JP2012103492A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
光ビームの通過タイミングの検出精度が高い光走査装置を提供する。
【解決手段】
それぞれが光ビームを出射する、第１方向と第２方向とに２次元に配列され、画像信号に応じて変調された光ビームをそれぞれが出射する複数の発光素子を有する光源と、回転しながら回転角に応じた偏向方向に光ビームを反射偏向する回転多面鏡と、被走査体上を光ビームで走査させる走査光学系と、走査利用領域の外側の検知点を通過する光ビームの通過タイミングを検出する検出器と、複数本の光ビームが検知点を通過する時点では、２次元に配列された複数の発光素子を第１方向に対し直角な方向に投影したときの、投影面上で両端に位置する発光素子を除いた内側の発光素子のうちの、第１方向に同一列を成す複数の発光素子のみを発光させる発光制御部とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図８

Description

本発明は、光走査装置および画像形成装置に関する。

画像形成装置には、感光体を光ビームで走査して静電潜像を形成する露光器が採用されたものがある。この露光器には、それぞれが光ビームを出射する、２次元に配置された複数の発光素子を有する光源と、回転しながら光ビームを反射して偏向する回転多面鏡と、偏向された光ビームを偏向範囲内の特定の位置で検知する光センサを有し、光センサからの信号を走査の基準点として、画像信号に応じた光ビームの発光を開始させるものがある。

特許文献１には、光ビームが光センサを通過する時点で、光源が有する複数の発光素子のうち、走査されることとなる方向において光ビームの位置が略等しい複数の発光素子を点灯させることが提案されている。

特開２００２−１３１６６２号公報

本発明は、光ビームの通過タイミングの検出精度が高い光走査装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る光走査装置は、
それぞれが光ビームを出射する、第１方向とこの第１方向に交わる第２方向とに２次元に配列され、画像信号に応じて変調された光ビームをそれぞれが出射する複数の発光素子を有する光源と、
上記光源から出射した２次元に並ぶ複数本の光ビームの照射を受け、回転しながら回転角に応じた偏向方向に、上記第１方向に並ぶ複数の発光素子から出射した複数本のビームが偏向方向一点を略同時に通過する向きに反射偏向する回転多面鏡と、
上記回転多面鏡で反射偏向された複数本の光ビームを被走査体上に導いてこの被走査体上を走査させる走査光学系と、
上記回転多面鏡による光ビームの偏向領域の内側であって、かつ、上記被走査体の走査に利用する走査利用領域の外側の検知点を通過する光ビームの通過タイミングを検出する検出器と、
上記複数本の光ビームが上記検知点を通過する時点では、上記２次元に配列された複数の発光素子をこの複数の発光素子が配列された２次元面内における上記第１方向に対し直角な方向に投影したときの、この投影面上で両端に位置する発光素子を除いた内側の発光素子のうちの、上記第１方向に同一列を成す複数の発光素子のみを発光させる発光制御部とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る光走査装置は、上記発光制御部が、上記第１方向に同一列を成す、上記両端に位置する発光素子を除いた複数の発光素子の中の順次連続する複数の発光素子を発光させるものであることを特徴とする。

請求項３に係る画像形成装置は、
露光を受けて潜像が形成される感光体と、
画像信号に応じて変調された光ビームで上記感光体と走査することによりこの感光体を露光してこの感光体に潜像を形成する露光器とを備え、
上記露光器が、
第１方向とこの第１方向に交わる第２方向とに２次元に配列され、画像信号に応じて変調された光ビームをそれぞれが出射する複数の発光素子を有する光源と、
上記光源から出射した２次元に並ぶ複数本の光ビームの照射を受け、回転しながら回転角に応じた偏向方向に、上記第１方向に並ぶ複数の発光素子から出射した複数本のビームが偏向方向一点を略同時に通過する向きに反射偏向する回転多面鏡と、
上記回転多面鏡で反射偏向された複数本の光ビームを被走査体上に導いてこの被走査体上を走査させる走査光学系と、
上記回転多面鏡による光ビームの偏向領域の内側であって、かつ、上記被走査体の走査に利用する走査利用領域の外側の検知点を通過する光ビームの通過タイミングを検出する検出器と、
上記複数本の光ビームが上記検知点を通過する時点では、上記２次元に配列された複数の発光素子をこの複数の発光素子が配列された２次元面内における上記第１方向に対し直角な方向に投影したときの、この投影面上で両端に位置する発光素子を除いた内側の発光素子のうちの、上記第１方向に同一列を成す複数の発光素子のみを発光させる発光制御部とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る光走査装置および請求項３に係る画像形成装置は、両端に位置する発光素子も発光させる場合と比較して、光ビームの通過タイミングの検出精度が高い。

請求項２に係る光走査装置は、本構成を有していない場合と比較して、光ビームの通過タイミングの検出精度の低下を抑えつつ、通過タイミングの検出に要する光量が確保される。

本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。 露光器を示した斜視図である。 図２に示すレーザダイオードにおける発光素子の配置を示す配置図である。 露光器の筐体内に配備された光学系の平面図である。 露光器の筐体内に配備された光学系の斜視図である。 レーザダイオードに光ビームを発光させる駆動回路および処理・制御回路の構成を示すブロック図である。 タイミング検出用光センサのフォトダイオードおよび信号波形を示す図である。 図３に示した発光素子のうち、画像信号に応じて駆動される発光素子、および光ビームの入射光量を示す図である。 図６に示すブロックの信号を示すタイムチャートである。 変形例における、発光素子の配置を示す図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。この図１に示す画像形成装置１には、露光器５３が組み込まれている。この露光器５３は、本発明の光走査装置の一実施形態に相当する。

