JP2010072634A - 光走査装置、画像形成装置、制御方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 各段の多面反射鏡の走査タイミングを検出することができる装置および方法を提供する。
【解決手段】 この装置は、回転軸とその回転軸に少なくとも２段に、かつ回転方向への角度をずらして周設された多面反射鏡とを有する偏向手段と、光源からのビームを少なくとも２つに分割し、分割された各ビームを相異なる段の多面反射鏡へ入射させる分割手段と、偏向手段により走査されるビームを検知する受光手段と、受光手段によるビームの検知間隔に基づき、各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングを検出する検出手段とを備え、偏向手段が、検知間隔が等間隔にならないように各段の多面反射鏡が回転方向へ角度をずらして配設されていることを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、共通の光源からのビームにより相異なる被走査面を走査する光走査装置、その光走査装置を備える画像形成装置に関し、また、共通の光源からのビームにより相異なる被走査面を所定のタイミングで走査するための制御方法、その方法を実現するためのコンピュータ可読なプログラム、そのプログラムが記録された記録媒体に関する。

レーザプリンタ、ファックス装置、デジタル複合機等で用いられる電子写真画像形成装置では、印刷等のカラー化や高速化により、感光体ドラムを複数備えるタンデム方式の装置が普及してきている。このタンデム方式の装置では、複数の感光体ドラムのそれぞれに対し、光を照射する必要があるため、感光体ドラムの数が増加するに伴い、光源数が増加する。この光源数の増加は、部品点数の増加をもたらし、コストアップを生じ、さらには複数光源間の波長差に起因する色ずれをもたらす。また、光源数が増加すると、半導体レーザの劣化による書き込みユニットの故障確率も増加し、リサイクル性が低下する。

そこで、タンデム方式の電子写真画像形成装置において、光源数を増加させないようにするために、共通の光源からのビームを分割し、分割された各ビームにより相異なる被走査面を走査する装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置は、光源の出射光束を光束分割手段で２本に分け、互いに角度をずらして重ねた２枚のポリゴンミラーを同軸で回転させる偏向手段の上下段に取り付けられたポリゴンミラーにそれぞれ入力させ、この偏向手段により相異なるタイミングで偏向走査された各光束を、それぞれ所定の光学系である第１走査レンズ、ミラー、第２走査レンズを経て別個の感光体に到り主走査を行うように構成されている。

このように複数段のポリゴンミラーにて相異なる被走査面を走査するための光学的配置を規定することで、光源数を減らしながらも、高速な画像出力を可能にするとともに、ゴースト光を発生させず、良好な画像出力を可能にするものである。光源数の減少は、部品点数を減少させ、低コスト化を実現し、ユニット全体の故障率を減少させ、リサイクル性を向上させることができる。

なお、この装置では、相異なる段のポリゴンミラーの回転方向の角度ずれ量φ、ポリゴンミラーのミラー面の面数Ｍから、相異なる段の多面の反射鏡の回転方向のずれ角φがπ／Ｍになることを特徴としている。すなわち、４面のポリゴンミラーを使用した場合、ずれ角φはπ／４（４５deg）とされる。

上記従来の装置では、共通の光源からのビームを分割し、分割された各ビームにより相異なる被走査面を走査するには、ポリゴンミラーによる走査タイミングと光源の点灯タイミングとを合わせなければならない。つまり、その装置では、ポリゴンミラーを被走査面に合わせて多段のポリゴンミラーのミラー面の位相（回転方向への角度）をずらして製作されているので、光源を点灯させるデータは、ポリゴンミラーの回転位相と被走査面のデータと合ったものでなければならない。

ポリゴンミラーの回転位相の検出には、画像領域外に配置した受光素子により、ミラー面が所定の位相に到達したタイミングをビーム入射光にて検出する技術が広く知られている。この技術により検出する場合、複数段のポリゴンミラーの回転角を検出することは可能であるが、相異なる段のポリゴンミラーの回転方向の角度ずれ量が均一であるので、各段のポリゴンミラーの回転位相を検出することは不可能である。つまり、ポリゴンミラーを２段に重ねた構成では、この２段に重ねられたポリゴンミラーが所定の回転角に到達したことは検出可能であるが、上段と下段のどちらが所定の回転角に到達しているかを検出することは不可能である。

一般的なカラー画像を形成する画像形成装置では、４つの感光体ドラムに静電潜像を形成し、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのトナーにより個別にトナー像を形成する。このことから、４つの感光体ドラムと４つの被走査面は対応している。すなわち、マゼンタとイエローを上段と下段で走査する構成では、マゼンタと上段のポリゴンミラー、イエローと下段のポリゴンミラーが対応している。感光体ドラムとポリゴンミラーの対応を取り違えてしまった場合、マゼンタの感光体ドラムでイエローの静電潜像を形成し、イエローの感光体ドラムでマゼンタの静電潜像を形成することとなり、最終出力である転写紙上のカラー画像出力が適切な配色にならないという問題があった。

