JP2013202865A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポリゴンミラー10で反射された光ビームLBの影響を受けないで、自動制御(APC)を実行できる光走査装置を提供する。
【解決手段】レーザーダイオード31は前方と後方とに同時に、光ビームLBを照射する。前方に照射された光ビームLBは、ポリゴンミラー10で反射されて、感光体ドラム113に主走査ラインを描画する。後方に照射された光ビームLBは、フォトダイオード45で受光される。光量制御部53はAPC期間において、フォトダイオード45から出力された信号を測定し、レーザーダイオード31から照射される光ビームLBの光量を自動制御する。光量制御部53はポリゴンミラー10で反射された光ビームLBがフォトダイオード45の位置を通過してBDセンサー43で受光されたタイミングから自動制御を開始し、次に、フォトダイオード45の位置にポリゴンミラー10で反射された光ビームLBが到達する前に自動制御を完了する。
【選択図】図4

Description

本発明は、光走査装置の光源となる発光素子から照射される光ビームの光量を、自動制御(APC:Automatic Power Control)する技術に関する。
光走査装置は光ビームを照射して走査ラインを描画する装置であり、プリンターのような画像形成装置やプロジェクタ−等に搭載される。光走査装置の光源となる発光素子として、半導体レーザーが用いられる。半導体レーザーは同じ駆動電流でも、温度に応じて照射する光ビームの光量が異なる。このため、光走査装置では半導体レーザーから照射された光ビームの光量を目標値にするために、APCが実行される。
画像形成装置でのAPCについて簡単に説明する。光走査装置の光源となる半導体レーザーは、前方と後方とに光ビームを同時に照射する。前方に照射された光ビームは、主走査ラインの描画に利用される。すなわち、前方に照射された光ビームは、半導体レーザーの前方に設置されたポリゴンミラーで反射されて、反射された光ビームによって感光体ドラムに主走査ラインが描画される。
後方に照射された光ビームは、APCに利用される。すなわち、後方に照射された光ビームは、半導体レーザーの後方に設置されたフォトダイオードで受光される。APC期間において、そのフォトダイオードから出力した信号を基にして、後方に照射された光ビームの光量を目標値にフィードバック制御する。
前方に照射される光ビームと、後方に照射される光ビームとは、同じ半導体レーザーから照射されるので、光量は同じである。従って、後方に照射される光ビームの光量を基にして、後方に照射される光ビームの光量を目標値にフィードバック制御することにより、前方に照射される光ビームの光量を目標値にフィードバック制御することができる。
APC期間において、前方に照射された光ビームがポリゴンミラーで反射されて、半導体レーザーの後方に配置されたフォトダイオードで受光されると、フォトダイオードは、後方に照射された光ビームに加えて、前方に照射されてポリゴンミラーで反射された光ビームを受光することになる。これにより、後方に照射された光ビームの光量が目標値に到達していないのに、後方に照射された光ビームの光量が目標値に到達したと誤認識されることがある。光量が目標値に到達していない光ビームで主走査ラインが描画されることは、画質低下の原因となる。
そこで、ポリゴンミラーで反射された光ビームの影響を受けないで、APCを実行することができる光走査装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この光走査装置は、受光素子によって得られた同期検知信号を基準にして、ポリゴンミラーに対してレーザー光の入射角が略90度となるタイミングを避けて、APC制御を実行する。
特開2007−148356号公報
本発明の目的は、ミラー部で反射された光ビームの影響を受けないで、APCを実行することができる光走査装置及び画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成する本発明の一局面に係る光走査装置は、光ビームを第1の方向と第2の方向とに同時に照射する発光素子と、前記第1の方向に照射された光ビームを反射するミラー部を含み、前記ミラー部を駆動して光ビームによって走査ラインを描画する光偏向部と、前記ミラー部で反射された光ビームを受光する第1の受光素子と、前記第1の受光素子から出力された信号を基にして、前記走査ラインの描画を開始するタイミングの基準となる基準信号を生成する基準信号生成部と、前記第2の方向に照射された光ビームを受光する第2の受光素子と、前記発光素子から照射された光ビームの光量を自動制御するAPC期間において、前記第2の受光素子から出力された信号を測定し、前記発光素子から照射される光ビームの光量を自動制御する光量制御部と、を備え、前記光量制御部は、前記ミラー部で反射された光ビームが前記第2の受光素子の位置を通過して前記第1の受光素子で受光されたタイミングから前記自動制御を開始し、次に、前記第2の受光素子の位置に前記ミラー部で反射された光ビームが到達する前に、前記自動制御を完了する。