この画像形成装置１は、原稿読取部１０、画像形成部２０、および用紙収容部３０を有する。

原稿読取部１０には、原稿Ｓが重ねられた状態に置かれる原稿給紙台１１が備えられている。この原稿給紙台１１上に置かれた原稿Ｓは１枚ずつ送り出されて搬送ロール１２によって搬送経路１３上を搬送され、透明ガラス製の原稿読取板１４の下に置かれた原稿読取光学系１５により、その搬送されてきた原稿に記録されている文字や画像が読み取られて原稿排紙台１６上に排出される。

また、この原稿読取部１０は、その奥側に左右に延びるヒンジを有し、そのヒンジを回転中心として、原稿給紙台１１および原稿排紙台１６を一体的に持ち上げることができる。その持ち上げた下には、原稿読取板１４が広がっている。この原稿読取部１０では、原稿給紙台１１に原稿を置くことに代えて原稿読取板１４上に原稿を１枚だけ下向きに置き、原稿読取光学系１５が矢印Ａ方向に移動してその原稿読取板１４上の原稿から文字や画像を読み取ることもできる。

原稿読取光学系１５で得られた画像信号は、処理・制御回路２１に入力される。処理・制御回路２１は、以下のようにして、入力されてきた画像信号に基づく画像を形成する。また、この処理・制御回路２１は、この画像形成装置１の各部の動作制御を担っている。

また、この画像形成装置１の下部に設けられた用紙収容部３０には、３台の給紙台３１＿１，３１＿２，３１＿３が収容されている。これらの給紙台３１＿１，３１＿２，３１＿３には、各給紙台３１＿１，３１＿２，３１＿３ごとに例えば寸法の異なる用紙Ｐが積み重なった状態に収容されている。各給紙台３１＿１，３１＿２，３１＿３は、用紙Ｐの補給のために、引出し自在に構成されている。

それら３台の給紙台３１＿１，３１＿２，３１＿３のうちの、例えば原稿の寸法に適合した寸法の用紙Ｐが収容されている給紙台（ここでは一例として給紙台３１＿３とする）から用紙Ｐがピックアップロール３２により送り出され、さばきロール３３により１枚ずつに分離され、その１枚の用紙Ｐが搬送ロール３４により矢印Ｂの向きに上方に搬送され、待機ロール３５によりそれ以降の搬送のタイミングが調整されてさらに搬送される。この待機ロール３５以降の搬送については後述する。

また、画像形成部２０には、手差し給紙台２２が備えられている。この手差し給紙台２２はその下端部を中心に開く折り畳み式のものであり、この手差し給紙台２２を開き、その上に用紙を置き、その手差し給紙台２２に置かれた用紙を矢印Ｃに従って送り込むことも可能である。

この画像形成部２０の中央部には、矢印Ｄで示す向きに回転する感光体５１を有し、その感光体５１の周囲に、帯電器５２、現像装置６０、除電器５４、およびクリーナ５５が配置されている。また、感光体５１の上方には、露光器５３が配置されている。また、後述する中間転写ベルト７１を感光体５１との間に挟んだ位置には転写器５６が置かれている。

感光体５１は円筒形状を有し、帯電により電荷を保存し露光によりその電荷を放出してその表面に静電潜像が形成される。

帯電器５２は、感光体５１の表面をある帯電電位に帯電する。

また、露光器５３には、処理・制御回路２１から画像信号が入力され、その入力された画像信号に応じて変調された光ビーム５３１を出力する。この光ビーム５３１は、矢印Ｄ方向に回転する感光体５１の表面の帯電器５２による帯電を受けた部分を、その感光体５１の回転軸方向（図１の紙面に垂直な方向）に繰り返し走査し、感光体５１の表面に静電潜像を形成する。さらに感光体５１は光ビーム５３１の走査を受けて表面に静電潜像が形成された後、現像装置６０により現像され、その感光体５１の表面にトナー像が形成される。ここで、現像装置６０は、６台の現像器６１＿１，６１＿２，６１＿３，６１＿４，６１＿５，６１＿６を備え、矢印Ｅの向きに回転して、それら６台の現像器６１＿１〜６１＿６のうちのいずれか１台の現像器（図１に示す状態では現像器６１＿１）が感光体５１に対面した位置に移動される。感光体５１上に形成された静電潜像は、その感光体５１に対面した現像器（ここでは現像器６１＿１とする）により現像されてトナー像が形成される。

現像装置６０に備えられている６台の現像器６１＿１〜６１＿６には、各現像器ごとにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）や、さらにそのユーザの用途に応じた２色の特色のトナーが収容されている。感光体５１上の静電潜像の現像にあたっては、今回使用される色のトナーを収容した現像器が感光体５１に対面する位置に回転され、その感光体５１に対面した現像器により、その現像器に収容された色トナーによる現像が行われる。ユーザの用途に応じた特色としては、例えば画像の艶出しに用いる透明トナーや、そのユーザにおいて多用される色に調整されたトナー等が用いられる。

現像装置６０の上部には、６台の現像器６１＿１〜６１＿６のそれぞれで用いられている色トナーと同一の色トナーが収容された６台のトナータンク６２＿１〜６２＿６が置かれている。各現像器６１＿１〜６１＿６内のトナーが減ると対応する色のトナーが収容されているトナータンク６２＿１〜６２＿６からその現像器６１＿１〜６１＿６内にトナーが供給される。