そこで、どの段のポリゴンミラーがどのタイミングで走査するかを検出することができる装置および方法の提供が望まれていた。

本発明は、上記課題を解決するために、複数段の多面反射鏡であるポリゴンミラーにより走査されたビームを検知する受光手段と、その受光手段が検知したビームの検知間隔から、各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングを検出する検出手段とを備え、ポリゴンミラーのずれ角を不均等にした構成とする。これにより、どの段の多面反射鏡がどのタイミングで走査するかを検知することができ、被走査面に適切な色の静電潜像を形成することが可能となる。

また、光源数を減らしながらも、高速な画像出力を可能にし、新たな部品追加を行うことなく、各ミラー面の走査角度を検出することができる。光源数の減少に伴い、部品点数を減らし、低コスト化を実現することができ、光走査装置のユニット全体の故障率を減少させ、リサイクル性を向上させることもできる。

上記受光手段と検出手段を備える構成では、多面反射鏡の回転状態が安定し、正常に動作している場合には問題ないが、ずれ角が小さいことから、回転状態がわずかでも不安定になると、正確に検知することができなくなる。このため、多面反射鏡の回転状態が安定し、正常に動作しているかを、検出手段による検出結果から判定する判定手段をさらに備えることが望ましい。

このように多面反射鏡の回転状態が適切であるかを判定することで、適切なカラー画像出力を実現することができる。また、光走査装置の構成部品の不具合を検出することも可能となる。

したがって、本発明によれば、回転軸と前記回転軸に少なくとも２段に、かつ回転方向へ角度をずらして周設された多面反射鏡とを有する偏向手段と、光源からのビームを少なくとも２つに分割し、分割された各ビームを相異なる段の多面反射鏡へ入射させる分割手段とを備え、回転軸を中心として回転する相異なる段の多面反射鏡により反射された各ビームが相異なる被走査面を走査する光走査装置であって、偏向手段により走査されるビームを検知する受光手段と、受光手段によるビームの検知間隔に基づき、各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングを検出する検出手段とをさらに備える、光走査装置が提供される。また、この光走査装置は、検出手段による検出結果に基づき、多面反射鏡が正常に回転しているか否かを判定する判定手段とをさらに備えることができる。

光源は、複数の発光部を有する面発光型半導体レーザアレイ素子が好ましい。光走査装置の部品点数を減少させることができるからである。

偏光手段が、４つの反射面をもつ多面反射鏡であり、上段の多面反射鏡に対し、下段の多面反射鏡が回転方向へ４５°程角度をずらして回転軸に配設されたものである場合、検知信号の間隔は等間隔となり、一定間隔で各段の多面反射鏡による走査が開始され、どの段の多面反射鏡がどのタイミングで走査しているかを検出するのは困難である。これに対し、偏光手段が、４つの反射面をもつ多面反射鏡であり、上段の多面反射鏡に対し、下段の多面反射鏡が回転方向へ４５°±α程角度をずらして回転軸に配設されたものである場合、わずかなずれ量であっても検知信号の間隔が異なるものとなり、どの段の多面反射鏡がどのタイミングで走査しているかを検出することが可能となる。そこで、偏向手段は、受光手段によるビームの検知間隔が等間隔にならないように各段の多面反射鏡が回転方向へ角度をずらして配設されていることを特徴とする。

上記角度は、π／Ｍ±α（Ｍは多面反射鏡の面数、αは角度ずれ量）で表され、αは、多面反射鏡の組み立て時の許容範囲である公差の絶対値より大きいことを特徴とする。公差とは、規定値と実物の値との差で、法令で許容される範囲で、機械加工でいう許し代である。αがその公差の絶対値と同じである場合、実際の検出時に、検知信号の間隔が等間隔となり、どの段の多面反射鏡がどのタイミングで走査しているかを検出することはできない。しかしながら、公差の絶対値より大きくすることで、上記のように、検知信号の間隔が異なるものとなり、どの段の多面反射鏡がどのタイミングで走査しているかを検出することができる。

検出手段は、受光手段から出力された検知信号の間隔を計測する計測手段を含むことができる。また、検出手段は、計測手段により計測された間隔を、それ以前に計測された計測値または予め設定された固定値と比較し、その間隔が計測値または固定値より大きいか否かを判定する比較判定手段をさらに含むことができる。計測値としては、直前に計測した間隔を採用することができる。固定値としては、一例として、事前に検知信号の間隔を計測し、計測したすべての間隔の平均値を採用することができる。

判定手段は、比較判定手段が判定した比較結果から、上記計測値または固定値より大きい間隔と、上記計測値または固定値より小さい間隔とが交互に検出される場合に正常に動作していると判定し、それ以外の場合には正常に動作していないと判定する。