本発明の一局面に係る光走査装置では、ミラー部で反射された光ビームを第1の受光素子が受光したタイミングから自動制御を開始し、次に、第2の受光素子の位置にミラー部で反射された光ビームが到達する前に、自動制御を完了する。従って、ミラー部で反射された光ビームの影響を受けないで、自動制御(APC)を実行することができる。
上記構成において、前記ミラー部の駆動を制御する駆動制御部を備え、前記光量制御部は、次に、前記第2の受光素子の位置に前記ミラー部で反射された光ビームが到達するまでに、前記自動制御を完了できない場合、前記駆動制御部に前記ミラー部の駆動速度を下げる制御をさせた後、前記自動制御を実行する。
本発明では、ミラー部で反射された光ビームが第1の受光素子で受光されたタイミングから自動制御を開始し、次に、第2の受光素子の位置にミラー部で反射された光ビームが到達するまでに、自動制御を完了させる。このため、自動制御の期間が短く、自動制御を完了できない可能性がある。
この構成によれば、自動制御を完了できない場合、つまり、自動制御の期間が足りない場合、ミラー部の駆動速度を下げてから、自動制御を実行する。よって、自動制御を完了するのに必要な期間を確保することができる。
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に前記走査ラインを描画して静電潜像を形成する前記光走査装置と、前記静電潜像が形成された前記像担持体にトナーを供給してトナー画像を形成する現像部と、を備える。
本発明の他の局面に係る画像形成装置によれば、本発明の一局面に係る光走査装置を備えるので、この光走査装置と同様の作用効果を有する。
上記構成において、前記像担持体は、一方の側部と他方の側部とを有しており、前記光偏向部は、前記一方の端部から前記他方の端部へ向けて前記走査ラインを前記像担持体に描画し、前記第1の受光素子、前記一方の端部、前記他方の端部の順番で、前記ミラー部で反射された光ビームが到達する箇所に、前記第1の受光素子が配置されており、前記光量制御部は、前記ミラー部で反射された光ビームが前記他方の端部に到達するまでに前記自動制御を完了する。
像担持体の他方の端部を通過した光ビームが、光走査装置内の何らかの部材で反射されて第2の受光素子で受光されると、自動制御において光ビームの光量が目標値に到達したと誤認識される可能性がある。この構成によれば、ミラー部で反射された光ビームが他方の端部に到達するまでに自動制御を完了する。従って、上記誤認識を防止することができる。
本発明によれば、ミラー部で反射された光ビームの影響を受けないで、APCを実行することができる。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。 図1に示す画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図1に示す画像形成装置に備えられる露光部を構成する光学部品の配置関係を示す図である。 図1に示す画像形成装置に備えられる露光部の構成を示すブロック図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置1の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置1は例えば、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリーの機能を有するデジタル複合機に適用することができる。画像形成装置1は装置本体100、装置本体100の上に配置された原稿読取部200、原稿読取部200の上に配置された原稿給送部300及び装置本体100の上部前面に配置された操作部400を備える。
原稿給送部300は自動原稿送り装置として機能し、原稿載置部301に置かれた複数枚の原稿を連続的に原稿読取部200に送ることができる。
