JP2009157014A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも高精度のＡＰＣ制御を行う。
【解決手段】光源１４から射出され開口板１６で反射された光束は、フォトダイオード２５で受光される。光源１４から射出され開口板１６の開口部を通過した光束は、ポリゴンミラー１３で偏向され走査光学系を介して感光体ドラム１０３０上に集光される。また、ポリゴンミラー１３で偏向され、「前走査領域」に向かう光束の一部は、ＡＰＣ受光器２０で受光される。そして、走査制御装置によりフォトダイオード２５の出力信号とＡＰＣ受光器２０の出力信号とに基づいて、光源１４の駆動信号が制御される。この場合には、光源１４から射出される光束の発散角が変化しても、精度良く光源１４の駆動信号を制御することができる。従って、従来よりも高精度のＡＰＣ制御を行うことが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光束により被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、光源から射出された光束を偏向器（例えば、ポリゴンミラー）を用いて感光性を有するドラムの軸方向に走査しつつドラムを回転させ、ドラムの表面に潜像を形成する方法が一般的である。

ところで、画像形成装置では、温度変化や経時変化に伴って走査光の光量が変化し、画像における濃度むらが発生するおそれがある。そこで、これを抑制するため、通常、光走査装置では、光源から射出される光の一部をモニタ用光束としてフォトダイオード等のディテクタで受光し、その結果に基づいて、光源の出力レベルを制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）を実施している（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。

特開平９−２８８２４４号公報 特開２００２−４０３５０号公報 特開平４−３２１３７０号公報

しかしながら、画像形成装置に対する高画質化の要求は今後さらに高レベルとなり、特許文献１〜特許文献３に開示されている装置では、ＡＰＣ制御の精度が十分ではなく、対応が困難であると予想される。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、従来よりも高精度のＡＰＣ制御を行うことができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、光束により被走査面の走査領域を走査し、該走査領域内の画像領域に画像情報の書き込みを行う光走査装置であって、光源と；前記光源から射出された光束の最も光強度の大きい部分がそのほぼ中央を通る開口部を有し、該開口部の周囲に入射した光束を反射する反射光学素子と；前記反射光学素子で反射された光束を受光する第１の受光器と；前記反射光学素子の開口部を通過した光束を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面上に集光する走査光学系と；前記偏向器で偏向され、前記走査領域内であって前記画像領域外に向かう光束の一部を受光する第２の受光器と；前記第１の受光器の出力信号と前記第２の受光器の出力信号とに基づいて、前記光源の駆動信号を制御する制御装置と；を備える光走査装置である。

これによれば、光源から射出され反射光学素子で反射された光束は、第１の受光器で受光される。光源から射出され反射光学素子の開口部を通過した光束は、偏向器で偏向され走査光学系を介して被走査面上に集光される。また、偏向器で偏向され、走査領域内であって画像領域外に向かう光束の一部は、第２の受光器で受光される。そして、制御装置により、第１の受光器の出力信号と第２の受光器の出力信号とに基づいて、光源の駆動信号が制御される。この場合には、光源から射出される光束の発散角が変化しても、精度良く光源の駆動信号を制御することができる。従って、従来よりも高精度のＡＰＣ制御を行うことが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位機器（例えば、パソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面に、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、感光体ドラム１０３０の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム１０３０の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面上のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

この定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。

この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、ポリゴンミラー１３、光源１４、カップリングレンズ１５、液晶偏向素子１６、シリンドリカルレンズ１７、反射ミラー１２、前方同期検知センサ１８Ｆ、ＡＰＣ受光器２０、ビーム検知センサ２１、走査制御装置２２（図２では図示省略、図１１参照）、開口板２３、結像レンズ２４、及びフォトダイオード２５などを備えている。なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、感光体ドラム１０３０の長手方向に沿った方向をＹ軸方向、各走査レンズ（１１ａ、１１ｂ）の光軸に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

ところで、感光体ドラム１０３０の表面において、光走査装置１０１０によってＹ軸方向に光走査される領域は、走査領域と呼ばれている（図３参照）。そして、走査領域内であって、画像情報が書き込まれる領域は、画像領域と呼ばれている（図３参照）。なお、本実施形態では、走査領域内であって、画像領域よりも先に走査される領域を、便宜上「前走査領域」といい、走査領域内であって、画像領域よりも後に走査される領域を、便宜上「後走査領域」という。

