JP2012103316A - 光走査装置、画像形成装置、点灯制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 同期検出までの点灯時間を短くして、感光体や光源の寿命を延ばし、トナー消費量も低減できる光走査装置を提供する。
【解決手段】 光走査装置は、複数の光源１０、１１と、複数の反射面を有し、光源１０、１１から出射される光ビームを異なる２以上の反射面により偏向する偏向手段１２と、偏向された光ビームを受けて主走査方向への書き込みタイミングを制御するための同期信号を出力する信号発生手段１４、１５とを含み、さらに、複数の光源１０、１１のうちの１つを基準光源（光源１０）とし、基準光源から出射された光ビームを受けて信号発生手段１４が出力した同期信号に基づき、基準光源以外の次に点灯させるべき光源（光源１１）の点灯タイミングを制御する制御部１６を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ポリゴンミラー（回転多面鏡）といった偏向手段の異なる面で異なるステーション（位置）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、その光走査装置における光源の初期点灯を制御する方法およびその方法を実行するためのコンピュータ可読なプログラムに関する。

２つの光源から出射される書き込み用の光ビームを受け、各光ビームを被走査面上の走査位置を副走査方向に所定ピッチほどずらし、２ラインを同時に主走査する記録方式が知られている。この方式では、各光ビームによる主走査の起点を揃えないと、良好な記録画像を得ることができない。走査とは、原稿等の読み取り対象物の情報を得ることをいい、主走査とは、原稿をスキャナで読み取る際、原稿または撮像素子が移動する方向に対して垂直の方向に読み取ることをいう。

そこで、各光ビームによる主走査の起点を揃えるために、例えば、２本の光ビームを高精度に合流させたのち偏向手段により偏向させ、偏向する２本の光ビームを同一の光検出素子で、主走査に先立って検出し、その検出結果に基づき各光ビームとも同一のタイミングで主走査を開始する方法が採用されている。

しかしながら、この方法では、光ビームの合流を高精度化するのに限度があり、高精度に合流することができたとしても、振動等の作用により合流の精度が経時的に低下するため、主走査の起点を常に安定して揃えることが困難である。

このため、各光ビームをともに偏向させる偏向手段により偏向方向を主走査対応方向で互いにずらし、各光ビームをともに受光する光検出素子に各光ビームが時間的にずれて別個に入射するようにし、先行する光ビームが光検出素子に入射するまでは後行する光ビームを発生する半導体レーザを消灯させておき、光検出素子が先行光ビームを検出したとき、先行光ビーム用の半導体レーザを消灯して、後行光ビーム用の半導体レーザを点灯させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、２個の半導体レーザからの光ビームを、偏光ビームスプリッタによって合流し、合流ビームを偏向手段により偏向させ、偏向する合流ビームを、別の偏光ビームスプリッタに入射せしめて各光ビームに再分離し、分離した光ビームをそれぞれ別個の光検出素子に入射せしめて、ビーム検出を行うことも可能である。

これらの方法を採用することで、光ビーム相互のずれにもかかわらず、各光ビームに書き込みタイミングを設定でき、常に良好な書き込みを行うことができる。

その一方で、２つの光ビームの主走査方向のずれ量と、先行する光ビームの消灯から後行する光ビームの点灯までの切り替え時間によっては、後行する光ビームが正確に検知できない場合があり、また、常に先行する光ビームを先に点灯させる必要があり、光ビームを点灯させる制御部の自由度や汎用性がないという問題がある。

この問題に鑑み、２ラインに限らず、複数の光ビームを備え、各光ビームの被走査面上における走査位置を副走査方向に所定ピッチずつずらし、複数ラインを同時に主走査方向に走査する記録方式が提供される（例えば、特許文献２参照）。この方式では、上記と同様、各光ビームをともに偏向させる偏向手段によって各光ビームの偏向方向を主走査方向に互いにずらし、各光ビームをともに受光する光検出素子に各光ビームが時間的にずれて別個に入射するようにする。

しかしながら、この方式では、まず、複数のビームの中の１つの光ビームを点灯させ、その光ビームが光検出素子に入射し、光検出素子から光ビームの検出信号が出力された後、光ビームを消灯し、次のラインの走査において、その光ビームを含む各光ビームを検出するために、その光ビームの検出信号を用いて各光ビームを点灯させるタイミングを決める。

このようにすることで、確実に各ビームを検出することができ、どのビームが先行しても、各光ビームを点灯させる制御部が上記切り替え時間の影響を受けることがなくなり、制御部に自由度や汎用性を持たせることができる。