原稿読取部200は露光ランプ等を搭載したキャリッジ201、ガラス等の透明部材により構成された原稿台203、不図示のCCD(Charge Coupled Device)センサー及び原稿読取スリット205を備える。原稿台203に載置された原稿を読み取る場合、キャリッジ201を原稿台203の長手方向に移動させながらCCDセンサーにより原稿を読み取る。これに対して、原稿給送部300から給送された原稿を読み取る場合、キャリッジ201を原稿読取スリット205と対向する位置に移動させて、原稿給送部300から送られてきた原稿を、原稿読取スリット205を通してCCDセンサーにより読み取る。CCDセンサーは読み取った原稿を画像データとして出力する。
装置本体100は用紙貯留部101、画像形成部103及び定着部105を備える。用紙貯留部101は装置本体100の最下部に配置されており、用紙の束を貯留することができる用紙トレイ107を備える。用紙トレイ107に貯留された用紙の束において、最上位の用紙がピックアップローラー109の駆動により、用紙搬送路111へ向けて送出される。用紙は用紙搬送路111を通って、画像形成部103へ搬送される。
画像形成部103は搬送されてきた用紙にトナー画像を形成する。画像形成部103は感光体ドラム113、露光部115、現像部117及び転写部119を備える。露光部115は画像データ(原稿読取部200から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリー受信の画像データ等)に対応して変調された光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム113の周面に照射する。これにより、感光体ドラム113の周面には画像データに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム113の周面に現像部117からトナーを供給することにより、周面には画像データに対応するトナー画像が形成される。このトナー画像は転写部119によって先ほど説明した用紙貯留部101から搬送されてきた用紙に転写される。
トナー画像が転写された用紙は定着部105に送られる。定着部105において、トナー画像と用紙に熱と圧力が加えられて、トナー画像は用紙に定着される。用紙はスタックトレイ121又は排紙トレイ123に排紙される。
操作部400は操作キー部401と表示部403を備える。表示部403はタッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面が表示される。ユーザーは画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定等をする。
操作キー部401にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的にはスタートキー405、テンキー407、ストップキー409、リセットキー411、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリーを切り換えるための機能切換キー413等が設けられている。
スタートキー405はコピー、ファクシミリー送信等の動作を開始させるキーである。テンキー407はコピー部数、ファクシミリー番号等の数字を入力するキーである。ストップキー409はコピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキー411は設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。
機能切換キー413はコピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部403に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリー送信及びメール送信の初期画面が表示部403に表示される。
図2は、図1に示す画像形成装置1の構成を示すブロック図である。画像形成装置1は装置本体100、原稿読取部200、原稿給送部300、操作部400、制御部500及び通信部600がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体100、原稿読取部200、原稿給送部300及び操作部400に関しては既に説明したので、説明を省略する。
制御部500はCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及び画像メモリー等を備える。CPUは画像形成装置1を動作させるために必要な制御を、装置本体100等の画像形成装置1の上記構成要素に対して実行する。ROMは画像形成装置1の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。RAMはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリーは画像データ(原稿読取部200から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリー受信の画像データ等)を一時的に記憶する。