この光走査装置は、検出された各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングに基づき、光源を点灯させるデータを、走査を行わせるべき段の多面反射鏡に対応させて選択するデータ選択手段をさらに備えることができる。これにより、所定の被走査面に所定の色の静電潜像を確実に形成することができる。

本発明では、上記の光走査装置と、各々が光走査装置により走査される被走査面を有する複数の像担持体とを備える画像形成装置も提供することができる。

また、本発明では、回転軸を中心として回転する異なる段の多面反射鏡により反射された各ビームが異なる被走査面を所定のタイミングで走査するために実行される制御方法も提供することができる。この方法は、偏向手段により走査されるビームを検知するステップと、受光手段によるビームの検知間隔に基づき、各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングを検出するステップとを含む。また、この方法は、検出するステップで検出された検出結果に基づき、多面反射鏡が正常に回転しているか否かを判定するステップとをさらに含むことができる。さらに、この方法は、上記の計測手段、比較判定手段、データ選択手段により行われる処理ステップを含む。

本発明では、上記の制御方法を実現するためのコンピュータ可読なプログラムや、そのプログラムが記録された記録媒体も提供することができる。

本実施形態におけるタンデム方式のカラー画像形成装置の構成を示した図。 本実施形態の光走査装置の構成を示した図。 ハーフミラープリズムの副走査断面図。 ポリゴンミラーの配置構成を示した図。 ビームにより被走査面を走査しているところを示した図。 光走査装置が備える制御部の構成を示した図。 光走査装置が備える制御部の別の構成例を示した図。 光走査装置の正常時の制御タイミングを例示した図。 光走査装置の異常時の制御タイミングを例示した図。

図１は、本実施形態におけるタンデム方式のカラー画像形成装置の構成を示した図である。このカラー画像形成装置は、４つの感光体ドラム１０ａ〜１０ｄと、４つの帯電ユニット１１ａ〜１１ｄと、現像ユニットとしての４つのトナーカートリッジ１２ａ〜１２ｄと、４つの転写ローラ１３ａ〜１３ｄと、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上のトナーを除去する図示しない４つのクリーナーと、中間転写ベルト１４と、中間転写ローラ１５と、中間転写ベルトクリーニング装置１６と、転写装置１７と、給紙レジストセンサ１８と、定着装置１９と、排紙装置２０と、光走査装置２１とから構成されている。

光走査装置２１は、カラー画像形成装置の開始ボタンが押下されると、あるいはプリンタホストからの印刷ジョブ開始信号が有効にされると、タイミング制御したビームを感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上に露光する。この光走査装置２１では、ポリゴンモータにより上下２段の多面反射鏡であるポリゴンミラーを回転させ、光源からのビームを走査させ、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの被走査面にそれぞれビームを書き込み、静電潜像を形成する。

その形成された静電潜像は、トナーカートリッジ１２ａ〜１２ｄから供給されるトナーにより現像され、各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上では単色画像が形成される。図１に示す実施形態では、まず、最初の感光体ドラム１０ａではブラック（Ｋ）のトナーが付着され、黒画像が形成されて、転写ローラ１３ａにより中間転写ベルト１４上に転写される。次の感光体ドラム１０ｂではシアン（Ｃ）のトナーが付着され、シアン画像が形成されて、転写ローラ１３ｂにより中間転写ベルト１４上に転写される。なお、この中間転写ベルト１４上には既に黒画像が転写されているため、その上にシアン画像が転写される。

さらに次の感光体ドラム１０ｃではイエロー（Ｙ）のトナーが付着され、黄画像が形成されて、転写ローラ１３ｃにより中間転写ベルト１４上に転写される。この中間転写ベルト１４上には既に黒画像およびシアン画像が転写されているため、それらの上に黄画像が転写される。最後の感光体ドラム１０ｄではマゼンタ（Ｍ）のトナーが付着され、転写ローラ１３ｄにより中間転写ベルト１４上に転写される。中間転写ベルト１４上には既に黒画像およびシアン画像および黄画像上にマゼンタ画像が転写される。なお、中間転写ベルト１４は、中間転写ローラ１５を駆動ローラとして回転駆動することにより転写された各色のトナー像を所定方向へ搬送する。このように中間転写ベルト１４上に各色のトナー像が重ね合わされることにより、合成カラー像が形成される。ここでは、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの順に作像しているが、作像する色順はこれに限られるものではない。

一方、このカラー画像形成装置は、ジョブ開始信号が有効にされると、給紙装置から転写紙Ｓを１枚ずつ分離し、給紙搬送させ、給紙レジストセンサ１８で転写紙Ｓが検知されると、その給紙を一旦停止させる。そして、中間転写ベルト１４上の合成カラー画像の搬送にタイミングを合わせ、レジストローラを回転させ、中間転写ベルト１４と転写装置１７との間に転写紙を送り込む。転写装置１７は、転写紙Ｓへ合成カラー画像を転写し、定着装置１９は、搬送される合成カラー画像が転写された転写紙Ｓに、熱と圧力を加えて定着させる。定着後、転写紙Ｓは、排紙装置２０に取り付けられた排紙ローラにより排出され、排紙トレイ上にスタックされる。