ここでは、前方同期検知センサ１８Ｆ及びＡＰＣ受光器２０は、上記「前走査領域」に配置され、ビーム検知センサ２１は、上記「後走査領域」に配置されている。

また、ＡＰＣ受光器２０は、前方同期検知センサ１８Ｆよりも画像領域に近い位置に配置されている。

光源１４は、一例として図４に示されるように、４０個の発光部が２次元的に配列されて１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。図４におけるＭ方向は主走査方向に対応する方向（ここでは、Ｙ軸方向と同じ）であり、Ｓ方向は副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）である。また、Ｔ方向はＭ方向からＳ方向に向かって傾斜角α（０°＜α＜９０°）をなす方向である。

この２次元アレイ１００は、Ｔ方向に沿って１０個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、すべての発光部をＳ方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔となるように、Ｓ方向に等間隔に配置されている。

また、各発光部は、７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、２次元アレイ１００は、４０個の発光部を有する面発光レーザアレイである。

図２に戻り、カップリングレンズ１５は、光源１４から射出された光束を略平行光とする。

開口板２３は、一例として図５（Ａ）に示されるように、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。この開口板２３は、光束の最も光強度の大きい部分が開口部のほぼ中央を通るように配置されている。また、開口板２３の開口部の周囲は、反射部材でできている。

そして、開口板２３は、一例として図５（Ｂ）に示されるように、開口部の周囲の反射部材で反射された光束をモニタ用光束として利用するため、カップリングレンズ１５を介した光束の進行方向に垂直な仮想面に対して傾斜して配置されている。すなわち、開口板２３は、光源１４から射出された光束のうち、光強度の大きい中央部分（図６ではＦｓ）を通過させ、光強度の小さい外周部分（図６ではＦｍ）をモニタ用光束として反射（分離）する。なお、以下では、便宜上、開口板２３で反射されたモニタ用光束の進行方向を「Ｑ方向」とする。

ここでは、開口板２３の開口部は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関する長さＤ２は１．２８ｍｍであり、主走査方向に対応する方向（ここでは、Ｙ軸方向）に関する長さＤ１は５．８ｍｍである。なお、図５（Ｂ）は、開口部の中心を通るＸＹ断面図である。

図２に戻り、液晶偏向素子１６は、開口板２３の開口部を通過した光束の光路上に配置され、印加電圧に応じて、入射光を副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して偏向することができる。

シリンドリカルレンズ１７は、液晶偏向素子１６を介した光束を、反射ミラー１２を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して結像する。

光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板２３と液晶偏向素子１６とシリンドリカルレンズ１７と反射ミラー１２とから構成されている。

ポリゴンミラー１３は、一例として内接円の半径が７ｍｍの４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に平行な軸の周りを等速回転しながら、反射ミラー１２からの光束を偏向する。

偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光束が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。

ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂから構成されている。

開口板２３で反射された光束は、結像レンズ２４を介してフォトダイオード２５で受光される。フォトダイオード２５は、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。フォトダイオード２５の出力信号は、ＡＰＣ制御に用いられる信号であり、以下では、便宜上、「光量モニタ信号」ともいう。

また、ポリゴンミラー１３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち、前記「前走査領域」に向かう光束の一部は、前方同期検知センサ１８Ｆ及びＡＰＣ受光器２０に入射する。

ここでは、前方同期検知センサ１８Ｆ及びＡＰＣ受光器２０は、一例として図７に示されるように、同一パッケージＰｋ内に収容されている。また、このパッケージＰｋ内には、比較器（ｃｍｐ）１８ｃ、比較器（ｃｍｐ）２０ｃ、遅延回路２０ｄ、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）２０ｅ、及びアンプ（ａｍｐ）２０ｆも収容されている。

前方同期検知センサ１８Ｆは、部分受光素子１８ａと部分受光素子１８ｂとからなる２分割受光素子を有している。部分受光素子１８ａの出力信号と部分受光素子１８ｂの出力信号は、比較器１８ｃで比較され、その結果が、同期検知用信号としてパッケージＰｋの端子ｃ１から出力される。

