JP2019200376A - 走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】走査装置の起動時に、水平同期信号が生成される領域でレーザを発光させること。【解決手段】感光ドラム102上に画像データに応じた静電潜像を形成するためのレーザ光を照射する半導体レーザ101と、半導体レーザ101から照射されたレーザ光を回転により走査する回転多面鏡102と、非画像領域に配置され、レーザ光が照射されたことに応じて信号を出力する水平同期センサ106と、BD周期に基づいて、レーザ光が水平同期センサ106に照射される領域で半導体レーザ101を発光させる間欠発光制御を行うCPU110と、を備え、CPU110は、回転多面鏡102が目標の回転速度に到達するまでの間に(S606〜S611)、BD信号に基づいて間欠発光制御を切り替える(S607〜S609)。【選択図】図4

Description

本発明は、走査装置及び画像形成装置に関し、レーザ光により画像露光を行う電子写真プリンタ等の画像形成装置に用いられる走査装置の起動制御に関する。
従来、感光体上にレーザ光を照射して潜像を形成する走査装置の起動時において、レーザの発光許可領域を走査装置の全走査領域のうち非画像領域に制限する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、水平同期信号周期を用いて、走査装置の回転多面鏡の回転速度を制御する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
米国特許第5864355号明細書 特開平08−183198号公報
しかしながら、近年は走査装置の起動時間が短縮化してきており、起動時間が短縮化された走査装置において、水平同期信号を生成する領域のみでレーザを発光しながら走査装置を起動させる手段の開発が望まれている。
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、走査装置の起動時に、水平同期信号が生成される領域でレーザを発光させることを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
(1)感光体上に画像データに応じた静電潜像を形成するためのレーザ光を照射する光源と、前記光源から照射されたレーザ光を回転により走査する回転多面鏡と、レーザ光が走査される領域において前記静電潜像が形成される領域に対応する第1の領域を除く第2の領域に配置され、前記レーザ光が照射されたことに応じて信号を出力する出力手段と、前記出力手段により出力された信号の周期に基づいて、前記レーザ光が前記出力手段に照射される領域で前記光源を発光させる間欠発光制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記回転多面鏡が目標の回転速度に到達するまでの間に、前記信号に基づいて前記間欠発光制御を切り替えることを特徴とする走査装置。
(2)前記(1)に記載の走査装置と、前記走査装置によりレーザ光が走査されることにより静電潜像が形成される前記感光体と、前記感光体に形成された静電潜像をトナーにより現像しトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段により形成されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、走査装置の起動時に、水平同期信号が生成される領域でレーザを発光させることができる。
実施例1〜4の画像形成装置及び走査装置の概略構成を示す図 実施例1のBD周期を示すグラフ、BD信号及びレーザ駆動信号の波形を示すタイミングチャート 実施例1のBD周期を示すグラフ、BD信号及びレーザ駆動信号の波形を示すタイミングチャート 実施例1の走査装置の起動時の処理を示すフローチャート 実施例2のBD周期の差分を示すグラフ、BD信号及びレーザ駆動信号の波形を示すタイミングチャート 実施例2の走査装置の起動時の処理を示すフローチャート 実施例3のBD信号及びレーザ駆動信号の波形を示すタイミングチャート 実施例3の走査装置の起動時の処理を示すフローチャート 実施例4のBD信号及びレーザ駆動信号の波形を示すタイミングチャート 実施例4の走査装置の起動時の処理を示すフローチャート