図２を参照して、本実施形態の光走査装置の構成を説明する。図２に示す光走査装置は、図示しない光源から出射された発散光束であるビーム３０を弱い収束光束もしくは平行光束または弱い発散光束へ変換するカップリングレンズ３１と、カップリングレンズ３１を出たビームの被走査面上でのビーム径を安定させるための開口絞り３２と、光源からのビーム３０を上下段に分割するハーフミラープリズム３３とを備える。光源から出射されるビーム３０が１本である場合、ハーフミラープリズム３３を出射するビームは２本のビームとなる。光源から出射されるビーム３０は、１本に限らず、２本以上であってもよい。

ここで、図３を参照して、ハーフミラープリズム３３について説明する。図３は、ハーフミラープリズム３３の副走査断面図である。ハーフミラープリズム３３は、入射された光を、透過光と反射光に１：１の割合で分離するハーフミラー３３ａを備える。また、ハーフミラープリズム３３は、光の進む方向を変換する機能を有する全反射面３３ｂを備える。

開口絞り３２を出たビームは、ハーフミラープリズム３３へ入射されるが、ハーフミラー３３ａで上下段の２つに分離され、全反射面３３ｂで方向を変換された後、後述する上下段に配置されたポリゴンミラーへと出射される。

ここではハーフミラープリズムを用いたが、単体のハーフミラーと一般に使用されるミラーとを用いて同様の機能を有する光学系デバイスを構成することもできる。また、ハーフミラーによる光の分離割合は、上記の１：１に限定されるものではなく、他の光学系デバイスに条件に合わせて適宜設定することができる。

再び図２を参照して、光走査装置について説明する。光走査装置は、そのほか、シリンドリカルレンズ３４ａ、３４ｂ、防音ガラス３５、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂ、偏向手段３６、走査レンズ３７ａ、３７ｂ、ミラー３８、走査レンズ３９ａ、３９ｂを備えている。

ハーフミラープリズム３３を出たビームは、上下段のそれぞれに合わせて配置されるシリンドリカルレンズ３４ａ、３４ｂにより、偏向反射面の近傍にて主走査方向に長い潜像へ変換される。偏向手段３６は、回転軸に、上下２段にそれぞれポリゴンミラー３６ａ、３６ｂが周設されたものとされ、ポリゴンミラー３６ａに対しポリゴンミラー３６ｂが回転方向へ角度φほどずれたものとされている。なお、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂは、一体的に形成されていてもよく、別体として組み付けてもよい。

回転方向へのずれ角φが均等である場合、ずれ角φは、ポリゴンミラーのミラー面の面数（Ｍ）に対し、π／Ｍで表すことができる。その面数が４である場合、ずれ角φはπ／４、すなわち４５degとなる。このずれ角が４５degである場合、上段のポリゴンミラー３６ａにより走査を開始し、その後に下段のポリゴンミラー３６ｂにより走査を開始するまでの間隔と、下段のポリゴンミラー３６ｂにより走査を開始し、その後に上段のポリゴンミラー３６ａにより走査を開始するまでの間隔は同じ間隔となり、どのタイミングのビームが上段で反射され、どのタイミングのビームが下段で反射されて走査を行っているのかを見分けることができない。

そこで、このミラー面のずれ角φを不均等にする。具体的には、図４（ａ）に示すように、上段のポリゴンミラー３６ａから下段のポリゴンミラー３６ｂを見た場合のミラー面のずれ角をφ１とし、図４（ｃ）に示すように、下段のポリゴンミラー３６ｂから上段のポリゴンミラー３６ａを見た場合のミラー面のずれ角をφ２として、φ１＝π／Ｍ＋α、φ２＝π／Ｍ−αとなるように、±αの角度差を設けてミラー面を配置する。なお、図４（ａ）の場合の側方から見た図が、図４（ｂ）である。

例えば、ミラー面が４面で、角度ずれ量αが１°あると、φ１＝４６°、φ２＝４４°となる。この場合、上段のポリゴンミラー３６ａにより走査を開始し、その後に下段のポリゴンミラー３６ｂにより走査を開始するまでの間隔は、下段のポリゴンミラー３６ｂにより走査を開始し、その後に上段のポリゴンミラー３６ａにより走査を開始するまでの間隔より長くなり、間隔が長いほうが上段のポリゴンミラー３６ａにより走査したと判断でき、間隔が短いほうが下段のポリゴンミラー３６ｂにより走査したと判断することができる。したがって、角度ずれ量αを設けることにより、その間隔からいずれの段により走査を行っているかを検出することができる。