現像器による現像により、感光体５１上に形成されたトナー像は、転写器５６の作用により中間転写ベルト７１上に転写される。

この感光体５１は、この転写後に除電器５４による除電を受け、さらにクリーナ５５により、転写後の感光体５１に残存しているトナーが除去される。

中間転写ベルト７１は、複数のロール７２に架け回された、無端の、矢印Ｆ方向に循環移動するベルトである。この中間転写ベルト７１の近傍には、用紙Ｐの搬送経路を挟んだ位置に転写器７３が配置され、さらにその転写器７３よりも中間転写ベルト７１の循環移動方向下流側には、転写器７３による転写後に中間転写ベルト７１上に残存するトナーを除去するクリーナ７４が配置されている。これらの転写器７３およびクリーナ７４は、中間転写ベルト７１に接触自在に離間する構成となっている。複数色による画像を形成するときは、転写器７３およびクリーナ７４を中間転写ベルト７１から離間させておき、ある１色のトナーによるトナー像を感光体５１上に形成して中間転写ベルト７１に転写する過程を、現像装置６０を回転させながら複数の現像器（複数色のトナー）について繰り返し、中間転写ベルト７１上に複数色のトナーによる複数のトナー像を順次重なるように転写する。

その後、転写器７３を中間転写ベルト７１に接触させ、重ねられた複数色のトナー像がその転写器７３が置かれた転写位置に達するときに用紙Ｐもその転写位置に達するように用紙Ｐが待機ロール３５から送り出され、その転写位置において、転写器７３の作用により、中間転写ベルト７１上の複数色のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。トナー像の転写を受けた用紙は、さらに矢印Ｇで示す向きに搬送され、定着器７５による加熱および加圧を受けてその用紙上に定着トナー像からなる画像が形成される。この定着器７５を通過した用紙は、さらに矢印Ｈで示す向きに搬送されて用紙排出台２３上に排出される。

また、クリーナ７４も中間転写ベルト７１に接触するように移動し、転写器７３による転写後に中間転写ベルト７１上に残存するトナーが、クリーナ７４により、その中間転写ベルト７１上から除去される。

また、この画像形成装置１は、用紙Ｐの両面に画像を形成することが可能な装置となっている。用紙Ｐの両面に画像を形成する場合、上記のようにして用紙Ｐの第１面にのみ画像が形成された用紙Ｐは、用紙排出台２３上に排出されることに代わり、案内部材３６の切替えにより、搬送ロール３７により矢印Ｉで示す向きに搬送される。その後搬送方向が反転し、もう１つの案内部材３８により、今度は矢印Ｋで示す向きに搬送ロール３９により搬送されて待機ロール３５に至る。

その後は、再度上記と同様にして、今度はその用紙Ｐの第２面に画像が形成される。このようにして両面に画像が形成された用紙Ｐは、今度は用紙排出台２３上に排出される。

図２は、露光器を示した斜視図である。

この図２には、露光器の蓋が取り外され、その露光器内部が示されている。

この露光器５３の筐体５３２には回路基板８１が固定されており、その回路基板８１には、面発光タイプのレーザダイオード８２が搭載されている。この回路基板８１には、画像信号ケーブル８１１および電源／調整制御信号ケーブル８１３が接続され、さらにその回路基板８１には、駆動回路８１２も搭載されている。この回路基板８１に搭載されているレーザダイオード８２は、複数本の光ビームを出射するタイプのレーザダイオードであり、この露光器５３は、図１に示す感光体５１上を複数本の光ビームで略同時に走査する構成となっている。

画像信号ケーブル８１１および電源／調整制御信号ケーブル８１３は、処理・制御回路２１から画像信号、電力および各種制御信号を回路基板８１に伝達する。画像信号ケーブル８１１を経由して回路基板８１に伝達された画像信号は、駆動回路８１２で処理され、レーザダイオード８２から出射する光ビームを露光用に制御する駆動信号に変換されてレーザダイオード８２に伝えられる。レーザダイオード８２は、その伝えられた駆動信号に応じて複数本の光ビームを出射する。また、電源／調整制御信号ケーブル８１３を経由して伝達された電力は、回路基板８１の動作およびレーザダイオード８２の駆動に用いられ、電源／調整制御信号ケーブル８１３を経由して伝達された調整制御信号は、駆動回路８１２がレーザダイオード８２を光量調整用に駆動するのに用いられる。露光器５３と処理・制御回路２１の間には、画像信号ケーブル８１１および電源／調整制御信号ケーブル８１３に加え、走査の開始タイミング信号を伝達するタイミング信号用ケーブル８１４、および露光器５３のモータを制御するモータ駆動用ケーブル８１５も接続されている。

露光器５３の筐体５３２内には、回転多面鏡８３やその他の複数の光学部材からなる光学系が配置されている。

図３は、図２に示すレーザダイオードにおける発光素子の配置を示す配置図である。

レーザダイオード８２には、３２個の発光素子８２１が２次元に配列されている。３２個の発光素子８２１は、第１方向Ｖと、この第１方向Ｖに交わる第２方向Ｕとに２次元に配列されている。より詳細には、３２個の発光素子８２１は、第１方向Ｖに並んだ８個の発光素子からなる列が、第２方向Ｕに４列並んでいる。４つの列は、図２の右端に配置された第１列Ｒ１から左端に配置された第４列Ｒ４まで並んでいる。発光素子８２１のそれぞれは、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ−Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）タイプの発光素子であり、発光素子８２１が配列されたレーザダイオード８２の基板面と交わる向きに光ビームを発光する。