通信部600はファクシミリー通信部601及びネットワークI/F部603を備える。ファクシミリー通信部601は相手先ファクシミリーとの電話回線の接続を制御するNCU(Network Control Unit)及びファクシミリー通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリー通信部601は電話回線605に接続される。
ネットワークI/F部603はLAN(Local Area Network)607に接続される。ネットワークI/F部603はLAN607に接続されたパソコン等の端末装置との間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。
露光部115について詳細に説明する。図3は、露光部115を構成する光学部品の配置関係を示す図である。露光部115は光走査装置の一例であり、レーザーダイオード31、ポリゴンミラー10、及び二つの走査レンズ33,35等を備える。
レーザーダイオード31は発光素子の一例である。レーザーダイオード31は光ビームLBを前方(第1の方向の一例)に照射する第1の端面31a及び光ビームLBを後方(第2の方向の一例)に照射する第2の端面31bを有する半導体レーザーである。レーザーダイオード31は光ビームLBを前方と後方とに同時に照射する。
ポリゴンミラー10はミラー部として機能し、モーター(図3では図示せず)で回転させられる。レーザーダイオード31の第1の端面31aから照射された光ビームLBは、ポリゴンミラー10で反射されて、感光体ドラム113に主走査ライン(走査ラインの一例)を描画する。ポリゴンミラー10とモーターとにより、光偏向部が構成される。光偏向部として、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを用いることもできる。
レーザーダイオード31の第2の端面31bから照射された光ビームLBは、フォトダイオード45(第2の受光素子の一例)で受光される。
レーザーダイオード31とポリゴンミラー10との光路上には、コリメーターレンズ37及びシリンドリカルレンズ39が配置されている。コリメーターレンズ37はレーザーダイオード31の第1の端面31aから照射された光ビームLBを平行光にする。シリンドリカルレンズ39は平行光にされた光ビームLBを線状に集光する。線状に集光された光ビームLBはポリゴンミラー10に入射される。
ポリゴンミラー10と感光体ドラム113との光路上には、走査レンズ33と走査レンズ35が配置されている。ポリゴンミラー10の偏向面に入射された光ビームLBは、その偏向面で反射、偏向されて、走査レンズ33,35により感光体ドラム113に結像される。すなわち、感光体ドラム113の一方の側部113aから他方の側部113bへ向けて、光ビームLBを感光体ドラム113に走査することにより、感光体ドラム113に静電潜像が形成される。感光体ドラム113の有効走査範囲Rの主走査ラインが、有効な画像として扱われる。感光体ドラム113は像担持体の一例である。
露光部115はさらに、BDレンズ41及びBDセンサー43を備える。BDセンサー43はポリゴンミラー10で反射された光ビームLBが、BDセンサー43、感光体ドラム113の一方の側部113a、感光体ドラム113の他方の側部113bの順番で到達する箇所に配置されている。言い換えれば、光ビームLBが有効走査範囲Rに入る前に、光ビームLBを受光できる箇所に、BDセンサー43が配置されている。
ポリゴンミラー10で反射された光ビームLBは、BDレンズ41で集光されてBDセンサー43で受光される。BD(Beam Detect)センサー43は、第1の受光素子の一例である。
ポリゴンミラー10で反射された光ビームLBは、フォトダイオード45の位置、BDセンサー43の位置、感光体ドラム113の位置を通過する。フォトダイオード45の位置を通過する光ビームLBを、光ビームLB1で示す。フォトダイオード45は、レーザーダイオード31の第2の端面31bから後方に照射された光ビームLBに加えて、レーザーダイオード31の第1の端面31aから前方に照射されてポリゴンミラー10で反射された光ビームLB1を受光することになる。これにより、後方に照射された光ビームLBの光量が目標値に到達していないのに、後方に照射された光ビームLBの光量が目標値に到達したと誤認識される問題が生じる。