この角度ずれ量αの範囲は、ポリゴンミラーを組み立てるにあたって部品公差が大きなパラメータとなる。この公差とは、規定値と実物の値との差で、法令で許容される範囲で、機械加工でいう許し代である。例えば、部品公差を±０．２５degとすると、α＝０．２５にしてもφ１＝φ２となり、ポリゴンミラーの上段と下段を検出することができない。また、αが０．２５未満になると、φ１とφ２の大小関係が逆転してしまい、ポリゴンミラーの上段と下段を検出することはできるが、その結果が上下段で逆の結果となる。このため、αが０．２５を超える値でなければならない。

また、部品公差を±０．５degとすると、α＝０．５にしてもφ１＝φ２となり、ポリゴンミラーの上段と下段を検出することができない。このため、α＝０．５を超える値でなければならない。例えば、α＝０．５００５とすることができるが、この０．５００５は、０．５に対し、わずか０．０００５程大きくしただけであるが、高速クロックによりカウントを行うため、検知信号の間隔をカウントする値の差分が数百以上の差分があるので上下段の検出は十分に可能である。

したがって、角度ずれ量αの最小値は、部品公差が±０．２５degである場合には、αはその公差の絶対値０．２５degを超える値、例えば０．２５０５degとすることができる。また、部品公差が±０．５degである場合には、αはその公差の絶対値０．５degを超える値、例えば０．５００５degとすることができる。一方、角度ずれ量αの最大値は、αが大きくなると検知信号の間隔が短い段のミラー面で感光体ドラムを走査できる有効書き込み幅に相当する偏向角が小さくなり、主走査幅を走査するための制御クロックを大幅に高速化する必要があることから、４５°に対して約２〜３％の約０．９〜１．３５°が好ましい。

この光走査装置では、角度ずれ量αを設けた偏向手段３６を備えることで、いずれの段により走査を行っているかを検出することができる。この光走査装置において、角度ずれ量αが０の偏向手段３６を取り付けた場合、上下段の検出はできないものの、上記間隔が等間隔で一定であることを検出し、角度差がないことを検知することができる。このため、製造時に、角度差がないように製作した場合であっても、このようにして検出した検知信号の間隔が異なるときは、製造段階で角度差が生じていることを検知することができる。

実際の走査について説明すると、図５（ａ）に示すように、共通の光源からの上段ビームＢ１が感光体ドラム（被走査面）を走査しているときは、下段のビームＢ２は被走査面上にビームが到達しないように、遮光部材４０により遮光するようにする。

また、共通の光源からの下段ビームＢ２が被走査面を走査しているときは、図５（ｂ）に示すように、上段ビームＢ１は被走査面上にビームが到達しないように、遮光部材４０により遮光するようにする。

図６を参照して、光走査装置が備える制御部の構成およびその制御部により行われる走査の制御について詳細に説明する。

この制御部は、光源制御部５０と、データ選択部５１と、偏向走査段検出部５２とを備える。偏向走査段検出部５２は、同期検知計測部５２ａと、比較判定部５２ｂとを備える。

光源制御部５０は、２つの光源からポリゴンミラー３６ａとポリゴンミラー３６ｂとに出射する各ビームを制御するために、各光源に対し変調信号を出力する。各光源から出射されたビームは、上段のポリゴンミラー３６ａのミラー面と、下段のポリゴンミラー３６ｂのミラー面とに入射する。ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの回転によりビームは、主走査方向へ走査し、図２に示す走査レンズ３８とミラー３９とを介して感光体ドラム１０ａ〜１０ｄを走査する。ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの回転位置は、走査先端位置に配置された受光素子５３ａ、５３ｂにより主走査の書き出し位置を示す同期検知信号として検出する。ここでは、受光素子５３ａ、５３ｂで同時にビームを検知していることから同期検知信号としている。

受光素子５３ａ、５３ｂで検出された同期検知信号は、偏向走査段検出部５２へ入力され、偏向走査段検出部５２の同期検知計測部５２ａが同期検知信号の間隔を計測する。同期検知計測部５２ａにより計測された結果は、比較判定部５２ｂへ出力され、比較判定部５２ｂが所定の値と比較する。この所定の値は、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの上下段を判定するための限界値、もしくは固定値、または同期検知計測部５２ａで計測された直前の値とすることができる。

固定値である場合、上段のポリゴンミラー３６ａにより反射されたビームを検知した受光素子５３ａ、５３ｂが出力した同期検知信号を受けてから、その後に下段のポリゴンミラー３６ｂにより反射されたビームを検知した受光素子５３ａ、５３ｂが出力した同期検知信号を受けるまで間隔Ｔａと、下段のポリゴンミラー３６ｂにより反射されたビームを検知した受光素子５３ａ、５３ｂが出力した同期検知信号を受けてから、その後に上段のポリゴンミラー３６ａにより反射されたビームを検知した受光素子５３ａ、５３ｂが出力した同期検知信号を受けるまで間隔Ｔｂとの平均値（Ｔａ＋Ｔｂ）／２とすることができる。