ＡＰＣ受光器２０は、部分受光素子２０ａと部分受光素子２０ｂとからなる２分割受光素子を有している。部分受光素子２０ａの出力信号と部分受光素子２０ｂの出力信号は、比較器２０ｃで比較され、その結果が遅延回路２０ｄに入力される。また、部分受光素子２０ｂの出力信号は、サンプルホールド回路２０ｅに入力され、遅延回路２０ｄの出力信号をサンプリング信号としてサンプルホールドされる。サンプルホールド回路２０ｅの出力信号は、アンプ２０ｆで増幅された後、モニタ補正用信号としてパッケージＰｋの端子ｃ２から出力される。

図８には、ＡＰＣ受光器２０の各部分受光素子（２０ａ、２０ｂ）の出力信号、比較器２０ｃの出力信号、遅延回路２０ｄの出力信号、及びサンプルホールド回路２０ｅの出力信号のタイミングチャートが例示されている。

また、ポリゴンミラー１３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち、前記「後走査領域」に向かう光束の一部は、ビーム検知センサ２１に入射する。

ビーム検知センサ２１は、一例として図９に示されるように、２つの受光部（第１受光部２１_１、第２受光部２１_２）を有する受光素子、該受光素子からの受光量に応じた信号（光電変換信号）を増幅するアンプ（ＡＭＰ）２１_３、該アンプ２１_３の出力信号レベルと予め設定されている基準レベルＶｓとを比較し、その比較結果を出力する比較器（ＣＭＰ）２１_４を有している。この比較器２１_４の出力信号は走査制御装置２２に供給される。

各受光部（２１_１、２１_２）は、副走査方向の位置によって主走査方向の互いの間隔が異なっている。

第１受光部２１_１は、一例として長方形状の受光部であり、長手方向が副走査方向と一致するように配置されている。すなわち、光束が通過する２辺が主走査方向に対して直交している。

第２受光部２１_２は、一例として平行四辺形状の受光部であり、第１受光部２１_１の＋Ｙ側に配置されている。そして、第２受光部２１_２の長手方向は、受光面内において第１受光部２１_１の長手方向に対して角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾斜している。すなわち、光束が通過する２辺が主走査方向及び副走査方向に対して傾斜している。

アンプ２１_３では、入力信号の増幅及び反転が行われる。従って、各受光部（２１_１、２１_２）の受光量が多いほど、アンプ２１_３の出力信号レベルは低くなる。

前記基準レベルＶｓは、光束が各受光部（２１_１、２１_２）で受光されたときのアンプ２１_３の出力信号レベル（最低値）よりも若干高いレベルに設定されている。そこで、各受光部（２１_１、２１_２）のいずれかが光束を受光したときに、比較器２１_４での判断結果が変化し、それに応じて比較器２１_４の出力信号が変化する。

ビーム検知センサ２１は、感光体ドラム１０３０の表面における光束の入射位置が、設計上の位置のときに、光束が、各受光部（２１_１、２１_２）のほぼ中央を通過するように調整されている（図１０（Ａ）参照）。そして、このときに、光束が第１受光部２１_１で検知されてから第２受光部２１_２で検知されるまでの時間は、基準時間Ｔｓとして予め得られている（図１０（Ｂ）参照）。なお、便宜上、このときのビーム検知センサ２１における光束の入射位置の移動経路、すなわち設計上の移動経路を「経路Ａ」とする。

ところで、環境温度の変化等により、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路が設計上の光路に対して副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）にずれることがある。この場合には、一例として図１０（Ｃ）に示されるように、ビーム検知センサ２１における光束の入射位置の移動経路も、経路Ａに対して副走査方向にずれる。なお、便宜上、このときの移動経路を経路Ｂとする。

そして、このときの移動経路のずれ量Δｈ（図１０（Ｃ）参照）は、次の（１）式から求めることができる。ここで、ΔＴは、比較器２１_４の出力信号における立下りから次の立下りまでの時間Ｔと前記基準時間Ｔｓとの差であり（図１０（Ｄ）参照）、Ｖは光束の移動速度（走査速度）である。このずれ量Δｈは、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路の設計上の光路に対する副走査方向のずれ量と相関関係がある。

Δｈ＝（Ｖ／ｔａｎθ）×ΔＴ ……（１）

また、第１受光部２１_１が光束を受光したときの、比較器２１_４の出力信号における立下りタイミングは、副走査方向における光束の入射位置の影響を受けない（図１０（Ｂ）及び図１０（Ｄ）参照）。そこで、第１受光部２１_１が光束を受光したときの、比較器２１_４の出力信号における立下りから走査終了のタイミングを求めることができる。