本実施形態のレーザダイオード８２は、３２個の発光素子８２１を有するが、これら３２個の発光素子８２１のうち、画像信号に基づいて光ビームを発光するのは、図中上側に配置された実線で示す１７個の発光素子８２１Ａであり、図中下側に配置された残りの１５個の発光素子８２１Ｂ，８２１Ｃは画像信号に応じた光ビームを発光しない。より詳細には、画像信号ケーブル８１１（図２）には、発光素子に対応する画像信号を処理・制御回路２１から回路基板８１へ伝送する複数の芯線が設けられているが、上述した、残りの１５個の発光素子８２１Ｂ，８２１Ｃのうち、図中下側に配置された１２個の発光素子８２１Ｃについては、画像信号ケーブル８１１（図２）に、対応する芯線は割り当てられておらず信号が伝送されてこない。１５個の発光素子８２１Ｂ，８２１Ｃのうち、上側に配置された３個の発光素子８２１Ｂについては、その図中上側に配置された１７個の発光素子８２１Ａと同様、画像信号ケーブル８１１（図２参照）に信号を伝達のための芯線は設けられているが、製造時の調整のための信号が伝送されてくるのみであり、画像信号は伝送されてこない。これら３個の発光素子８２１Ｂは、露光器５３の製造時における光路の調整時のみ、実線で示す１７個の発光素子８２１Ａとともに光ビームを発光する。

つまり、３２個の発光素子８２１のうち、画像信号に基づいた光ビームを発光するのは、図３の上側に配置された１７個の発光素子８２１Ａである。ここで、１７個の発光素子８２１Ａが、本発明にいう「画像信号に応じて変調された光ビームをそれぞれが出射する複数の発光素子」の一例に相当する。

レーザダイオード８２の備えられた３２個の発光素子のうち、使用する発光素子８２１の数が限定されることで、発光素子が分布の範囲が狭まり、分布の中心から離れた発光素子８２１からの光がレンズやミラーを経ることによる各ビームのビームスポットの広がりが、例えば広範囲に分散した３２個の発光素子を使用する場合に比べて小さい。

図４および図５は、図２に示す露光器の筐体内に配備された光学系の、それぞれ平面図および斜視図である。

レーザダイオード８２から出射した複数本の光ビーム５３１は、コリメータレンズ８４およびアパーチャ８５を通過しハーフミラー８６に到る。ハーフミラー８６は入射ビームの一部を反射しその反射ビーム５３１ａは集光レンズ８７を介して、光量検知用の光センサ８８に入力される。この光センサ８８による受光信号は図２に示す回路基板８１に伝達され、その回路基板８１上の駆動回路８１２で、その受光信号に基づいて、レーザダイオード８２から出射される光ビームの光量が調整される。なお、図５では、レーザダイオード８２から出射した光ビームを複数の線で示すが、図４では、単純化して１本の線で単純化して示す。

ハーフミラー８６を透過した複数本の光ビームは、さらにシリンドリカルレンズ８９を経由して回転多面鏡（ポリゴンミラー）８３に達する。この回転多面鏡８３はその周面８３１が反射鏡となっており、入射ビームをその回転角に応じた偏向方向に反射する。この回転多面鏡８３は矢印Ｌ方向に回転し、したがってその反射ビームは矢印Ｍで示す偏向方向に繰り返し偏向される。

ここで、レーザダイオード８２の発光素子８２１は、図３に示したように、第１方向Ｖと第２方向Ｕに２次元に並んでいるが、第１方向Ｖは、回転する回転多面鏡８３の回転軸方向となっている。したがって、回転多面鏡８３は、発光素子８２１Ａのうち、第１方向Ｖに並ぶ複数の発光素子、すなわち第１方向Ｖに延びる４つの列Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のうち同じ列に並んだ複数の発光素子から出射した複数本の光ビームが偏向方向一点を略同時に通過する向きに偏向する。なお、回転多面鏡８３の偏向によって、図３に示す発光素子８２１Ａのうち、最も右側の第１列Ｒ１に並んだ発光素子からの光ビームが上記一点を通過し、次に、その左隣の第２列Ｒ２に並んだ発光素子が、上記一点を通過する。さらに左隣の第３列Ｒ３に並んだ発光素子からの光ビーム、そして、第４列Ｒ４に並んだ発光素子からの光ビームが、順に続く。

回転多面鏡８３で反射した光ビームはｆθレンズ９０を通過し、シリンドリカルミラー９１で上方に反射され、平面ミラー９２で光路を折り返す方向に反射される。このミラー９２で反射された光ビームは、ｆθレンズ９０や回転多面鏡８３の上方を通過しシリンドリカルミラー９３で下方に反射されて、筐体５３２に設けられた開口５３３（図２参照）を通って筐体５３２の下方に出射する。この露光器５３の筐体５３２から出射した光ビーム５３１は、図１に示すように、感光体５１をその回転軸方向に走査し、感光体５１上に静電潜像を形成する。

ｆθレンズ９０、シリンドリカルミラー９１、平面ミラー９２、およびシリンドリカルミラー９３のそれぞれが発明にいう走査光学系の一例に相当する。

また、回転多面鏡８３による光ビームの偏向範囲Ｒ（図５）内であって感光体５１の走査に利用する走査領域Ｓから外れた検知点ＳＳには、反射ミラー９４が配置されており、ミラー９２で反射した光ビームは、一回の走査の開始タイミングでその反射ミラー９４で反射する。その反射ミラー９４での反射ビーム５３１ｂは、集光レンズ９５を経由してタイミング検出用光センサ９６に入射する。