図4は、露光部115の構成を示すブロック図である。コリメーターレンズ37等のレンズの記載は、省略されている。露光部115はレーザーダイオード31、LDドライバー回路47、フォトダイオード45、ポリゴンミラー10、モーター49、モーター制御部51、BDセンサー43及びBD信号生成部55を備える。レーザーダイオード31、フォトダイオード45、ポリゴンミラー10、及びBDセンサー43は、既に説明したので、説明を省略する。
モーター49はポリゴンミラー10を回転させる。モーター制御部51は例えば、モータードライバー回路により実現され、モーター49の回転を制御して、ポリゴンミラー10の回転を制御する。モーター制御部51はミラー部の駆動を制御する駆動制御部の一例である。
BD信号生成部55は基準信号生成部の一例であり、BDセンサー43から出力された信号を基にして、主走査ラインの描画を開始するタイミングの基準となるBD信号S1(基準信号の一例)を生成する。
LDドライバー回路47はレーザーダイオード31の各種制御を実行する。詳細に説明すると、LDドライバー回路47はレーザーダイオード31の駆動電流を生成する。LDドライバー回路47にはBD信号S1及び用紙に印刷する画像を示す画像データ信号が入力される。
主走査ラインを描画する期間において、LDドライバー回路47はレーザーダイオード31を点灯する。レーザーダイオード31の第1の端面31aから前方に光ビームLBが照射され、かつ第2の端面31bから後方に光ビームLBが照射される。LDドライバー回路47は第1の端面31aから照射された光ビームLBが、ポリゴンミラー10で反射されてBDセンサー43で受光された後、光ビームLBが有効走査範囲Rに到達すると、画像データ信号を基にしてレーザーダイオード31を点灯制御する。これにより、主走査ラインが感光体ドラム113に描画される。主走査ラインの描画を開始するタイミングは、BD信号S1を基準とする。そして、LDドライバー回路47は光ビームLBが有効走査範囲Rを超えると、所定のタイミングでレーザーダイオード31を強制点灯する。これにより、次の主走査ラインを描画する際において、ポリゴンミラー10で反射された光ビームLBをBDセンサー43で受光できるようにする。
これに対して、APC期間において、LDドライバー回路47はレーザーダイオード31から照射される光ビームLBの光量を目標値に自動制御する。自動制御はLDドライバー回路47の光量制御部53で実行される。光量制御部53はフォトダイオード45から出力された信号を測定し、レーザーダイオード31から照射される光ビームLBの光量を自動制御する。
詳しく説明すると、光量制御部53はレーザーダイオード31を強制点灯する。レーザーダイオード31の第1の端面31aから前方に光ビームLBが照射され、かつ第2の端面31bから後方に光ビームLBが照射される。光量制御部53は第2の端面31bから照射された光ビームLBを受光するフォトダイオード45から出力される電圧を測定し、その電圧から光ビームLBの光量を算出する。光量制御部53は光量が目標値に届いていなければ、レーザーダイオード31の駆動電流を少し上げて、フォトダイオード45から出力される電圧を測定し、その電圧から光ビームLBの光量を演算する。光量制御部53は光量が目標値に到達するまで、上記処理を繰り返す。
光量制御部53にはBD信号S1が入力される。光量制御部53はポリゴンミラー10で反射された光ビームLBがフォトダイオード45の位置を通過して、BDセンサー43で受光されたタイミングから自動制御を開始し、次に、フォトダイオード45の位置にポリゴンミラー10で反射された光ビームLBが到達する前に、自動制御を完了する。
モーター制御部51はAPC期間において、ポリゴンミラー10の回転速度を、主走査ラインの描画期間でのポリゴンミラー10の回転速度と同じにする。これは、自動制御の完了後に、直ちに主走査ラインの描画を開始できるようにするためである。
しかし、光量制御部53が自動制御を実行し、次に、フォトダイオード45の位置にポリゴンミラー10で反射された光ビームLBが到達するまでに、自動制御を完了できない場合、光量制御部53はモーター制御部51にポリゴンミラー10の回転速度を下げる命令をする。これにより、モーター制御部51がモーター49の回転速度を下げて、ポリゴンミラー10の回転速度を下げた後、光量制御部53は自動制御を実行する。
本実施形態の主な効果を説明する。本実施形態では、ポリゴンミラー10で反射された光ビームLBがフォトダイオード45の位置を通過してBDセンサー43で受光されたタイミングから自動制御を開始し、次に、フォトダイオード45の位置にポリゴンミラー10で反射された光ビームLBが到達する前に、自動制御を完了する。従って、ポリゴンミラー10で反射された光ビームLBの影響を受けないで、自動制御(APC)を実行することができる。