走査制御装置２２は、一例として図１１に示されるように、ＣＰＵ２１０、フラッシュメモリ２１１、ＲＡＭ２１２、液晶素子駆動回路２１３、ＩＦ（インターフェース）２１４、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、フレームメモリ２１７、ラインバッファ２１８_１〜２１８_４０、書込制御回路２１９、及び光源駆動回路２２１などを有している。なお、図１１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

ＩＦ（インターフェース）２１４は、プリンタ制御装置１０６０との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像データは、このＩＦ（インターフェース）２１４を介して供給される。

画素クロック生成回路２１５は、画素クロック信号を生成する。

フレームメモリ２１７には、ＣＰＵ２１０によってラスター展開された画像データ（以下、便宜上「ラスターデータ」と略述する）が一時的に格納される。

画像処理回路２１６は、フレームメモリ２１７に格納されているラスターデータを読み出し、所定の中間調処理などを行った後、発光部毎のドットデータを作成し、発光部それぞれに対応したラインバッファ２１８_１〜２１８_４０へ出力する。

書込制御回路２１９は、前記同期検知用信号に基づいて走査開始のタイミングを求める。そして、走査開始のタイミングに合わせて、ラインバッファ２１８_１〜２１８_４０から各発光部のドットデータを読み出し、画素クロック生成回路２１５からの画素クロック信号に重畳させるとともに、発光部毎にそれぞれ独立した変調データを生成する。

光源駆動回路２２１は、書込制御回路２１９からの変調データに応じて２次元アレイ１００の各発光部を駆動する。

ここでは、光源駆動回路２２１は、一例として図１２に示されるように、駆動信号を補正する駆動信号補正回路２２１Ａを備えている。この駆動信号補正回路２２１Ａは、調整回路２２１ａ、オペアンプ２２１ｂ、Ｖ−Ｉ変換回路２２１ｃ、ゲイン設定回路２２１ｄ、及びＩ−Ｖ変換回路２２１ｅを有している。

Ｉ−Ｖ変換回路２２１ｅは、フォトダイオード２５からの電流信号を電圧信号に変換する。

ゲイン設定回路２２１ｄは、ＣＰＵ２１０からの指示に応じてゲインを設定する。

調整回路２２１ａは、ゲイン設定回路２２１ｄで設定されたゲインで駆動信号を調整する。

オペアンプ２２１ｂは、Ｉ−Ｖ変換回路２２１ｅの出力信号と調整回路２２１ａの出力信号との差が０となるような信号を出力する。

Ｖ−Ｉ変換回路２２１ｃは、オペアンプ２２１ｂの電圧信号を電流信号に変換する。このＶ−Ｉ変換回路２２１ｃの出力信号が発光部に出力される。

フラッシュメモリ２１１には、ＣＰＵ２１０にて解読可能なコードで記述された各種プログラム及び各種データが格納されている。

ＲＡＭ２１２は、作業用のメモリである。

ＣＰＵ２１０は、フラッシュメモリ２１１に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置１０１０の全体を制御する。

例えば、ＣＰＵ２１０は、走査毎にモニタ補正用信号を積算し、所定の走査回数Ｎ（例えば、１０回）になると、モニタ補正用信号の積算値を平均化し、該平均値に基づいて、ゲイン設定回路２２１ｄにおいてゲインを設定するための信号を生成する。ここで生成された信号はゲイン設定回路２２１ｄに出力される。すなわち、Ｎ回の走査毎に、調整回路２２１ａでのゲインが設定される。なお、ゲインは、発光部毎に設定される。

従って、駆動信号は、フォトダイオード２５の出力信号とＡＰＣ受光器２０の出力信号とに基づいて制御されることとなる。

また、ＣＰＵ２１０は、所定のタイミング毎に、ビーム検知センサ２１の出力信号に基づいて、前記ずれ量Δｈを求め、感光体ドラム１０３０の表面での光束の副走査方向に関する位置ずれ量（以下、便宜上「副走査ずれ量」と略述する）がほぼ０となるように、液晶偏向素子１６の印加電圧を決定する。なお、副走査ずれ量と印加電圧との関係は予め求められ、フラッシュメモリ２１１に格納されている。