このタイミング検出用光センサ９６は、画像信号に基づく光ビームの出射タイミングを調整するために、回転多面鏡８３の回転による光ビームの走査領域Ｓにおける走査の開始タイミングを検出する。このタイミング検出用光センサ９６で得られた受光信号は、図２に示すタイミング信号用ケーブル８１４を経由して、処理・制御回路２１に伝達され、処理・制御回路２１では、その受光信号に基づいてタイミング調整された画像信号が生成され、回路基板８１に伝達される。このようにして、レーザダイオード８２からは、光センサ８８の受光信号に基づいて光量が調整され、光センサ９６の受光信号に基づいてタイミングが調整された画像信号に応じて変調された光ビーム５３１が出射される。

［駆動回路および処理・制御回路］
図６は、レーザダイオードに光ビームを発光させる駆動回路および処理・制御回路の構成を示すブロック図である。図６には、処理・制御回路２１および駆動回路８１２に加え、レーザダイオード８２および、タイミング検出用光センサ９６も示されている。

タイミング検出用光センサ９６は、入射する光量に応じた電流が流れる２個のフォトダイオード９６１，９６１ｂ、これらフォトダイオード９６１，９６１ｂの電流を電圧に変換して増幅する２個の増幅器９６２ａ，９６２ｂ、および、増幅された２つの信号の電圧を比較する比較器９６３を有する。２個の増幅器９６２ａ，９６２ｂのうち一方の増幅器９６２ａの出力にはバイアス電圧Ｅが加えられている。

図７は、タイミング検出用光センサのフォトダイオードおよび信号波形を示す図である。図７のパート（ａ）には、２個のフォトダイオード９６１ａ，９６１ｂの配置が示されており、パート（ｂ）には、２個の増幅器９６２ａ，９６２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂおよび比較器９６３の出力を表す信号ＳＯＳの波形が示されている。

２個のフォトダイオード９６１ａ，９６１ｂは、互いに近接して配置されており、回転多面鏡８３の回転に伴い光ビームが通過する方向に並んでいる。光ビームは、タイミング検出用光センサ９６を通過する際、まず第１のフォトダイオード９６１ａ上を通過し、次に第２のフォトダイオード９６１ｂ上を通過することとなる。このとき、各増幅器９６２ａ，９６２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂは、図７のパート（ｂ）に示すように、相次いでピークを生じる。比較器９６３は、第２のフォトダイオード９６１ｂに対応する増幅器９６２ｂの出力電圧Ｖｂが、第１のフォトダイオード９６１ａに対応する増幅器９６２ａの出力電圧Ｖａを超えると、開始タイミング信号である信号ＳＯＳを出力する。なお、バイアス電圧Ｅ（図６参照）によって、２個のフォトダイオード９６１ａ，９６１ｂの双方とも光を受けない場合に、信号ＳＯＳの状態がノイズ等によって不安定となることが回避されている。

タイミング検出用光センサ９６は、光ビームが、第１のフォトダイオード９６１ａから第２のフォトダイオード９６１ｂに移るタイミングで、比較器９６３から、開始タイミング信号ＳＯＳを出力する。つまり、開始タイミング信号ＳＯＳは、光ビームが、走査の検知点ＳＳ（図５参照）を通過するタイミングすなわち１回の走査を開始するタイミングを表す。ここで、タイミング検出用光センサ９６が開始タイミング信号ＳＯＳを出力するタイミングの精度は、各増幅器９６２ａ，９６２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの波形の緩やかさ、すなわち２個のフォトダイオード９６１ａ，９６１ｂが受ける光量の変化の緩やかさに影響される。

再び図６を参照して説明を続ける。処理・制御回路２１は、発振器２１１、クロック同期回路２１２、カウンタ回路２１３、タイミング回路２１４、ビデオメモリＭ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜２４，Ｍ３１〜３４，Ｍ４１〜Ｍ４５、および検出用光制御回路２１６を有する。なお、ビデオメモリＭ３１〜３４は図示を省略する。

クロック同期回路２１２には、タイミング検出用光センサ９６からの開始タイミング信号ＳＯＳと、発振器２１１によって生成されたクロック信号が入力される。クロック同期回路２１２は、開始タイミング信号ＳＯＳに同期したビデオクロック信号が出力する。カウンタ回路２１３は、開始タイミング信号ＳＯＳが入力されてからのビデオクロックの数をカウントし、開始タイミング信号ＳＯＳからの経過時間を表すカウント信号を出力する。

タイミング回路２１４は、カウント信号に基づいて、発光素子８２１の列Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれごとに、予め定められた読出し許可時間の経過を表す読出し許可信号ＬＳ１〜ＬＳ４を出力する。また、タイミング回路２１４は、カウントを開始させた開始タイミング信号ＳＯＳの次の開始タイミング信号ＳＯＳを得るためのタイミング検出用光を発光させるため、検出用光タイミング信号ＤＥＴを出力する。

ビデオメモリＭ１１〜Ｍ４５は、図５に示す１７個の発光素子８２１Ａに対応して１７個設けられている。ビデオメモリＭ１１〜Ｍ４５のそれぞれは、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）メモリであり、露光器５３が形成する画像のデータに基づいた、発光素子８２１Ａ，８２１のそれぞれに光ビームを出射させるためのデータが記憶されている。ビデオメモリＭ１１〜Ｍ４５からは、タイミング回路２１４からの読出し許可信号ＬＳ１〜ＬＳ４のタイミングに応じてデータが読み出され、画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ４５として出力される。