印刷動作を開始する場合、レーザダイオード（ＬＤ）等の光源を点灯させ、主走査方向への画像の書出タイミングを制御するための信号（同期信号）を検出する。この光源の点灯は、任意のタイミングで開始し、同期信号は、同期検出用フォトダイオード（同期ＰＤ）に光ビームが入射することにより発生する。

上記の特許文献２に記載の方法では、１つの光源からの同期信号を基準として他の光源の同期信号位置を予測して点灯タイミングを制御している。これにより、上記のような切り替え時間の影響を受けることがなくなり、制御部に自由度や汎用性を持たせることを可能にしている。

しかしながら、最初の点灯は任意のタイミングで発生し、その後同期信号が得られるまで点灯し続けるため、最大で１走査分の点灯をしてしまうことがあった。このように点灯時間が長いと、感光体の寿命が縮まり、ＬＤ寿命も縮まり、トナー消費量が増すという問題があった。

書き込み光学系のレイアウトは、設計段階で把握することができる。したがって、ポリゴンミラー等の光ビームの照射方向を変更させる偏向手段の異なる面を使用して走査する場合であっても、ある１つの光源（基準光源）からの同期信号を検出することができれば、他の光源の同期検出タイミングが、基準光源の同期信号に対してどの位置にくるかを予測することができる。

基準光源を非同期で任意のタイミングで点灯を開始すると、所定位置で同期ＰＤに光ビームが入射し、基準同期信号を検出することができる。他の光源を点灯させた場合の、基準同期信号に対する同期信号タイミングが予測可能であるため、点灯直後に同期ＰＤに光ビームが入射するように点灯タイミングを制御することができる。

これにより、基準光源以外の光源では、最初の点灯から同期信号までの時間を短くすることが可能となるので、感光体の寿命およびＬＤ寿命を延ばすことができ、トナー消費量を低減することができる。

本発明では、これを実現するための光走査装置および点灯制御方法を提供することができる。また、この光走査装置を備える画像形成装置や、その制御方法を実行するためのコンピュータ可読なプログラムを提供することも可能である。また、上記プログラムが記録された記録媒体として提供することも可能である。

具体的には、この光走査装置は、複数の光源と、複数の反射面を有し、当該光源から出射される光ビームを当該反射面により偏向する偏向手段と、偏向された光ビームを受けて主走査方向への書き込みタイミングを制御するための同期信号を出力する信号発生手段とを備える装置であって、複数の光源のうちの１つを基準光源とし、当該基準光源から出射された光ビームを受けて信号発生手段が出力した同期信号に基づき、当該基準光源以外の次に点灯させるべき光源の点灯タイミングを制御する制御部をさらに備える。

制御部は、光源の点灯および消灯を制御する点灯制御部と、基準光源から出射された光ビームを受けて信号発生手段が出力した同期信号を受信してから当該基準光源以外の次に点灯させるべき光源を点灯させるまでの時間を基準値として記憶する値記憶部と、当該同期信号を受信すると同時に時間計測を開始し、計測された時間が値記憶部に記憶されている基準値に一致したときに点灯制御部に指示して次に点灯させるべき光源を点灯させる値計測部とを含む。

複数の光源の１つを順に基準光源として用いることが好ましい。これにより、特定の光源への負荷を軽減することができる。

また、基準光源は、複数の光源のうち最も使用頻度が少ないものが好ましい。これもまた、特定の光源への負荷を軽減することができる。

信号発生手段は、複数の反射面により偏向された光ビームを受けて同期信号をそれぞれ出力するために複数設けることもできるが、１つとし、共通に使用することも可能である。これにより、部品点数を削減し、コストダウンを図ることができる。

値記憶部に記憶する基準値は、基準光源から出射された光ビームを受けて信号発生手段が出力した同期信号を受信してから当該基準光源以外の次に点灯させるべき光源を点灯させるまでの偏向手段が走査する画素数とすることも可能である。計測することができるものであれば、上記の時間や画素数以外のいかなる値でも採用することができる。なお、画素数は、偏向手段の回転数が変更された場合であっても変化することはないので、時間に比べて簡単にタイミングをとることができる。

点灯制御部は、光源の点灯および消灯、同期信号を得るための点灯を制御するとともに、光源の光量を調整することができる。光量の調整を行えるようにすることで、点灯時間を短縮することができる。