液晶素子駆動回路２１３は、ＣＰＵ２１０で決定された印加電圧を液晶偏向素子１６に印加する。

また、ＣＰＵ２１０は、ビーム検知センサ２１の出力信号に基づいて走査終了のタイミングを求め、該走査終了のタイミングと同期検知用信号とに基づいて、走査長を補正しても良い。

以上のように、本実施形態に係る光走査装置１０１０は、光源１４と、光源１４から射出された光束の最も光強度の大きい部分がそのほぼ中央を通る開口部を有し、該開口部の周囲に入射した光束を反射する開口板１６と、該開口板１６で反射された光束を受光するフォトダイオード２５と、開口板１６の開口部を通過した光束を偏向するポリゴンミラー１３と、該ポリゴンミラー１３で偏向された光束を感光体ドラム１０３０の表面上に集光する走査光学系と、ポリゴンミラー１３で偏向され、「前走査領域」に向かう光束の一部を受光するＡＰＣ受光器２０と、フォトダイオード２５の出力信号とＡＰＣ受光器２０の出力信号とに基づいて光源１４の駆動信号を制御する走査制御装置２２とを備えている。

なお、ＣＰＵ２１０によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、走査制御装置２２は、フォトダイオード２５の出力信号とＡＰＣ受光器２０の出力信号とに基づいて光源１４の駆動信号を制御している。これにより、光源１４から射出される光束の発散角が変化しても、精度良く光源１４の駆動信号を制御することができる。従って、従来よりも高精度のＡＰＣ制御を行うことが可能となる。そして、その結果、感光体ドラム１０３０の表面を安定して光走査することが可能となる。

また、本実施形態によると、ＡＰＣ受光器２０は、「前走査領域」に配置されているため、「画像領域」に画像情報を書き込むときに近い状態で光量を検出することができる。これにより、ＡＰＣ制御の精度をさらに向上させることができる。

また、本実施形態によると、ＡＰＣ受光器２０は、前方同期検知センサ１８Ｆよりも画像領域に近い位置に配置されている。これにより、画素クロックに同期した発光パターンの生成が容易となる。

また、本実施形態によると、ビーム検知センサ２１の出力信号に基づいて、感光体ドラム１０３０の表面での光束の副走査ずれがほぼ０となるように、液晶偏向素子１６の印加電圧が制御されている。これにより、ＡＰＣ受光器２０及び前方同期検知センサ１８Ｆでの受光位置は、常に同じ位置となり、安定したモニタ補正用信号及び同期検知用信号を得ることができる。

また、本実施形態によると、前方同期検知センサ１８Ｆが「前走査領域」に配置され、ビーム検知センサ２１が「後走査領域」に配置されているため、走査長を精度良く制御することが可能となる。すなわち、画素位置の精度を向上させることができる。

また、本実施形態によると、前方同期検知センサ１８Ｆでの受光量が常にほぼ一定であるため、安定した同期検知用信号を得ることができる。

また、本実施形態によると、ＡＰＣ受光器２０及び前方同期検知センサ１８Ｆは、いずれも２分割受光素子を有しているため、小型でありながら高精度を実現することができる。

また、本実施形態によると、ＡＰＣ受光器２０及び前方同期検知センサ１８Ｆは、パッケージＰｋ内に収容されているため、省スペース及び精度向上をさらに図ることができる。

また、本実施形態によると、光源１４が面発光レーザアレイを有しているため、同時に複数の光束で走査することができる。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、感光体ドラム１０３０の表面を安定して光走査することができる光走査装置１０１０を備えているため、結果として、高品質の画像を形成することが可能となる。

また、本実施形態によると、光源１４が面発光レーザアレイを有しているため、画像形成の高速化及び書込密度の高密度化が可能となる。

なお、上記実施形態では、２次元アレイ１００が４０個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態において、前記前方同期検知センサ１８Ｆの２分割受光素子及び前記ＡＰＣ受光器２０の２分割受光素子をそれぞれ単体の受光素子としても良い（図１３及び図１４参照）。

この場合には、比較器１８ｃでは、前方同期検知センサ１８Ｆの出力信号とＡＰＣ受光器２０の出力信号とが比較され、その結果が、同期検知用信号としてパッケージＰｋの端子ｃ１から出力される。また、比較器２０ｃでは、前方同期検知センサ１８Ｆの出力信号とＡＰＣ受光器２０の出力信号とが比較され、その結果が遅延回路２０ｄに入力される。そして、サンプルホールド回路２０ｅでは、ＡＰＣ受光器２０の出力信号が遅延回路２０ｄの出力信号をサンプリング信号としてサンプルホールドされる。このサンプルホールド回路２０ｅの出力信号は、アンプ２０ｆで増幅された後、モニタ補正用信号としてパッケージＰｋの端子ｃ２から出力される。