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、本実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、本発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
(画像形成装置の構成)
画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタを例にあげて説明する。図1(a)に電子写真方式のプリンタの一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す。レーザビームプリンタ300(以下、プリンタ300という)は、走査装置111、感光体である感光ドラム105、帯電部317(帯電手段)、現像部312(現像手段)を備えている。走査装置111は感光ドラム105上に静電潜像を形成する。帯電部317は、静電潜像が形成される前に感光ドラム105を一様に帯電する。現像部312は、感光ドラム105に形成された静電潜像をトナーで現像する。そして、感光ドラム105に現像されたトナー像をカセット316から供給された記録材としてのシート(不図示)に転写部318(転写手段)によって転写して、シートに転写したトナー像を定着器314で定着してトレイ315に排出する。この感光ドラム105、帯電部317、現像部312、転写部318が画像形成部である。本発明を適用可能な画像形成装置は、図1(a)に例示したものに限定されず、例えば複数の画像形成部を備えるカラーの画像形成装置であってもよい。更に、感光ドラム105上のトナー像を中間転写ベルトに転写する1次転写部と、中間転写ベルト上のトナー像をシートに転写する2次転写部と、を備えるカラーの画像形成装置であってもよい。
(レーザスキャナユニットの構成)
図1(b)は、各実施例に共通な走査装置111と、主要部であるレーザスキャナユニット112の斜視図である。半導体レーザ101は、画像露光用の光源である。回転多面鏡102は、半導体レーザ101からのレーザ光を反射して、反射ミラー104を経て感光体の一例である感光ドラム105の表面に照射させる。スキャナモータ103は回転多面鏡102を回転させる回転駆動手段の一例であり、回転多面鏡102を回転させ、半導体レーザ101からのレーザ光を感光ドラム105上に走査させる。レーザ光の走査方向を主走査方向ともいう。これにより、感光ドラム105上に静電潜像が形成される。回転多面鏡102によってレーザ光が走査される領域において、感光ドラム105上で静電潜像が形成される領域に対応する領域を第1の領域である画像領域という。また、回転多面鏡102によってレーザ光が走査される領域において、画像領域を除く、画像データが出力されない領域を第2の領域である非画像領域という。非画像領域には出力手段である水平同期センサ106が配されている。水平同期センサ106は、レーザ光が水平同期センサ106の位置に照射されたタイミングで水平同期信号107を生成する。水平同期信号107はレーザ光の走査毎に生成され、水平同期信号107の間隔(周期)はレーザ光の一走査の時間に相当する。
なお、以後、水平同期信号107をBD(Beam Detect)信号107(信号)と記し、BD信号107の間隔をBD周期(信号の周期)と記す。また、BD信号107は、主走査方向の走査を開始するための基準信号として用いられ、主走査方向の書き出し開始位置として使用される。CPU110は制御手段の一例であり、BD信号107が生成される毎にBD周期を更新して記憶部117に記憶する。CPU110は、タイマ機能を有し、BD信号107を検知してから次のBD信号107を検知するまでの時間をBD周期として求めることができるものとする。また、CPU110は、記憶部117から読み出した現在のBD周期に基づいて、スキャナモータ103を目標の回転数(言い換えれば、目標の回転速度)に収束させるための速度制御機能を有している。CPU110は、速度制御機能によってスキャナモータ駆動信号108によりスキャナモータ103を制御している。