駆動回路８１２は、画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ４５に応じて、レーザダイオード８２の発光素子８２１Ａ（図３参照）を駆動する。この結果、発光素子８２１Ａは、画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ４５に応じて変調された光ビームを出射する。画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ１４は、図３の上側に配置された実線で示す１７個の発光素子８２１Ａのうちの、第１列Ｒ１の４個の発光素子に上から順に対応し、画像信号ＳＧ２１〜ＳＧ２４は第２列Ｒ２の４個の発光素子に上から順に対応し、画像信号ＳＧ３１〜ＳＧ３４（図示しない）は第３列Ｒ３の４個の発光素子に上から順に対応し、画像信号ＳＧ４１〜ＳＧ４５は第４列Ｒ４の５個の発光素子に上から順に対応する。

検出用光制御回路２１６は、検出用光タイミング信号ＤＥＴに応じて、走査開始タイミング検出用の光を発光するための信号を出力する。この信号は、処理・制御回路２１から、画像信号ＳＧ１２〜ＳＧ１４に重ねて出力され、これらの画像信号に対応する発光素子のみに供給される。

ここで、タイミング検出用光センサ９６が本発明にいう検出器の一例に相当し、処理・制御回路２１が本発明にいう発光制御部の一例に相当する。

図８は、図３に示した発光素子のうち、画像信号に応じて駆動される発光素子、および光ビームの入射光量を示す図である。図８では、図７に示す２個のフォトダイオード９６１ａ，９６１ｂのうち、第２のフォトダイオード９６１ｂに入射する入射光量が、タイミング検出用光センサ９６（図６参照）の入射光量として示されている。

図８に示す１７個の発光素子８２１Ａは、図６に示す処理・制御回路２１からの画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ４５に応じた光ビームを出射する。また、処理・制御回路２１の検出用光制御回路２１６は、光ビームが検知点ＳＳ（図５参照）を通過する時点では、画像信号に応じた光ビームを出射する１７個の発光素子８２１Ａのうち、配列された２次元面内における第１方向Ｖに対し直角な方向Ｗに投影したときの、投影面ｗ上で両端に位置する発光素子８２１ＡＢ，８２１ＡＣを除いた内側の発光素子のうちの、第１方向Ｖに同一列を成す複数の発光素子のみを発光させる。また、列の中では、順次連続する複数の発光素子を発光させる。ここでは、処理・制御回路２１の検出用光制御回路２１６（図６）は、１７個の発光素子８２１Ａから、投影面ｗ上で両端に位置する発光素子８２１ＡＢ，８２１ＡＣを除いた内側の発光素子のうちの、第１列Ｒ１に並んだ３個の発光素子８２１ＡＡのみを発光させる。つまり、光ビームが検知点ＳＳ（図５参照）を通過する時点では、これら３個の発光素子８２１ＡＡから出射された３本の光ビームがタイミング検出用光センサ９６に入射し、この３本の光ビームの光量に応じて、開始タイミング信号ＳＯＳが出力される。

図８に示す１７個の発光素子８２１Ａは、第１方向Ｖにおいて、図４および図５に示すコリメータレンズ８４およびシリンドリカルレンズ８９の光軸、および回転多面鏡８３の各周面８３１における回転軸方向の中央の位置Ｏ（以降、中央位置Ｏと称する）の両側に広がって分布している。ここで、中央位置Ｏから離れた、投影面ｗ上で端に位置する発光素子８２１ＡＢから出射した光ビームは、光軸から離れたレンズの周辺部を通るため、収差が大きく、回転多面鏡８３および各レンズを経てタイミング検出用光センサ９６に入射した場合のビームスポットが、中寄りの発光素子のそれぞれから出射した光ビームに比べて広がる。このことは、投影面ｗ上で反対側の端に位置する発光素子８２１ＡＢから出射した光ビームも同様である。ビームスポットの広がりは、光ビームの偏向の方向にも生じるため、両端に位置する発光素子８２１ＡＢ，８２１ＡＣのそれぞれから出射した光ビームが偏向によってタイミング検出用光センサ９６を横切るとした場合の、タイミング検出用光センサ９６における光量の変化は、中寄りの発光素子のそれぞれから出射した光ビームの場合に比べ緩やかになる。

図８中の発光素子８２１Ａの左側に示すグラフは、発光素子８２１Ａの１つから出射した光ビームがタイミング検出用光センサ９６を通過したとした場合の、光量Ｐの変化の例を示している。図８では、例として、仮に第４列Ｒ４に並ぶ５つの発光素子のそれぞれの光ビームについて光量Ｐの変化を示している。中央位置Ｏから離れた両端の位置にある発光素子８２１ＡＢ，８２１ＡＣから出射した光ビームは、残りの発光素子から出射した光ビームに比べ、変化が緩やかとなる。

タイミング検出用光センサ９６、より詳細には、図７のパート（ａ）に示す各フォトダイオード９６１，９６１ｂが受ける実際の光量は、出射された光ビームの光量の和（Σ）である。本実施形態の処理・制御回路２１は、投影面ｗ上で両端に位置する発光素子８２１ＡＢ，８２１ＡＣを除いた内側の発光素子のうちの、第１方向Ｖに同一列を成す複数の発光素子のみを発光させている。より具体的には、第１列Ｒ１の中の、３つの発光素子８２１ＡＡを発光させている。

このため、光量の変化が相対的に緩やかな光ビームがタイミング検出用光センサ９６に入射せず、タイミング検出用光センサ９６が受ける光量の変化Ｑが、例えば、両端に位置する発光素子８２１ＡＢ，８２１ＡＣを含んだ第４列Ｒ４の発光素子に光ビームを出射させた場合の光量の変化Ｑ’に比べ、急峻であり、フォトダイオードの感度変動や外来のノイズによる、光ビームの通過タイミングの検出精度の変動が小さい。したがって、発光素子８２１ＡＢ，８２１ＡＣにも光ビームを出射させる場合に比べ、光ビームの通過タイミングの検出精度が高い。