所定の値が同期検知計測部５２ａで計測された直前の値である場合、間隔Ｔａに比較して、間隔Ｔｂが長い光学系デバイスでは、同期検知計測部５２ａにより計測された結果が交互に間隔が長いものと短いものを繰り返すことから、その直前の計測結果と現在の計測結果とを比較し、現在の計測結果のほうが大きい場合には下段、小さい場合には上段を走査したと判断することができる。この判定結果から、ミラー面の走査を上段と下段を判別する偏向走査段信号を比較判定部５２ｂからデータ選択部５１へ出力する。

データ選択部５１では、比較判定部５２ｂからの偏向走査段信号に基づき画像処理部５４からの画像データを合成する。画像処理部５４は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の４色の画像データをデータ選択部５１へ入力する。光走査装置と感光体ドラムの配置により、各光源で作像するトナー色を決定する。ここでは、１つの光源でブラックとシアンを、もう１つの光源でイエローとマゼンタを作像すると仮定すると、データ選択部５１では比較判定部５２ｂからの偏向走査段信号に基づき、ブラックとシアンを１つの光源用の画像データとして合成し、もう１つの光源用にはイエローとマゼンタの画像データを合成し、光源制御部５０へ出力する。光源制御部５０は、各光源に対し変調信号を出力し、各光源がこれを基に各ビームを出射し、所望の静電潜像を形成する。

本発明では、１つの光源で２色の画像を形成することを特徴とし、この図６に示した実施形態では、２つの光源で計４色の画像を形成しているが、光源数は２つに限られるものではなく、例えば、高速で画像形成を行うために、２色の画像を形成する光源を２つ用い、４色の画像を計４つの光源を使用して形成することもできる。また、光源には、単独の光源素子で１つの発光点をもつ半導体レーザだけではなく、複数の発光点を有する半導体レーザダイオードアレイや、二次元に発光点を配置した面発光型半導体レーザを光源に使用することもできる。本発明の構成を採用することで、発光点数を削減することができるため、特に、多くの発光点を有する面発光型半導体レーザは、画像形成装置全体での部品点数を削減することができることから有効である。

図７は、光走査装置が備える制御部の別の構成例を示した図である。この実施形態では、さらに、制御部が、偏向動作判定部５５を備える構成とされている。

この実施形態では、受光素子５３ａ、５３ｂで検出された同期検知信号は、偏向走査段検出部５２と偏向動作判定部５５とへ入力される。また、ミラー面の走査を上段と下段を判別する偏向走査段信号が、比較判定部５２ｂからデータ選択部５１と偏向動作判定部５５とへ出力される。

偏向動作判定部５５には、受光素子５３ａ、５３ｂで検出した同期検知信号と、偏向走査段検出部５２で生成した偏向走査段信号とが入力される。受光素子５３ａ、５３ｂは、ポリゴンモータの回転に合わせて、上段と下段の同期検知信号を交互に検出する。１つの光源では、上段の走査で１回、下段の走査で１回の同期検知信号を検出するため、ポリゴンミラー３６ａとポリゴンミラー３６ｂのずれ角が不均等である場合、同期検知信号の間隔が大小交互に形成され、偏向走査段信号が上段と下段を交互に示す信号となる。したがって、ポリゴンモータの回転が正常動作し、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂが正常に回転している場合は、偏向走査段信号が上段と下段を交互に表すものとなる。

これに対し、ポリゴンモータの回転が正常動作せず、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂが正常に回転していない場合は、上述したようにミラー間のずれ角が２〜３％程度の角度差しかないことから、微小な回転不安定状態であっても、上述したような同期検知信号の間隔が大小交互に形成されたものにはならない。このため、偏向走査段信号も、上段と下段を交互に表したものにはならない。これでは、データ選択部５１が偏向走査段信号に基づき画像データの色を決定する際、誤った色を選択してしまい、最終出力画像に異常を生じてしまう。

偏向動作判定部５５は、この偏向走査段信号から、ポリゴンモータの回転が安定し、正常に動作しているか否かを判定し、正常動作していると判定した場合は、画像形成動作を実行させ、正常動作でないと判定した場合は、画像処理部５４に対して通知し、画像形成動作を停止させることができる。

図８は、ポリゴンモータの回転が安定し、正常に動作している場合の光走査装置の制御タイミングを示した図である。図８に示すDETP_Nは、図６または図７に示す受光素子５３により出力された同期検知信号である。ポリゴンミラーが１つで、ミラー面が１段である場合には、１つの同期検知信号が検出されるが、ポリゴンミラーが２つで、ミラー面が２段である場合には、２つの同期検知信号が検出される。偏向走査段検出部５２の同期検知計測部５２ａは、DETP_N信号の間隔を計測するカウンタを有する。このカウンタの制御クロックは、光源を１画素単位で制御するクロックのため、ローエンドの装置でも約１０MHzの周波数で動作し、ハイエンドの装置では約２００MHzの周波数で動作する高速クロックである。