レーザ駆動回路113は、半導体レーザ101から照射されたレーザ光を受光する例えばフォトダイオード(PD)等のモニタ素子(不図示)の検知結果に基づいて、画像形成中に発光させるレーザ光の基準となる光量を調整する。レーザ駆動回路113は、レーザ光の走査領域のうち、非画像領域において半導体レーザ101の光量調整を行い、調整手段として機能する。また、レーザ駆動回路113は、画像形成を行うための画像データに応じて半導体レーザ101を発光又は消灯させる制御も行う。CPU110は、記憶部117に記憶されている現在のBD周期に基づき、レーザ駆動回路113を介してレーザ駆動信号109を用いて半導体レーザ101を発光制御する機能を有している。
(スキャナモータ103停止時から起動を行う動作の説明)
実施例1のスキャナモータ103が停止している状態からの起動制御の動作について、図2を用いて説明する。スキャナモータ103、言い換えれば回転多面鏡102は、起動が開始されると目標の回転速度に到達するまで加速される。図2(a)は、スキャナモータ103が停止している状態から起動した場合のBD周期の変化を示した特性図であり、横軸は時間[sec(秒)]、縦軸はBD周期[μsec]を表している。図2(b)はBD信号107とレーザ駆動信号109のタイミングを表している。図2(b)の(i)はBD信号107の波形を示し、(ii)はレーザ駆動信号109の波形を示し、横軸は時間を示す。図2(b)に示すようにBD信号107は負論理であり、CPU110はBD信号107の立ち下がりエッジ間をBD周期として検知する。また、レーザ駆動信号109は正論理であり、レーザ駆動信号109がハイレベルのときに半導体レーザ101は発光する。
初めに、プリンタ300がプリント指示を受信すると、CPU110は走査装置111の起動を開始する(起動開始)。CPU110は、プリント指示から所定のタイミングで、スキャナモータ駆動信号108を用いてスキャナモータ103に対し、時刻t1までの時間T1の間、加速指示を与えることにより加速制御を行う。時刻t1以降は、レーザ駆動信号109により半導体レーザ101を連続発光制御する。これにより、レーザ光が水平同期センサ106に入力したタイミングでBD信号107が生成され、CPU110はBD信号107を取得する。以降、CPU110がBD信号107を取得したことをBD信号107を検知したという。時刻t1以降、スキャナモータ103の加速によって水平同期センサ106により生成されるBD周期は短くなる(図2(a)のT1〜T2参照)。実施例1においては、図2(b)に示すようにCPU110がBD信号107を3回検知した時刻t2以降に、CPU110は、半導体レーザ101の制御について連続発光制御から間欠発光制御に移行する。間欠発光制御とは、レーザ光が水平同期センサ106に照射されるタイミングでのみ半導体レーザ101を発光させる制御をいう。なお、時刻t2までに走査装置111の起動開始から時間T2が経過したものとする。間欠発光制御に移行するBD信号107の検知回数(所定の回数)に関しては、BD周期が検知可能な2回以上であればよい。また、時刻t2以降においては、BD周期が目標周期に収束するよう、CPU110はスキャナモータ駆動信号108を用いてスキャナモータ103の速度制御を行う。
続いて間欠発光制御に関して説明する。図2に示す時刻t2〜時刻t3までの期間においてはBD周期が所定の閾値(所定の周期)、例えば2000μsec以上となる。そのため、CPU110は半導体レーザ101の発光が終了する(発光終了)までの時間T4及び発光が開始する(発光開始)までの時間T5を、前回走査時のBD周期aを使用して以下の式(1)、式(2)によって求める。なお、時間T4はBD信号107を検知してからレーザ駆動信号109をハイレベルからローレベルにするまでの時間であり、第1のタイミングである時刻t4は半導体レーザ101を消灯させるタイミングである。時間T5はBD信号107を検知してからレーザ駆動信号109をローレベルからハイレベルにするまでの時間であり、第2のタイミングである時刻t5は半導体レーザ101を発光させるタイミングである。ここでK及びKは係数であり、実施例1においては、例えばK:0.004(第1の係数)、K:0.93(第2の係数)とし、BD周期にこれらの係数を乗じる。係数Kは1よりも小さい値である。
発光終了までの時間=前回走査時のBD周期×K…式(1)
発光開始までの時間=前回走査時のBD周期×K…式(2)