この場合であっても、上記実施形態と同様な同期検知用信号及びモニタ補正用信号を得ることができる。これにより、低コスト化及び小型化を図ることができる。

この場合において、一例として図１５に示されるように、前方同期検知センサ１８Ｆの出力信号を、同期検知用信号としてパッケージＰｋの端子ｃ１から出力しても良い。同様に、ＡＰＣ受光器２０の出力信号をモニタ補正用信号としてパッケージＰｋの端子ｃ２から出力しても良い。

また、一例として図１６及び図１７に示されるように、前方同期検知センサ１８Ｆの受光素子とＡＰＣ受光器２０の受光素子を、共通の受光素子２７としても良い。

ここでは、受光素子２７の出力信号が、同期検知用信号としてパッケージＰｋの端子ｃ１から出力される。また、比較器２０ｃでは、受光素子２７の出力信号とグランドレベルとが比較され、その結果が遅延回路２０ｄに入力される。そして、サンプルホールド回路２０ｅでは、受光素子２７の出力信号が遅延回路２０ｄの出力信号をサンプリング信号としてサンプルホールドされる。このサンプルホールド回路２０ｅの出力信号は、アンプ２０ｆで増幅された後、モニタ補正用信号としてパッケージＰｋの端子ｃ２から出力される。これにより、小型化をさらに図ることができる。

この場合に、一例として図１８に示されるように、受光素子２７の出力信号をアンプ２０ｆで増幅し、モニタ補正用信号としてパッケージＰｋの端子ｃ２から出力しても良い。

また、この場合に、一例として図１９に示されるように、受光素子２７の出力信号をモニタ補正用信号としてパッケージＰｋの端子ｃ２から出力しても良い。

また、上記実施形態において、一例として図２０及び図２１に示されるように、ビーム検知センサ２１を「前走査領域」に配置しても良い。このとき、後方同期検知センサ１８Ｅ及びＡＰＣ受光器２０を「後走査領域」に配置しても良い。

また、上記実施形態において、一例として図２２及び図２３に示されるように、ビーム検知センサ２１の前記各受光部（第１受光部２１_１、第２受光部２１_２）を、それぞれ２分割受光子としても良い。これにより、さらに小型で高精度を実現することができる。

また、上記実施形態において、一例として図２４〜図２７に示されるように、ビーム検知センサ２１の前記第１受光部２１_１及び前記第２受光部２１_２が長方形及び平行四辺形以外の形状であっても良い。

また、上記実施形態において、副走査ずれを検出する手段が別に設けられている場合には、一例として図２８〜図３０に示されるように、前記ビーム検知センサ２１がなくても良い。

図２８には、前方同期検知センサ１８ＦとＡＰＣ受光器２０が「前走査領域」に配置される場合が図示されている。図２９には、さらに後方同期検知センサ１８Ｅが「後走査領域」に配置される場合が図示されている。また、図３０には、前方同期検知センサ１８Ｆが「前走査領域」に配置され、後方同期検知センサ１８ＥとＡＰＣ受光器２０が「後走査領域」に配置される場合が図示されている。

また、上記実施形態では、Ｎ回の走査毎にゲインが設定される場合について説明したが、これに限らず、走査毎に、直前のＮ回分のモニタ補正用信号の積算値を平均化し、該平均値に基づいて、ゲイン設定回路２２１ｄにおいてゲインを設定するための信号を生成しても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば、高品質の画像を形成することができる。

例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、一例として図３１に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。

各感光体ドラムは、図３１中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順に帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットがそれぞれ配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。

光走査装置２０１０は、前記光源１４と同様な光源、前記前方同期検知センサ１８Ｆと同様な同期検知センサ、前記ＡＰＣ受光器２０と同様なＡＰＣ受光器、前記ビーム検知センサ２１と同様なビーム検知センサ、前記フォトダイオード２５と同様なフォトダイオード、前記偏向器前光学系及び走査光学系と同様な偏向器前光学系及び走査光学系を、それぞれ色毎に有している。そこで、上記光走査装置１０１０と同様な構成部分については同一の符号を用いて説明する。