また、４つの列Ｒ１〜Ｒ４のうち、最も早くタイミング検出用光センサ９６を通過する第１列Ｒ１の発光素子８２１ＡＡを用いることで、他の列の発光素子を用いる場合に比べ、開始タイミング信号ＳＯＳがより早く検出され、その後の処理の時間がより長く確保される。

また、本実施形態の処理・制御回路２１は、第１列Ｒ１の中の、順次連続する３つの発光素子８２１ＡＡを発光させており、例えば、発光させる３つの素子の間に発光させない素子を挟んだ配置の場合に比べ、発光素子それぞれからの個々の光ビームの収差によるビームスポットの広がりが抑えられる。このため、光ビームの通過タイミングの検出精度の低下を抑えつつ、通過タイミングを検出するのに要する光量が確保される。

また、本実施形態の処理・制御回路２１は、４つの列Ｒ１〜Ｒ４のうち、偏向方向一点を最も早く通過する光ビームを出射する、第１列Ｒ１に配置された発光素子８２１ＡＡを発光させる。このため、開始タイミング信号ＳＯＳの検出タイミングが、残りの列に配置された発光素子が採用された場合に比べて早く、画像信号の出力まで実行され得る処理が増える。

図９は、図６に示すブロックの信号を示すタイムチャートである。

図９のタイムチャートの最上段は、タイミング検出用光センサ９６のフォトダイオード９６１に入射した光の光量を示している。なお、図９では、タイミング検出用光センサ９６のうち、第２のフォトダイオード９６１ｂが受ける光量を実線で示し、第１のフォトダイオード９６１ａが受ける光量を破線で示している。光量は、回転多面鏡８３の回転に応じて、発光素子からの光ビームが、タイミング検出用光センサ９６が配置された検出点を通過する時に増大する。図７を参照して説明したように、第２のフォトダイオード９６１ｂに対応する増幅器９６２ｂの出力電圧Ｖｂが、第１のフォトダイオード９６１ａに対応する増幅器９６２ａの出力電圧Ｖａを超えた場合に、開始タイミング信号ＳＯＳが出力される。この開始タイミング信号ＳＯＳは、光ビームがＳＳ（図５参照）を通過する通過タイミングを表す。

検出用光タイミング信号ＤＥＴ、および読出し許可信号ＬＳ１〜ＬＳ４は、開始タイミング信号ＳＯＳを基準として出力される。検出用光タイミング信号ＤＥＴは、開始タイミング信号ＳＯＳに基づき、光ビームが次の走査で検知点を通過する時点を含む期間、出力される。検出用光タイミング信号ＤＥＴが出力されるタイミングは、開始タイミング信号ＳＯＳのタイミングからのビデオクロックのカウントによって得られる。

読出し許可信号ＬＳ１〜ＬＳ４は、各列Ｒ１〜Ｒ４（図８参照）に対応する光ビームが、走査利用領域Ｓ（図５参照）を通過するタイミングに応じて出力される。画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ４５は、読出し許可信号ＬＳ１〜ＬＳ４に対応して生成される。

このようにして、画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ４５は、タイミング検出用光センサ９６が受ける光量から判別された開始タイミング信号ＳＯＳのタイミングを基準として生成される。本実施形態では、タイミング検出用光センサ９６が第１列Ｒ１に並んだ３つの発光素子８２１ＡＡ（図８参照）のみの光ビームを受けるため、発光素子８２１ＡＢ，８２１ＡＣを含む発光素子から光ビームを受ける場合に比べ、開始タイミング信号ＳＯＳの検出精度が高い。したがって、画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ４５が出力させタイミングの精度も高く、感光体５１上での走査ごとの光ビームの照射位置の精度も高い。

図９には、画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ１５のうち、画像信号ＳＧ１２〜ＳＧ１４，ＳＧ１１，ＳＧ２１〜ＳＧ２４，ＳＧ３１〜ＳＧ３４，ＳＧ４１〜ＳＧ４５が示されている。これらの画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ４５に応じて、１７個の発光素子８２１Ａ，８２１Ｂから、光ビームが出射される。画像信号ＳＧ１１〜ＳＧ１５のうち、３個の発光素子８２１Ｂの一つに対応する画像信号ＳＧ１２〜ＳＧ１４には、走査開始タイミング検出用の光ビーム光を発光させる信号が重ねられている。

［変形例］
以上、実施形態について説明したが、続いて、上記実施形態とは、走査開始タイミング検出用の光ビーム光を発光させる発光素子の位置が異なる変形例について説明する。なお、これらの変形例は、走査開始タイミング検出用の光ビームを発光する発光素子の位置、および対応するブロックが上記実施形態と異なり、他の点は上記実施形態と共通なので、異なる部分以外は上記実施形態と同じ符号を参照して説明する。

図１０は、変形例における、発光素子の配置を示す図である。

図１０に示す発光素子８２１Ａの配置において、走査開始タイミング検出用の光ビーム光を発光する３個の発光素子８２１ＡＤの位置は、図８に示す実施形態における、３個の発光素子８２１ＡＡの位置に対し、第１列Ｒ１の中で１個分上にずれている。

図１０に示す変形例であっても、タイミング検出用光センサ９６が受ける光量の変化が、例えば、両端に位置する発光素子８２１ＡＢ，８２１ＡＣを含んだ第４列Ｒ４の発光素子に光ビームを出射させた場合の光量の変化に比べ、急峻となる。したがって、発光素子８２１ＡＢ，８２１ＡＣにも光ビームを出射させる場合に比べ、光ビームの通過タイミングの検出精度が高い。