次に図2(a)の時刻t3以降においては、BD周期が2000μsecより短くなる。時刻t3は、スキャナモータ103の起動開始から時間T3が経過した時刻である(図2(a)参照)。よって、CPU110は半導体レーザ101の発光終了までの時間T6及び発光開始までの時間T7を前回走査時のBD周期bを使用して式(1)、式(2)とは異なる以下の式(3)、式(4)を用いて求める。なお、時間T6はBD信号107を検知してからレーザ駆動信号109をハイレベルからローレベルにするまでの時間であり、第3のタイミングである時刻t6は半導体レーザ101を消灯させるタイミングである。時間T7はBD信号107を検知してからレーザ駆動信号109をローレベルからハイレベルにするまでの時間であり、第4のタイミングである時刻t7は半導体レーザ101を発光させるタイミングである。
発光終了までの時間=前回走査時のBD周期×K…式(3)
発光開始までの時間=前回走査時のBD周期×K…式(4)
ここでK及びKは係数であり、実施例1においてはK:0.011(第3の係数)、K:0.97(第4の係数)とする。
実施例1においては上述したように係数K<係数Kとすることで、BD周期の変化が大きいスキャナモータ103の起動初期においては、BD信号107の生成領域に対し早めのタイミングで半導体レーザ101を発光するよう制御する。それにより、スキャナモータ103の起動初期において、確実に水平同期センサ106への照射が行える。また、係数K<係数Kとすることで、スキャナモータ103の起動初期においては、BD信号107を取得した後、早めのタイミングで半導体レーザ101を消灯するよう制御する。それにより、スキャナモータ103の起動初期において、画像領域でのレーザ照射を回避できる。なお、計算式の切替えはスキャナモータ103の起動中に複数回、行っても構わない。また、取得した複数回のBD周期の平均値を閾値として用いても構わない。更に、係数Kと係数Kとを異なる値としたが、同じ値としてもよい。すなわち、スキャナモータ103の回転速度にかかわらずBD信号107を検知することができた場合には速やかに半導体レーザ101を消灯するような制御であればよい。例えば、係数K及び係数Kをいずれも0.004にする等、してもよい。
(スキャナモータ103の再起動を行う動作の説明)
実施例1のスキャナモータ103が停止する前に再起動を行った場合の動作について、図3を用いて説明する。図3(a)は、スキャナモータ103が停止する前に再起動した場合のBD周期の変化を示した特性図の一例であり、横軸は時間[sec]、縦軸はBD周期[μsec]を表している。
初めに、プリンタ300がプリント指示を受信すると、CPU110は走査装置111の再起動を開始する(再起動)。CPU110は、プリント指示から所定のタイミングで、スキャナモータ駆動信号108を用いてスキャナモータ103に対し、加速指示を与えることにより加速制御を行う。CPU110は、スキャナモータ103の加速制御とともに、レーザ駆動信号109により半導体レーザ101を連続発光制御し、BD信号107を取得する。実施例1においては、図3(b)に示すようにCPU110がBD信号107を3回検知した時刻t8以降に、CPU110は、半導体レーザ101の制御について連続発光制御から間欠発光制御に移行する。なお、時刻t8までに走査装置111の再起動から時間T8が経過したものとする。間欠発光制御に移行するBD信号107の検知回数に関しては、BD周期が検知可能な2回以上であればよい。また、時刻t8以降においては、BD周期が目標周期に収束するよう、CPU110はスキャナモータ駆動信号108を用いてスキャナモータ103の速度制御を行う。
続いて間欠発光制御に関して説明を加える。図3に示す時刻t8〜時刻t9までの期間においてはBD周期が2000μsec以上となる。そのため、CPU110は半導体レーザ101の発光終了までの時間T10及び発光開始までの時間T11を、前回走査時のBD周期cを使用して上述した式(1)、式(2)から算出する。なお、時間T10はBD信号107を検知してからレーザ駆動信号109をハイレベルからローレベルにするまでの時間である。時間T11はBD信号107を検知してからレーザ駆動信号109をローレベルからハイレベルにするまでの時間である。係数K1、は同じ値を用いる。
次に図3(a)の時刻t9以降においては、BD周期が2000μsecより短くなる。時刻t9は、スキャナモータ103の再起動から時間T9が経過した時刻である(図3(a)参照)。よって、CPU110は半導体レーザ101の発光終了までの時間T12及び発光開始までの時間T13を前回走査時のBD周期dを使用して式(3)、式(4)から算出する。係数K3、は同じ値を用いる。