本発明の光走査装置のハードウェア構成を例示した図。 本発明の光走査装置の機能ブロック図。 光走査装置により行われる処理の流れを示したフローチャート図。

図１は、本発明の光走査装置のハードウェア構成を例示した図である。本発明の光走査装置は、プリンタやＭＦＰ(Multi Function Peripheral)等の画像形成装置に実装される。画像形成装置は、電子写真方式のプリンタであれば以下の各ユニットを備える。

すなわち、画像形成装置は、画像を書き込むための書き込み光である光ビームを出射する上記の光走査装置と、その光ビームにより表面に潜像が形成される感光体と、光ビームが出射される前に感光体を耐電させる耐電ユニットと、潜像が形成された感光体の表面にトナーを付着させ、現像を行う現像ユニットと、現像されて形成された感光体表面のトナー像を用紙に転写させる転写ユニットと、転写されたトナー像に圧力および熱を加えて用紙に定着させる定着ユニットとを備える。

そのほか、画像形成装置は、用紙を供給する給紙ユニット、用紙を排紙する排紙ユニット、用紙を搬送する搬送ローラ等を備える。必要に応じて、原稿自動送り装置（ＡＤＦ）を備えることもできる。

また、画像形成装置がＭＦＰであれば、上記のプリンタに加えて、スキャナ装置を備えることができ、スキャナ装置は、光源、ミラー、レンズ、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)の撮像素子を備えることができる。

図１を参照すると、光走査装置は、複数の光源１０、１１と、上部から見ると正六角形をなし、正六角形の各面がミラーとされた６つの反射面を有する偏向手段１２と、その反射面を反射した光ビームを透過し、感光体２０や信号発生手段１４、１５へ入射させる光学素子１３と、前述した信号発生手段１４、１５とを備える。

光源１０、１１は、光ビームを平行に出射させるように配置される。光源としては、電球、蛍光灯、ＬＤ等が採用されるが、故障頻度が少なく、長寿命であるＬＤを用いることが好ましい。この光源１０、１１は、後述する制御部に接続され、制御部から指示を受けて点灯または消灯し、さらには光量を増減することができる。偏向手段１２は、６つの反射面を有するポリゴンミラーであり、２つの光源１０、１１から出射された光ビームを異なる方向へ反射させ、それら光ビームを偏向することができる。ここでは、ポリゴンミラーの面数を６面としているが、６面に限定されるものではない。

光学素子１３は、例えば、ポリゴンミラーで等速度走査された光ビームを結像面上で等速走査させるためのｆθレンズを含むことができる。信号発生手段１４、１５は、光学素子１３を透過した光ビームを受けて主走査方向への書き込みタイミングを制御するための同期信号を出力する。ここでの主走査方向は、書き込まれる感光体２０が回転する方向に対して垂直の方向である。なお、その感光体２０が回転する方向は、副走査方向である。

この光走査装置は、複数の光源１０、１１のうちの１つの光源、例えば光源１０を基準光源とし、その基準光源から出射された光ビームを受けて信号発生手段１４が出力した同期信号に基づき、基準光源以外の次の光源、ここでは光源１１を点灯するタイミングを制御する図示しない制御部を備える。

図２は、光走査装置の機能ブロック図である。図２に示す光走査装置は、上述した光源１０、１１、偏向手段１２、光学素子１３、信号発生手段１４、１５に加えて、上述した制御部１６をさらに備えている。

この制御部１６は、光源１０、１１の点灯および消灯を制御する点灯制御部１７と、基準光源、例えば光源１０から出射された光ビームを受けて信号発生手段１４が出力した同期信号を受信してから基準光源以外の次の光源、例えば光源１１を点灯させるまでの時間を基準値として記憶する値記憶部１９と、その同期信号を受信すると同時に時間計測を開始し、点灯制御部１７に指示して、計測された時間が値記憶部１９に記憶されている基準値に一致したときに次の光源を点灯させる値計測部１８とを含んで構成される。

制御部１６内の点灯制御部１７は、印刷すべき画像の画像データに基づき光源１０、１１を点灯または消灯し、主走査方向の画像書き出し位置の基準となる同期信号を得るための同期点灯を行い、また、光源１０、１１の光量を自動調整するＡＰＣ(Auto Power Control)制御のためのＡＰＣ点灯等の制御を行う。

点灯制御部１７は、光源１０、１１に対し、点灯を指示する点灯制御信号を送り、光源１０、１１がその信号に基づき点灯または消灯を行う。印刷準備動作を開始すると、偏向手段１２であるポリゴンミラーを回転させ、目的の回転数になると、同期信号を得るために任意のタイミングで光源１０を点灯させる。