なお、上述した実施形態では、本発明にいう「画像信号に応じて変調された光ビームをそれぞれが出射する複数の発光素子」の例として、レーザダイオード８２が有する３２個の発光素子のうちの１７個の発光素子８２１Ａを示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、画像信号に応じて変調された光ビームをそれぞれが出射する発光素子は、１７個以外の数であってもよく、レーザダイオードが有するすべての発光素子を用いるものであってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明にいう発光制御部の例として、光ビームが検知点ＳＳを通過する時点では３個の発光素子を発光させる処理・制御回路２１を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、光ビームが検知点ＳＳを通過する時点で発光させる発光素子の数は、検出器（タイミング検出用光センサ９６）が通過を検知し得る光ビームの光量を発光できればよく、検出器が検知するのであれば、例えば２個であってもよく、また、画像形成に用いる発光素子の規模や検出器の性能に応じ、４個以上であってもよい。

また、上述した実施形態では、光ビームが検知点を通過する時点で発光させる発光素子として、第１列Ｒ１に並んだ発光素子８２１ＡＡを発光させる例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、検知点を通過する時点で発光させる発光素子は、第２列以降の列に並んだ発光素子であってもよい。ただし、第１列Ｒ１の発光素子８２１ＡＡを用いる場合には、他の列の発光素子を用いる場合に比べ、通過タイミングがより早く検出される。

また、上述した実施形態では、本発明の検出器の例として、２個のフォトダイオード９６１，９６１ｂを有し、対応する信号の比較結果から開始タイミング信号ＳＯＳを出力するタイミング検出用光センサ９６を示したが、本発明にいう検出器はこれに限られず、例えば、１個のフォトダイオードを有し、出力信号を予め定められた基準レベルと比較するタイプの検出器であってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明の画像形成装置の例として、６台の現像器６１＿１〜６１＿６と１つの感光体５１を有する画像形成装置１を示したが、本発明の画像形成装置はこれに限られず、例えば、いわゆるタンデム型の装置であってもよく、また、モノクロ専用の装置であってもよい。

また、上述した実施形態では、画像形成装置の例として原稿読取部１０を有する画像形成装置１を示したが、本発明にいう画像形成装置は、例えば、プリンタやファクシミリであってもよい。

１ 画像形成装置
１０ 原稿読取部
２０ 画像形成部
２１ 処理・制御回路
２１６ 検出用光制御回路
３０ 用紙収容部
５１ 感光体
８１ 回路基板
８２ レーザダイオード
８２１Ａ 発光素子
８３ 回転多面鏡
９０ ｆθレンズ
９１ シリンドリカルミラー
９２ 平面ミラー
９３ シリンドリカルミラー
９４ 反射ミラー
９６ タイミング検出用光センサ

Claims (3)

1. それぞれが光ビームを出射する、第１方向と該第１方向に交わる第２方向とに２次元に配列され、画像信号に応じて変調された光ビームをそれぞれが出射する複数の発光素子を有する光源と、
   前記光源から出射した２次元に並ぶ複数本の光ビームの照射を受け、回転しながら回転角に応じた偏向方向に、前記第１方向に並ぶ複数の発光素子から出射した複数本のビームが偏向方向一点を略同時に通過する向きに反射偏向する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡で反射偏向された複数本の光ビームを被走査体上に導いて該被走査体上を走査させる走査光学系と、
   前記回転多面鏡による光ビームの偏向領域の内側であって、かつ、前記被走査体の走査に利用する走査利用領域の外側の検知点を通過する光ビームの通過タイミングを検出する検出器と、
   前記複数本の光ビームが前記検知点を通過する時点では、前記２次元に配列された複数の発光素子を該複数の発光素子が配列された２次元面内における前記第１方向に対し直角な方向に投影したときの、該投影面上で両端に位置する発光素子を除いた内側の発光素子のうちの、前記第１方向に同一列を成す複数の発光素子のみを発光させる発光制御部とを備えたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記発光制御部が、前記第１方向に同一列を成す、前記両端に位置する発光素子を除いた複数の発光素子の中の順次連続する複数の発光素子を発光させるものであることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 露光を受けて潜像が形成される感光体と、
   画像信号に応じて変調された光ビームで前記感光体と走査することにより該感光体を露光して該感光体に潜像を形成する露光器とを備え、
   前記露光器が、
   第１方向と該第１方向に交わる第２方向とに２次元に配列され、画像信号に応じて変調された光ビームをそれぞれが出射する複数の発光素子を有する光源と、
   前記光源から出射した２次元に並ぶ複数本の光ビームの照射を受け、回転しながら回転角に応じた偏向方向に、前記第１方向に並ぶ複数の発光素子から出射した複数本のビームが偏向方向一点を略同時に通過する向きに反射偏向する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡で反射偏向された複数本の光ビームを被走査体上に導いて該被走査体上を走査させる走査光学系と、
   前記回転多面鏡による光ビームの偏向領域の内側であって、かつ、前記被走査体の走査に利用する走査利用領域の外側の検知点を通過する光ビームの通過タイミングを検出する検出器と、
   前記複数本の光ビームが前記検知点を通過する時点では、前記２次元に配列された複数の発光素子を該複数の発光素子が配列された２次元面内における前記第１方向に対し直角な方向に投影したときの、該投影面上で両端に位置する発光素子を除いた内側の発光素子のうちの、前記第１方向に同一列を成す複数の発光素子のみを発光させる発光制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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