このように、スキャナモータ103の再起動時においても、BD周期に応じて半導体レーザ101の発光タイミングを算出する計算式を切り替えることで、確実に水平同期センサ106への照射が行えるようにする。なお、係数K〜Kはスキャナモータ103の再起動時と、停止時からの起動した場合とで、異なる値を用いても構わない。
(フローチャートの説明)
次に、実施例1のCPU110によるスキャナモータ103の起動制御を、図4のフローチャートを用いて説明する。なお、CPU110がスキャナモータ103を停止させるためのスキャナモータ駆動信号108(オフさせるための信号)を出力してからスキャナモータ103が実際に停止するまでには所定の時間を要する。このため、CPU110は、スキャナモータ103を停止させるためのスキャナモータ駆動信号108を出力してからスキャナモータ103を再起動するまでの経過時間に基づいて、再起動時のスキャナモータ103の回転状態を判断するものとする。このため、CPU110は、スキャナモータ103を停止させるためのスキャナモータ駆動信号108を出力してからの経過時間を、タイマ(不図示)によって計測しているものとする。
CPU110は、プリントが指示されると、ステップ(以下、Sとする)601以降の処理を開始する。S601でCPU110は、スキャナモータ駆動信号108によりスキャナモータ103の加速を開始する。S602でCPU110は、タイマを参照することにより、スキャナモータ103を停止させるためのスキャナモータ駆動信号108を出力してから、スキャナモータ103が完全に停止すると推定される時間が経過しているか否かを判断する。言い換えれば、CPU110は、スキャナモータ103が停止している状態(停止状態)か否かを判断する。スキャナモータ103を停止させるためのスキャナモータ駆動信号108を出力してから、スキャナモータ103が完全に停止すると推定される時間は、例えば予め実験等で求められ記憶部117に記憶されているものとする。
S602でCPU110は、スキャナモータ103が完全に停止すると推定される時間が経過している、すなわちスキャナモータ103が停止していると判断した場合は、処理をS603に進める。S603でCPU110は、スキャナモータ103の起動開始から所定時間T1(所定の時間)が経過したか否かを判断する。S603でCPU110は、所定時間T1が経過したと判断した場合、処理をS604に進める。S603でCPU110は、所定時間T1が経過していないと判断した場合、処理をS603に戻す。S602でCPU110は、スキャナモータ103は停止状態ではない、すなわちスキャナモータ103がまだ回転中に再起動したと判断した場合、処理をS604に進める。S604でCPU110は、半導体レーザ101を連続発光制御する。CPU110は、BD信号107を検知した回数をカウントするカウンタ(不図示)をリセットし、BD信号107を検知する毎にカウンタを1ずつカウントアップする。
S605でCPU110は、カウンタを参照することにより、BD信号107を3回検知したか否かを判断する。S605でCPU110は、BD信号107を3回検知したと判断した場合、処理をS606に進め、3回検知していないと判断した場合、処理をS605に戻す。S606でCPU110は、半導体レーザ101の間欠発光制御に移行する。S607でCPU110は、検知したBD周期が閾値以上か否かを判断する。実施例1の場合は上述したようにBD周期の閾値として2000μsecを用いる。
S607でCPU110は、BD周期が2000μsec以上(所定の周期以上)であると判断した場合、処理をS608に進め、2000μsec未満(所定の周期未満)であると判断した場合、処理をS609に進める。S608でCPU110は、式(1)、式(2)に示すように、係数K、Kを用いて半導体レーザ101の発光開始及び終了タイミングを算出し、半導体レーザ101を制御する。S609でCPU110は、式(3)、式(4)に示すように係数K、Kを用いて半導体レーザ101の発光開始及び終了タイミングを算出し、半導体レーザ101を制御する。