光源１０から出射された光ビームは、偏向手段１２により偏向され、光学素子１３を透過して、偏向手段１２への入射角に応じて信号発生手段１４や感光体２０へ到達する。

信号発生手段１４に光ビームが入射されると、信号発生手段１４は、同期信号を発生させ、出力する。次に、光源１１を点灯させて同期信号を得る必要があるが、点灯タイミングを考慮しなければ最大で１ライン分の点灯をしてしまう。これでは無駄に点灯していることになり、このような無駄な点灯は、その積み重ねにより光源１０、１１としてのＬＤの寿命を縮め、光ビームが出射される感光体２０の寿命も縮め、トナー消費量が増加してしまう。

光走査装置を構成する光源１０、１１、偏向手段１２、光学素子１３、信号発生手段１４、１５の位置は、設計段階で決定されているため、光源１０から出射された光ビームが信号発生手段１４へ入射する偏向手段１２の反射面に対する角度と、光源１１から出射された光ビームが信号発生手段１５へ入射する偏向手段１２の反射面に対する角度はそれぞれ既知である。このことは、偏向手段１２の回転数が変更された場合であっても、各光ビームが各信号発生手段１４、１５へ入射する偏向手段１２の反射面に対する角度に変更がないことを示すものである。

信号発生手段１４から同期信号が出力されてから、どのタイミングで光源１１の光ビームを信号発生手段１５へ入射すればよいかが分かっているので、その直前から光源１１を点灯させることにより同期信号が得られ、かつ点灯時間も最小に抑えることができる。ここで、直前としているのは、信号発生手段１５上で光ビームが目標の光量になるのに十分な時間が確保される必要があるためである。

このことを考慮し、値記憶部１９は、上述したように、基準光源から出射された光ビームを受けて信号発生手段１４が出力した同期信号を受信してから基準光源以外の次の光源を点灯させるまでの時間を基準値として記憶する。そして、値計測部１８は、その同期信号を受信すると同時に時間計測を開始し、計測された時間が値記憶部１９に記憶されている基準値に一致したときに点灯制御部１７に指示して次の光源を点灯させる。

値記憶部１９に記憶する基準値は、基準光源（光源１０）から出射された光ビームを受けて信号発生手段１４が出力した同期信号を受信してから基準光源以外の次の光源（光源１１）を点灯させるまでの偏向手段１２が走査する画素数とすることも可能である。計測することができるものであれば、上記の時間や画素数以外のいかなる値でも採用することができる。なお、画素数は、偏向手段１２の回転数が変更された場合であっても変化することはないので、時間に比べて簡単にタイミングをとることができる。

信号発生手段１４、１５は、２以上の反射面により偏向された光ビームを受けて同期信号をそれぞれ出力するために２以上設けることもできるが、光学素子１３の配置を工夫して１つとし、共通に使用することも可能である。これにより、部品点数を削減し、コストダウンを図ることができる。

複数の光源１０、１１のうち、光源１０ばかりを基準光源として用いるのではなく、光源１１も使用するように、複数の光源１０、１１の１つを順に基準光源として用いることが好ましい。これにより、特定の光源への負荷を軽減することができる。

また、基準光源は、複数の光源１０、１１のうち最も使用頻度が少ないものが好ましい。使用頻度が少ないものを利用することにより、特定の光源への負荷を軽減することができる。

点灯制御部１７は、光源を点灯または消灯を行い、同期信号を得るための点灯を行うが、上記のように光源の光量の調整を行えるようにすることで、点灯時間を短縮することができる。ここでは点灯制御部１７が光量の調整を行えるようにしているが、別の制御部により光量の調整を行うことも当然にして可能である。

本発明では、上述した光走査装置、その光走査装置を備える画像形成装置を提供することができるが、そのほか、その光走査装置により実行される光源の点灯制御方法も提供することが可能である。図３は、光源の点灯制御処理の流れを例示したフローチャート図である。光走査装置は、上述したように、複数の光源１０、１１と、複数の反射面を有し、光源から出射される光ビームを反射面により偏向する偏向手段１２と、偏向された光ビームを受けて主走査方向への書き込みタイミングを制御するための同期信号を出力する信号発生手段１４、１５とを備える。なお、複数の光源１０、１１のうちの１つは、基準光源とされる。