比較判定部５２ｂが比較する値が固定値である場合、同期検知信号（DETP_N）入力タイミングのカウンタの計測値を固定値（MRLIMIT_R）と比較し、固定値以上であれば偏向走査段信号（mirrorside）をlowに、固定値未満であればmirrorsideをhighにする。具体的には、固定値以上であればlowを表す０に、固定値未満であればhighを表す１にする。図８では、(I)と(II)のDETP_N信号の間隔が固定値（MRLIMIT_R）未満となっているため、（II）のDETP_N信号を受信後、mirrorsideがhighにされている。

また、比較判定部５２ｂが比較する値が、同期検知計測部５２ａが計測した直前の結果である場合、直前値であるａ１と現在値であるｂ１を比較し、現在値が大きい場合にはmirrorsideをlowにする。直前値がｂ１で現在値がａ２であり、現在値ａ２が直前値ｂ１より小さい場合には、mirrorsideをhighにする。

この図８には図示していないが、比較判定部５２ｂが比較する値が固定値（MRLIMIT_R）である場合、その固定値は、制御部が有する記憶部に設定された値であり、固定値としては、同期検知信号の間隔からポリゴンミラーの上下段を判定可能な値を予め設定しておくことができる。画像形成装置が備える感光体ドラムの回転速度を変更した場合等、同期検知信号の間隔が変化すると、その変化幅に合わせて判定リミット値を変更することができるように任意の値を設定することが可能である。

図８では、同期検知信号(DETP_N)の入力ごとにmirrorsideがhighとlowに切り替えられており、図７に示す構成を採用する場合、偏向動作判定部５５は、ポリゴンモータの回転が安定し、正常動作していると判定する。この結果から、mirror_errorというエラー信号はlowのまま維持され、画像形成動作を実行させる。画像形成動作では、mirrorsideに基づいてデータ選択部５１で複数色のデータを合成する。ブラックとシアンの画像を合成する場合、ブラックがポリゴンミラーの上段により走査し、シアンが下段で走査する色であると仮定する。mirrorsideがlowである場合、ブラックのデータ（ｋ）を選択し、mirrorsideがhighである場合、シアンのデータ（ｃ）を選択し、１つの光源を駆動する変調信号として合成する。これは、残りのイエロー、マゼンタについても同様である。

図９は、ポリゴンモータの回転が不安定で、正常に動作していない場合の光走査装置の制御タイミングを示した図である。この図９では、(I)〜(IV)のDETP_N期間においてmirrorsideがhighとlowが交互に切り替えられたものとなっている。しかしながら、(V)のDETP_N期間の検出間隔が固定値MRLIMIT_Rよりも大きい間隔になることが正常であるにもかかわらず、ポリゴンモータの回転が乱れ、固定値よりも小さい間隔になっている。このため、同期検知信号の入力ごとに偏向動作段信号がhighとlowに交互に切り替わらず、図７に示す構成を採用する場合、偏向動作判定部５５は、エラー状態であることを検出し、正常動作でないと判定する。これにより、偏向動作判定部５５は、mirror_errorというエラー信号をhighにし、画像処理部５４に対して画像形成動作を停止させる通知処理を行う。

これまで本発明を実施の形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、他の実施の形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。制御部による処理は、プログラムとして構成することができ、光走査装置により実行させることができる。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体であればいかなる媒体に格納して提供することができ、フレキシブルディスク、ＭＤディスク、ＳＤカード、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等に格納して提供することができる。

１０ａ〜１０ｄ…感光体ドラム、１１ａ〜１１ｄ…帯電ユニット、１２ａ〜１２ｄ…トナーカートリッジ、１３ａ〜１３ｄ…転写ローラ、１４…中間転写ベルト、１５…中間転写ローラ、１６…中間転写ベルトクリーニング装置、１７…転写装置、１８…給紙レジストセンサ、１９…定着装置、２０…排紙装置、２１…光走査装置、３０…半導体レーザ、３１…カップリングレンズ、３２…開口絞り、３３…ハーフミラープリズム、３３ａ…ハーフミラー、３３ｂ…全反射面、３４ａ、３４ｂ…シリンドリカルレンズ、３５…防音ガラス、３６…偏向手段、３６ａ、３６ｂ…ポリゴンミラー、３７ａ、３７ｂ…走査レンズ、３８…ミラー、３９ａ、３９ｂ…走査レンズ、４０…遮光部材、５０…光源制御部、５１…データ選択部、５２…偏向走査段検出部、５２ａ…同期検知計測部、５２ｂ…比較判定部、５３…受光素子、５４…画像処理部、５５…偏向動作判定部