S610でCPU110は、BD周期が目標周期に到達したか否かを判断する。S610でCPU110は、BD周期が目標周期に到達したと判断した場合、処理をS611に進め、目標周期に到達していないと判断した場合、処理をS607に戻す。S611でCPU110は、スキャナモータ103の起動を完了させ処理を終了する。
以上、説明したように、実施例1によれば、スキャナモータ103の起動時においてBD周期に応じて半導体レーザ101の発光開始及び終了タイミングを算出する計算式を切り替える。それにより、BD周期が大幅に変化するスキャナモータ103の起動初期であっても確実に水平同期センサ106への照射が行えるようになる。また、更には、スキャナモータ103の起動初期において、画像領域へのレーザ照射を回避する手段を提供できる。
以上、実施例1によれば、走査装置の起動時に、水平同期信号が生成される領域でレーザを発光させることができる。
実施例2では、BD周期の変化量に応じて半導体レーザ101の発光開始及び終了タイミングを算出する計算式を切り替える。これにより、スキャナモータ103を目標の回転速度まで立ち上げる際の加速度(以下、立ち上げ勾配という)が環境変化や経年変化によって変動したとしても、レーザ光を水平同期センサ106に照射することを可能とする。なお、実施例2におけるレーザスキャナユニットは、実施例1と構成は同様であるので、説明を省略する。
(スキャナモータ103停止時から起動を行う動作の説明)
実施例2のスキャナモータ103が停止している状態からの起動制御の動作について、図5を用いて説明する。図5(a)は、スキャナモータ103が停止している状態から起動した場合の、BD周期の差分の変化を示した特性図である。BD周期の差分とは、式(5)に示すように、前々回走査時のBD周期(図5(b)のe)と前回走査時のBD周期(図5(b)のe)との差分、すなわち時間的に連続する2つのBD周期の差分を示す。また、図5(b)は図2(b)と同様にBD信号107とレーザ駆動信号109の波形を示している。なお、図2(b)と同じタイミング等には同じ符号(t1等)を付し、説明を省略する。
BD周期の差分=前々回走査時のBD周期−前回走査時のBD周期の時間…式(5)
実施例1とは異なり、間欠発光制御時の半導体レーザ101の発光開始及び終了タイミングの算出式の切替えを、BD周期の差分を用いて行っている。以下に実施例2における特徴的な点について説明を加える。図5に示す時刻t2〜時刻t14までの期間においては、BD周期の差分が所定の差分である100μsec以上となる。そのため、CPU110は、半導体レーザ101の発光終了までの時間T15及び発光開始までの時間T16を前回走査時のBD周期eと前々回走査時のBD周期eを用いて式(6)、式(7)により求める。ここで、詳細には、時間T15は、BD信号107を検知してからレーザ駆動信号109をハイレベルからローレベルにするまでの時間であり、第1のタイミングである時刻t15は半導体レーザ101を消灯させるタイミングである。時間T16は、BD信号107を検知してからレーザ駆動信号109をローレベルからハイレベルにするまでの時間であり、第2のタイミングである時刻t16は半導体レーザ101を発光させるタイミングである。また、時刻t14は起動開始から時間T14が経過したタイミングである。
発光終了までの時間=(前々回走査時のBD周期−前回走査時のBD周期)×K…式(6)
発光開始までの時間=(前々回走査時のBD周期−前回走査時のBD周期)×K…式(7)
ここでK及びKは係数であり、実施例2においては実施例1同様にK:0.004、K:0.93とする。
次に、図5(a)のスキャナモータ103の起動から時刻t14以降においては、BD周期の差分が100μsecより短くなる。よって、CPU110は、半導体レーザ101の発光終了までの時間T17及び発光開始までの時間T18を前回走査時のBD周期fと前々回走査時のBD周期fを用いて式(8)、式(9)より求める。ここで、詳細には、時間T17は、BD信号107を検知してからレーザ駆動信号109をハイレベルからローレベルにするまでの時間であり、第3のタイミングである時刻t17は半導体レーザ101を消灯させるタイミングである。時間T18は、BD信号107を検知してからレーザ駆動信号109をローレベルからハイレベルにするまでの時間であり、第4のタイミングである時刻t18は半導体レーザ101を発光させるタイミングである。
発光終了までの時間=(前々回走査時のBD周期−前回走査時のBD周期)×K…式(8)