この処理は、ステップ３００から開始し、ステップ３１０で、制御部１６は、例えば光源１０といった基準光源から出射された光ビームを受けて信号発生手段１４が出力した同期信号を受信する。そして、ステップ３２０で、その同期信号を受信すると同時に値計測部１８が時間計測を開始する。ステップ３３０で、同期信号を受信してから基準光源以外の次に点灯させるべき光源を点灯させるまでの時間を基準値として記憶する値記憶部１９の当該基準値と、計測される時間とが一致したかを判定する。一致していない場合は、ステップ３３０で再び判定を行う。

一致した場合は、ステップ３４０で、点灯制御部１７が、一致したとの通知を受けて、次に点灯させるべき光源、例えば光源１１に指示し、点灯させ、ステップ３５０において処理を終了する。

上記では時間計測を行ったが、値記憶部１９に記憶する基準値は、上述したように基準光源以外の次に点灯させるべき光源を点灯させるまでに偏向手段１２が走査する画素数やそれに代わるいかなる値であってもよい。

これまで本発明を、光走査装置、その光走査装置を備える画像形成装置、光走査装置により実行される点灯制御方法として上述した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。したがって、本発明は、上記の光走査装置、その光走査装置を備える画像形成装置および点灯制御方法のみならず、その方法を実行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ものである。

１０、１１…光源、１２…偏向手段、１３…光学素子、１４、１５…信号発生手段、１６…制御部、１７…点灯制御部、１８…値計測部、１９…値記憶部、２０…感光体

特開昭６２−２６２８１６号公報 特開平１０−６８９００号公報

Claims (11)

1. 複数の光源と、複数の反射面を有し、前記光源から出射される光ビームを前記反射面により偏向する偏向手段と、偏向された前記光ビームを受けて主走査方向への書き込みタイミングを制御するための同期信号を出力する信号発生手段とを備える光走査装置であって、
   前記複数の光源のうちの１つを基準光源とし、前記基準光源から出射された光ビームを受けて前記信号発生手段が出力した同期信号に基づき、前記基準光源以外の次に点灯させるべき前記光源の点灯タイミングを制御する制御部をさらに備える、光走査装置。
2. 前記制御部は、前記光源の点灯および消灯を制御する点灯制御部と、前記基準光源から出射された光ビームを受けて前記信号発生手段が出力した同期信号を受信してから当該基準光源以外の次に点灯させるべき光源を点灯させるまでの時間を基準値として記憶する値記憶部と、前記同期信号を受信すると同時に時間計測を開始し、計測された時間が前記値記憶部に記憶されている前記基準値に一致したときに前記点灯制御部に指示して次に点灯させるべき光源を点灯させる値計測部とを含む、請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記複数の光源の１つを順に前記基準光源として用いる、請求項１または２に記載の光走査装置。
4. 前記基準光源は、前記複数の光源のうち最も使用頻度が少ないものを用いる、請求項１または２に記載の光走査装置。
5. １つの前記信号発生手段により、複数の前記偏向された光ビームを受けて前記同期信号をそれぞれ出力する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記値記憶部に記憶する前記基準値は、前記基準光源から出射された前記光ビームを受けて前記信号発生手段が出力した前記同期信号を受信してから当該基準光源以外の次に点灯させるべき光源を点灯させるまでに前記偏向手段が走査する画素数とされる、請求項２に記載の光走査装置。
7. 前記点灯制御部は、前記光源の光量の調整を行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光走査装置を備える画像形成装置。
9. 複数の光源と、複数の反射面を有し、前記光源から出射される光ビームを前記反射面により偏向する偏向手段と、偏向された前記光ビームを受けて主走査方向への書き込みタイミングを制御するための同期信号を出力する信号発生手段とを備える光走査装置により実行される前記光源の点灯制御方法であって、
   前記複数の光源のうちの１つを基準光源とし、前記基準光源から出射された光ビームを受けて前記信号発生手段が出力した同期信号を受信するステップと、
   前記同期信号を受信すると同時に時間計測を開始するステップと、
   前記同期信号を受信してから前記基準光源以外の次に点灯させるべき光源を点灯させるまでの時間を基準値として記憶する値記憶部の当該基準値と、計測される時間とが一致したときに、次に点灯させるべき光源を点灯させるステップとを含む、点灯制御方法。
10. 前記値記憶部に記憶する前記基準値は、前記基準光源から出射された前記光ビームを受けて前記信号発生手段が出力した前記同期信号を受信してから当該基準光源以外の次に点灯させるべき光源を点灯させるまでに前記偏向手段が走査する画素数とされる、請求項９に記載の点灯制御方法。
11. 請求項９または１０に記載の点灯制御方法を実行させるためのコンピュータ可読なプログラム。