特開２００６−２８４８２２号公報

Claims (19)

1. 回転軸と前記回転軸に少なくとも２段に、かつ回転方向へ角度をずらして周設された多面反射鏡とを有する偏向手段と、光源からのビームを少なくとも２つに分割し、分割された各ビームを相異なる段の前記多面反射鏡へ入射させる分割手段とを備え、前記回転軸を中心として回転する前記相異なる段の多面反射鏡により反射された各ビームが相異なる被走査面を走査する光走査装置であって、
   前記偏向手段により走査される前記ビームを検知する受光手段と、
   前記受光手段による前記ビームの検知間隔に基づき、各段の前記多面反射鏡により走査を行うタイミングを検出する検出手段とをさらに備え、
   前記偏向手段が、前記受光手段による前記ビームの検知間隔が等間隔にならないように各段の前記多面反射鏡が回転方向へ角度をずらして配設されていることを特徴とする、光走査装置。
2. 前記検出手段による検出結果に基づき、前記多面反射鏡が正常に回転しているか否かを判定する判定手段とをさらに備える、請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光源は、複数の発光部を有する面発光型半導体レーザアレイ素子であることを特徴とする、請求項１または２に記載の光走査装置。
4. 前記角度は、π／Ｍ±α（Ｍは多面反射鏡の面数、αは角度ずれ量）で表され、前記αは、前記多面反射鏡の組み立て時の許容範囲である公差の絶対値より大きいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光走査装置。
5. 前記検出手段は、前記受光手段から出力された検知信号の間隔を計測する計測手段を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記検出手段は、前記計測手段により計測された間隔を、それ以前に計測された計測値または予め設定された固定値と比較し、前記間隔が前記計測値または前記固定値より大きいか否かを判定する比較判定手段をさらに含む、請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記判定手段は、前記比較判定手段が判定した比較結果から、前記計測値または前記固定値より大きい間隔と、前記計測値または前記固定値より小さい間隔とが交互に検出される場合に正常に動作していると判定する、請求項６に記載の光走査装置。
8. 検出された前記各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングに基づき、前記光源を点灯させるデータを、走査を行わせるべき段の前記多面反射鏡に対応させて選択するデータ選択手段をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光走査装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光走査装置と、各々が前記光走査装置により走査される被走査面を有する複数の像担持体とを備える画像形成装置。
10. 回転軸と前記回転軸に少なくとも２段に、かつ回転方向へ角度をずらして周設された多面反射鏡とを有する偏向手段と、光源からのビームを少なくとも２つに分割し、分割された各ビームを相異なる段の前記多面反射鏡へ入射させる分割手段とを備える光走査装置において、前記回転軸を中心として回転する前記相異なる段の多面反射鏡により反射された各ビームが相異なる被走査面を所定のタイミングで走査するために実行される制御方法であって、
    前記偏向手段により走査される前記ビームを検知するステップと、
    前記受光手段による前記ビームの検知間隔に基づき、各段の前記多面反射鏡により走査を行うタイミングを検出するステップとを含み、
    前記偏向手段が、前記受光手段による前記ビームの検知間隔が等間隔にならないように各段の前記多面反射鏡が回転方向へ角度をずらして配設されていることを特徴とする、制御方法。
11. 前記検出するステップで検出された検出結果に基づき、前記多面反射鏡が正常に回転しているか否かを判定するステップとをさらに含む、請求項１０に記載の制御方法。
12. 前記光源は、複数の発光部を有する面発光型半導体レーザアレイ素子であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の制御方法。
13. 前記角度は、π／Ｍ±α（Ｍは多面反射鏡の面数、αは角度ずれ量）で表され、前記αは、前記多面反射鏡の組み立て時の許容範囲である公差の絶対値より大きいことを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の制御方法。
14. 前記タイミングを検出するステップは、前記受光手段から出力された検知信号の間隔を計測するステップを含む、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の制御方法。
15. 前記タイミングを検出するステップは、前記計測するステップで計測された間隔を、それ以前に計測された計測値または予め設定された固定値と比較し、前記間隔が前記計測値または前記固定値より大きいか否かを判定するステップをさらに含む、請求項１４に記載の制御方法。
16. 前記多面反射鏡が正常に回転しているか否かを判定するステップは、前記計測値または前記固定値より大きいか否かを判定するステップで判定された比較結果から、前記計測値または前記固定値より大きい間隔と、前記計測値または前記固定値より小さい間隔とが交互に検出される場合に正常に動作していると判定する、請求項１５に記載の制御方法。
17. 前記タイミングを検出するステップで検出された前記各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングに基づき、前記光源を点灯させるデータを、走査を行わせるべき段の前記多面反射鏡に対応させて選択するステップをさらに含む、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の制御方法。
18. 請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の制御方法を実現するためのコンピュータ可読なプログラム。
19. 請求項１８に記載のプログラムが記録された記録媒体。

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