発光開始までの時間=(前々回走査時のBD周期−前回走査時のBD周期)×K…式(9)
ここでK及びKは係数であり、実施例2においては実施例1同様にK:0.011、K:0.97とする。なお、計算式の切替えはスキャナモータ103の起動中に複数回、行っても構わない。また、BD周期の差分を複数回取得し、取得した複数のBD周期の差分を平均した平均値を閾値として用いても構わない。
(フローチャートの説明)
次に、実施例2のCPU110によるスキャナモータ103の起動制御を、図6のフローチャートを用いて説明する。図4のフローチャートと同じ処理には同じステップ番号を付けて説明は省略する。実施例1とはS901の処理で、CPU110によって算出されたBD周期の差分が閾値(例えば、100μsec)以上か否かを判断する点が異なっている。
CPU110がS606で連続発光制御から間欠発光制御に移行すると、処理をS901に進める。S901でCPU110は、上述したように、前々回走査時のBD周期と前回走査時のBD周期との差分を求める。CPU110は、求めたBD周期の差分が閾値以上であるか否かを判断する。S901でCPU110は、BD周期の差分が閾値以上(所定の差分以上)であると判断した場合、処理をS902に進め、BD周期の差分が閾値未満(所定の差分未満)であると判断した場合、処理をS903に進める。
S902でCPU110は、上述した式(6)、式(7)に示すように、係数K、Kを用いて半導体レーザ101の発光開始及び終了タイミング(時間T16、T15)を算出し、間欠発光制御を行う。S903でCPU110は、上述した式(8)、式(9)に示すように、係数K、Kを用いて半導体レーザ101の発光開始及び終了タイミング(T18、T17)を算出し、間欠発光制御を行い、処理をS610に進める。なお、S610でCPU110は、BD周期が目標周期に到達していないと判断した場合、処理をS901に戻す。
以上、説明したようにBD周期の差分を用いることにより、BD周期の変化量に応じて半導体レーザ101の発光開始及び終了タイミングを制御することが可能となる。その結果、スキャナモータ103の立ち上がり勾配が環境変化や経年変化によって変動したとしても実施例1に示す効果を得ることができる。
以上、実施例2によれば、走査装置の起動時に、水平同期信号が生成される領域でレーザを発光させることができる。
実施例3においては、半導体レーザ101に2つの光源を有する場合の制御について説明する。なお、実施例3におけるレーザスキャナユニットは、実施例1の形態と構成は同様であるので、説明を省略する。2つの半導体レーザ101を、第1の光源である半導体レーザ101a、第2の光源である半導体レーザ101bとする。また、実施例3においては実施例1の制御を基本としており、実施例1と異なる部分について主に説明する。
(スキャナモータ103停止時から起動を行う動作の説明)
実施例3のスキャナモータ103が停止している状態からの起動制御の動作について、図2(a)及び図7を用いて説明する。また、図7はBD信号107とレーザ駆動信号109のタイミングを表している。実施例1とは異なり、実施例3では2つの光源を制御する各々のレーザ駆動信号109a、109bを有する構成となっている。具体的には、レーザ駆動信号109aは半導体レーザ101aを駆動するための信号であり、レーザ駆動信号109bは半導体レーザ101bを駆動するための信号である。
レーザ駆動信号109aで駆動される半導体レーザ101aは、BD信号107の生成領域に合わせて発光する。また、レーザ駆動信号109bで駆動される半導体レーザ101bは、非画像領域において、半導体レーザ101aの駆動タイミングとは異なるタイミングでレーザ発光する。半導体レーザ101bの発光中には、レーザ駆動回路113によって、半導体レーザ101bの光量が調整される。以下に実施例3における特徴的な点について説明を加える。実施例3では、CPU110は、BD信号107を生成するために発光される半導体レーザ101aの発光開始及び発光終了の制御だけでなく、他の光源である半導体レーザ101bの発光開始及び発光終了の制御も行う。