ここでは、一例として図３２に示されるように、各前方同期検知センサ１８Ｆ及び各ＡＰＣ受光器２０は、対応する感光体ドラムの「前走査領域」に配置され、各ビーム検知センサ２１は、対応する感光体ドラムの「後走査領域」に配置されている。

そして、各光源１４から射出された光束は、対応する偏向器前光学系を介して共通のポリゴンミラーで偏向され、対応する走査光学系を介して対応する感光体ドラムに照射される。

各偏向器前光学系の開口板２３で反射された光束は、対応するフォトダイオード２５で受光される。

ポリゴンミラーで偏向され、各走査光学系を介して「前走査領域」に向かう光束の一部は、対応する前方同期検知センサ１８Ｆ及び対応するＡＰＣ受光器２０に入射する。

また、ポリゴンミラーで偏向され、各走査光学系を介して「後走査領域」に向かう光束の一部は、対応するビーム検知センサ２１に入射する。

光走査装置２０１０は走査制御装置を備え、該走査制御装置は、色毎に、対応するフォトダイオード２５の出力信号とＡＰＣ受光器２０の出力信号とに基づいて対応する光源１４の駆動信号を制御している。すなわち、前記光走査装置１０１０と同様にして各光源１４のＡＰＣ制御を行う。従って、従来よりも高精度のＡＰＣ制御を行うことができる。その結果、カラープリンタ２０００は、高品質のカラー画像を形成することが可能となる。

なお、このカラープリンタ２０００において、光走査装置２０１０に代えて、色毎に前記光走査装置１０１０を用いても良い。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、従来よりも高精度のＡＰＣ制御を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を示す概略図である。 前走査領域、画像領域、後走査領域を説明するための図である。 図２における光源に含まれるＶＣＳＥＬの２次元アレイを説明するための図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、いずれも図２における開口板を説明するための図（その１）である。 図２における開口板を説明するための図（その２）である。 ＡＰＣ受光器及び前方同期検知センサが収容されたパッケージを説明するための図である。 ＡＰＣ受光器の出力信号からモニタ補正用信号を生成する回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図２におけるビーム検知センサを説明するための図である。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は、いずれも図９のビーム検知センサの動作を説明するための図である。 走査制御装置の構成を説明するためのブロック図である。 駆動信号補正回路を説明するための図である。 パッケージの変形例１を説明するための図である。 図１３の変形例１を説明するためのタイミングチャートである。 パッケージの変形例２を説明するための図である。 パッケージの変形例３を説明するための図である。 図１６の変形例３を説明するためのタイミングチャートである。 パッケージの変形例４を説明するための図である。 パッケージの変形例５を説明するための図である。 ＡＰＣ受光器、前方同期検知センサ、及びビーム検知センサの配置位置の変形例１を説明するための図である。 ＡＰＣ受光器、前方同期検知センサ、及びビーム検知センサの配置位置の変形例２を説明するための図である。 ビーム検知センサの変形例１を説明するための図（その１）である。 ビーム検知センサの変形例１を説明するための図（その２）である。 ビーム検知センサの変形例２を説明するための図（その１）である。 ビーム検知センサの変形例２を説明するための図（その２）である。 ビーム検知センサの変形例３を説明するための図（その１）である。 ビーム検知センサの変形例３を説明するための図（その２）である。 ＡＰＣ受光器と前方同期検知センサのみが感光体近傍に設けられる場合を説明するための図である。 同期検知センサが２つ設けられる場合を説明するための図（その１）である。 同期検知センサが２つ設けられる場合を説明するための図（その２）である。 カラープリンタの概略構成を示す図である。 図３１におけるＡＰＣ受光器、前方同期検知センサ、及びビーム検知センサの配置位置を説明するための図である。

符号の説明

１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源、１８ｃ…比較器、１８Ｅ…後方同期検知センサ（第３の受光器、第４の受光器）、１８Ｆ…前方同期検知センサ（第３の受光器、第４の受光器）、２０…ＡＰＣ受光器（第２の受光器）、２０ｃ…比較器、２０ｄ…遅延回路、２０ｅ…サンプルホールド回路、２０ｆ…アンプ（増幅器）、２１…ビーム検知センサ、２１_１…第１受光部、２１_２…第２受光部、２２…走査制御装置（制御装置）、２３…開口板（反射光学素子）、２５…フォトダイオード（第１の受光器）、２７…受光素子（共通の受光素子）、１００…２次元アレイ（面発光レーザ）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）、Ｐｋ…パッケージ。