本実施形態では、ポリゴンミラー10で反射された光ビームLBがBDセンサー43で受光されたタイミングから自動制御を開始し、次に、フォトダイオード45の位置にポリゴンミラー10で反射された光ビームLBが到達するまでに自動制御を完了させる。このため、自動制御の期間が短く、自動制御を完了できない可能性がある。そこで、本実施形態によれば、自動制御を完了できない場合、つまり、自動制御の期間が足りない場合、ミラー部の駆動速度を下げてから、自動制御を実行する。よって、自動制御を完了するのに必要な期間を確保することができる。
本実施形態の変形例を説明する。変形例において、図4に示す光量制御部53はポリゴンミラー10で反射された光ビームLBがBDセンサー43で受光されたタイミングから自動制御を開始し、ポリゴンミラー10で反射された光ビームLBが感光体ドラム113の他方の端部113bに到達するまでに自動制御を完了する。
感光体ドラム113の他方の端部113bを通過した光ビームLBが、露光装置115内の何らかの部材で反射されてフォトダイオード45で受光されると、自動制御において光ビームLBの光量が目標値に到達したと誤認識される可能性がある。変形例によれば、ポリゴンミラー10で反射された光ビームLBが感光体ドラム113の他方の端部113bに到達するまでに自動制御を完了する。従って、上記誤認識を防止することができる。
1 画像形成装置
10 ポリゴンミラー(ミラー部の一例)
31 レーザーダイオード(発光素子の一例)
31a レーザーダイオードの第1の端面
31b レーザーダイオードの第2の端面
43 BDセンサー(第1の受光素子の一例)
45 フォトダイオード(第2の受光素子の一例)
51 モーター制御部(駆動制御部の一例)
53 光量制御部
55 BD信号生成部(基準信号生成部の一例)
113 感光体ドラム(像担持体の一例)
113a 感光体ドラムの一方の端部
113b 感光体ドラムの他方の端部
115 露光部(光走査装置の一例)
LB 光ビーム
S1 BD信号(基準信号の一例)

Claims (4)

  1. 光ビームを第1の方向と第2の方向とに同時に照射する発光素子と、
    前記第1の方向に照射された光ビームを反射するミラー部を含み、前記ミラー部を駆動して光ビームによって走査ラインを描画する光偏向部と、
    前記ミラー部で反射された光ビームを受光する第1の受光素子と、
    前記第1の受光素子から出力された信号を基にして、前記走査ラインの描画を開始するタイミングの基準となる基準信号を生成する基準信号生成部と、
    前記第2の方向に照射された光ビームを受光する第2の受光素子と、
    前記発光素子から照射された光ビームの光量を自動制御するAPC期間において、前記第2の受光素子から出力された信号を測定し、前記発光素子から照射される光ビームの光量を自動制御する光量制御部と、を備え、
    前記光量制御部は、前記ミラー部で反射された光ビームが前記第2の受光素子の位置を通過して前記第1の受光素子で受光されたタイミングから前記自動制御を開始し、次に、前記第2の受光素子の位置に前記ミラー部で反射された光ビームが到達する前に、前記自動制御を完了する光走査装置。
  2. 前記ミラー部の駆動を制御する駆動制御部を備え、
    前記光量制御部は、次に、前記第2の受光素子の位置に前記ミラー部で反射された光ビームが到達するまでに、前記自動制御を完了できない場合、前記駆動制御部に前記ミラー部の駆動速度を下げる制御をさせた後、前記自動制御を実行する請求項1に記載の光走査装置。
  3. 像担持体と、
    前記像担持体に前記走査ラインを描画して静電潜像を形成する請求項1又は2に記載の光走査装置と、
    前記静電潜像が形成された前記像担持体にトナーを供給してトナー画像を形成する現像部と、を備える画像形成装置。
  4. 前記像担持体は、一方の側部と他方の側部とを有しており、
    前記光偏向部は、前記一方の端部から前記他方の端部へ向けて前記走査ラインを前記像担持体に描画し、
    前記第1の受光素子、前記一方の端部、前記他方の端部の順番で、前記ミラー部で反射された光ビームが到達する箇所に、前記第1の受光素子が配置されており、
    前記光量制御部は、前記ミラー部で反射された光ビームが前記他方の端部に到達するまでに前記自動制御を完了する請求項3に記載の画像形成装置。
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