさわしくなく、また丸３丸４の波形は飽和している為、始点検出信号としてふさわしくない。丸２の波形を始点検出信号として選定することにより、安定した始点検出信号として出力することが可能である。

前記のようにすることで、ノイズ等の直流成分による影響が少ない、高精度な始点検出信号を生成することが可能となり、光走査装置による画像の書き込み開始タイミングのバラツキを抑制することを可能にできるのである。

図５に本発明に係る他の実施例を示す。尚、実施例１に係る始点検出センサ基板と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略し、実施例１との相違点についてのみ詳細に説明する。

図５は、当該発明した始点検出センサ基板を搭載した光走査装置の基本構成を表した平面図である。ここで当該発明を説明する前に光走査装置の基本的な構成について説明する。

レ−ザ−光源を発光部とする半導体レーザ１より出射したレーザー光８は、コリメートレンズ２により平行光に変換した後にシリンダレンズ３によって光偏向器（ＭＰＡ）４の反射面の近傍に副走査方向に絞り込まれ、該光偏向器（４の回転によって偏向走査される。

前記偏向走査されたレーザー光８は、fθレンズ５と呼ばれる結像レンズで記録媒体上へ記録密度に応じたピッチとなるように絞り込まれ、さらにその下流側に配置された反射ミラ−６によって、所定の走査範囲（以下「走査領域」という）に結像する。以上が光走査装置９の基本構成となる。

前記走査領域には、画像記録触媒として感光体ドラム７が配置され、前記光走査装置９から出射したレーザー光８を結像する。

また前記光走査装置９には、画像記録領域上における走査開始位置を決定する書込開始点検出手段１０を設けており、該書込開始点検出手段１０の構成として、該光偏向器（ＭＰＡ）４の回転によって偏向走査されたレーザー光８を画像記録領域外の走査開始位置にあたる部分に配置する始点検出センサＰＤに受光できるように反射する固定反射ミラ−１１と、該固定反射ミラ−１１によって反射された走査ビ−ムＬを受光して同期信号として基づき、感光体ドラムの画像記録領域に対する書込開始タイミングを決定する始点検出センサを搭載した始点検出センサ基板１２が配置する構成となっている。

前記始点検出センサ基板１２より出力する始点検出信号は、前記請求項１記載の始点検出センサ基板が配置しており、かかる構成により始点検出センサの受光信号におけるノイズ等の影響力を抑制し、高精度の始点検出信号を出力することを可能にした始点検出センサ基板を提供することで、光走査装置による画像の書き込み開始タイミングのバラツキを抑制することを可能にした光走査装置を提供できる。

図６に本発明に係る他の実施例を示す。尚、実施例２に係る始点検出センサ基板と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略し、実施例２との相違点についてのみ詳細に説明する。

図６に示すように、実施例２との相違点は、当該発明した始点検出センサ基板を搭載した光走査装置において、該光偏向器４の回転によって偏向走査されたレーザー光８を始点検出センサへ受光するまでの光路領域に減光手段１３を備えた点である。

前記始点検出センサへ受光するまでの光路領域に減光手段１３を備えることで、レ−ザ−光源の半導体レーザ１のパワ−が始点検出センサ受光検出許容範囲外の強いパワ−でも減光することにより、始点検出センサの受光検出許容範囲内にできる。

減光し受光した始点検出センサ基板により出力される始点検出信号は、各々に設定した増幅率で始点検出信号として出力できることを可能とし、始点検出センサの受光信号におけるノイズ等の影響力を抑制し、高精度の始点検出信号を出力することを可能にした始点検出信号を生成することが可能となる。

したがって、かかる構成により実施例２の効果に加えて、レーザー光のパワ−が始点検出センサ受光検出許容範囲外の強いパワ−でも、減光することで該始点検出センサの受光検出許容範囲内とすることが可能となり、レ−ザ−光源光量の仕様変更にともなう設定変更が必要な場合でも、汎用的に対応できる光走査装置を提供できる。

前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

例えば、本発明の始点検出センサ基板において、始点検出センサＰＤが２台配設されているが、この個数に限定されるものではない。

また、該始点検出センサ基板に配線する信号増幅回路は任意に増幅率を設定したり、回路および増幅素子を増設して使用してもよい。

また実施例３記載の減光手段１３おいて、ＮＤフィルタ−、板ガラス等を例示として挙げているが、図７のようにレーザー光８を分光する分光手段１４を備えた低反射ミラ−およびビ−ムスプリッタ等を設置することによる減光する手段を用いても問題としない。

また実施例１において、該光偏向器（ＭＰＡ）４の回転によって偏向走査されたレーザー光８を光電変換する始点検出センサへ受光するまでの光路領域に減光手段１３あるいは分光手段１４を備えることにより、該始点検出センサの受光検出許容範囲外にあたる強いパワ−を減光できる手段を用いてもよい。

始点検出センサの受光信号にノイズ等の直流成分が影響を抑制でき、ノイズの影響が少ない安定した始点検出信号を出力することができる始点検出センサ基板および始点検出センサ基板を含む光走査装置を提供する。

本発明に係る画像形成装置の構成図である。（実施例１） 本発明に係る始点検出センサ基板のブロック図である。（実施例１） 本発明に係る始点検出センサと始点検出センサの受光信号の関係を表した図である。（実施例１） 本発明に係る始点検出センサ基板の出力波形図である。（実施例１） 本発明に係る光走査装置の構成図である。（実施例２） 本発明に係る光走査装置の構成図である。（実施例３） 本発明に係る光走査装置の構成図である。 従来の始点検出センサと始点検出センサの受光信号の関係を表した図である。

符号の説明

１ 半導体レ−ザ
２ コリメ−トレンズ
３ シリンダレンズ
４ 光偏向器（ＭＰＡ）
５ fθレンズ
６ 反射ミラ−
７ 感光体ドラム
８ レ−ザ−光
９ 光走査装置
１０ 書込開始点検出手段
１１ 固定反射ミラ−
１２ 始点検出センサ基板
１３ 減光手段
１４ 分光手段
ＰＤ 始点検出センサ
１５ 受光面
１６ エッジ部
Ｌ 走査ビ−ム

Claims (3)

1. 光源から出射された光を光偏向器で偏向反射して被走査面を走査する偏向された光のうち、書込開始にともなう主走査方向先端位置を通過する光を同期タイミングに検出する光走査装置の始点検出センサ基板において、該基板には始点検出センサが２以上走査方向に沿って密接して配列され、該センサにより受光した信号は該基板より各倍率で増幅および変換して出力することを特徴とする始点検出センサ基板
2. 前記請求項１記載の始点検出センサ基板を光源から出射された光を光偏向器で偏向反射して被走査面を走査する光学系に備えることを特徴とする光走査装置
3. 前記請求項２記載の光走査装置に、光源から出射された光を光偏向器で偏向反射して始点検出センサへ導光する光路領域に減光手段を備えることを特徴とする光走査装置