Claims (21)

1. 光束により被走査面の走査領域を走査し、該走査領域内の画像領域に画像情報の書き込みを行う光走査装置であって、
   光源と；
   前記光源から射出された光束の最も光強度の大きい部分がそのほぼ中央を通る開口部を有し、該開口部の周囲に入射した光束を反射する反射光学素子と；
   前記反射光学素子で反射された光束を受光する第１の受光器と；
   前記反射光学素子の開口部を通過した光束を偏向する偏向器と；
   前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面上に集光する走査光学系と；
   前記偏向器で偏向され、前記走査領域内であって前記画像領域外に向かう光束の一部を受光する第２の受光器と；
   前記第１の受光器の出力信号と前記第２の受光器の出力信号とに基づいて、前記光源の駆動信号を制御する制御装置と；を備える光走査装置。
2. 前記第２の受光器は、前記走査領域内であって前記画像領域外に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記第２の受光器は、前記画像領域に対して走査開始側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記走査領域内であって、前記第２の受光器に対して走査開始側に配置されている第３の受光器を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記第２の受光器は、前記画像領域に対して走査終了側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
6. 前記第２の受光器と前記画像領域との間に配置されている第３の受光器を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記第３の受光器に入射する光束の光量は、一定であることを特徴とする請求項４又は６に記載の光走査装置。
8. 前記第２の受光器に入射する光束の光量と前記第３の受光器に入射する光束の光量とは互いに異なることを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記第２の受光器及び第３の受光器は、同一パッケージ内に収容されていることを特徴とする請求項４、６〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 前記パッケージ内に、
    前記第２の受光器の出力信号と前記第３の受光器の出力信号とを比較する比較器と；
    前記比較器の出力信号を遅延させる遅延回路と；
    前記遅延回路の出力信号をサンプリング信号とし、前記第２の受光器の出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路と；
    前記サンプルホールド回路の出力信号を増幅する増幅器と；が更に収容されていることを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
11. 前記走査領域内であって、前記画像領域に対して走査開始側及び走査終了側のうち、前記第３の受光器と異なる側に第４の受光器を更に備えることを特徴とする請求項４、６〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
12. 前記走査領域内であって、前記画像領域に対して走査開始側及び走査終了側のうち、前記第３の受光器と異なる側に、前記被走査面上に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれを検出するためのビーム検知センサをさらに備え、
    前記ビーム検知センサは、それらの受光面上を光束が主走査方向に移動する第１受光部と第２受光部とを有する受光素子を含み、
    前記第１受光部は、光束が横切る少なくとも１つの辺が主走査方向に直交し、
    前記第２受光部は、光束が横切る少なくとも１つの辺が主走査方向及び副走査方向のいずれに対しても傾斜していることを特徴とする請求項４、６〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
13. 前記ビーム検知センサは、前記画像領域に対して走査開始側に配置され、
    前記第１受光部は、前記第２受光部よりも走査開始位置に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の光走査装置。
14. 前記制御装置は、更に前記第３の受光器の出力信号及び前記第１受光部の出力信号に基づいて走査長を制御することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光走査装置。
15. 前記第３の受光器及び前記ビーム検知センサは、２分割受光素子を有することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の光走査装置。
16. 前記第２の受光器と前記第３の受光器は一体化されて共通の受光素子を有することを特徴とする請求項４又は６に記載の光走査装置。
17. 前記共通の受光素子の出力信号を増幅する増幅器をさらに備え、
    前記増幅器は、前記共通の受光素子とともに、同一パッケージ内に収容されていることを特徴とする請求項１６に記載の光走査装置。
18. 前記共通の受光素子の出力信号のピークレベルをサンプルホールドするサンプルホールド回路をさらに備え、
    前記サンプルホールド回路は、前記共通の受光素子とともに、同一パッケージ内に収容されていることを特徴とする請求項１６に記載の光走査装置。
19. 前記光源は、垂直共振器型の面発光レーザを含むことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の光走査装置。
20. 少なくとも１つの像担持体と；
    前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも１つの請求項１〜１９のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
21. 前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項２０に記載の画像形成装置。

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