図2(a)及び図7に示す時刻t2〜時刻t3までの期間では、BD周期が2000μsec以上となる。そのため、CPU110は半導体レーザ101aの発光終了までの時間T4及び発光開始までの時間T5を実施例1同様に式(1)、式(2)によって求める。また、半導体レーザ101bの発光開始までの時間T19及び発光終了までの時間T20は、前回走査時のBD周期aを使用して以下の式(10)、式(11)によって求められる。ここで、詳細には、時間T19は、BD信号107を検知してからレーザ駆動信号109bをローレベルからハイレベルにするまでの時間であり、時刻t19は半導体レーザ101bを発光させるタイミングである。時間T20は、BD信号107を検知してからレーザ駆動信号109bをハイレベルからローレベルにするまでの時間であり、時刻t20は半導体レーザ101bを消灯させるタイミングである。
半導体レーザ101bの発光開始までの時間=前回走査時のBD周期×K…式(10)
半導体レーザ101bの発光終了までの時間=前回走査時のBD周期×K…式(11)
ここで、K及びKは係数であり、実施例3においてはK:0.91、K:0.92とする。また、係数に関しては、非画像領域で、かつ、半導体レーザ101aの発光タイミングと重ならないような値が設定される。例えば、係数K<係数K、係数K<係数Kとなるように設定される。また、係数K<係数K、係数K<係数Kとなるように設定される。
次に図2(a)及び図7のスキャナモータ103の起動から時刻t3以降においては、BD周期が2000μsecより短くなる。よって、CPU110は半導体レーザ101の発光終了までの時間T6及び発光開始までの時間T7を実施例1同様に式(3)、式(4)によって求める。また、半導体レーザ101bの発光開始までの時間T21及び発光終了までの時間T22は、前回走査時のBD周期(b)を使用して以下の式(12)、式(13)によって求められる。ここで、詳細には、時間T21は、BD信号107を検知してからレーザ駆動信号109bをローレベルからハイレベルにするまでの時間であり、時刻t21は半導体レーザ101bを発光させるタイミングである。時間T22は、BD信号107を検知してからレーザ駆動信号109bをハイレベルからローレベルにするまでの時間であり、時刻t22は半導体レーザ101bを消灯させるタイミングである。
半導体レーザ101bの発光開始までの時間=前回走査時のBD周期×K…式(12)
半導体レーザ101bの発光終了までの時間=前回走査時のBD周期×K…式(13)
ここでK及びKは係数であり、実施例3においてはK:0.090、K:0.96とする。また、係数に関しては、非画像領域で、かつ、半導体レーザ101aの発光タイミングと重ならないような値が設定される。例えば、係数K<係数K、係数K<係数Kとなるように設定される。また、係数K<係数K、係数K<係数Kとなるように設定される。
実施例3では、半導体レーザ101aの発光開始時間の計算式を切り替えるタイミングに合わせて、半導体レーザ101bの発光終了時間の計算式を切り替える。また、半導体レーザ101aの発光開始タイミングより早く半導体レーザ101bを消灯するため係数K<係数K、係数K<係数Kとなるよう制御する。更には、係数K<係数Kとすることで、スキャナモータ103の起動初期において半導体レーザ101bの発光領域を狭くするよう制御し、画像領域へのレーザ照射を回避する。
(フローチャートの説明)
次に、実施例3のCPU110によるスキャナモータの起動制御を、図8のフローチャートを用いて説明する。実施例1のフローチャート(図4)と同じ処理には同一のステップ番号を付けて説明は省略する。実施例1とはステップS1101及びステップS1102において、半導体レーザ101aだけではなく半導体レーザ101bも制御する点が異なっている。
CPU110がS607で検知したBD周期が閾値以上であると判断した場合、処理をS1101に進め、BD周期が閾値未満であると判断した場合、処理をS1102に進める。S1101でCPU110は、式(1)、式(2)に示すように、係数K、Kを用いて半導体レーザ101aの発光開始及び終了タイミングを算出し、間欠発光制御を行う。更に、CPU110は、式(10)、式(11)に示すように、係数K、Kを用いて半導体レーザ101bの発光開始及び終了タイミングを算出し、間欠発光制御を行う。
S1102でCPU110は、式(3)、式(4)に示すように、係数K、Kを用いて半導体レーザ101aの発光開始及び終了タイミングを算出し、間欠発光制御を行う。更に、CPU110は、式(12)、式(13)に示すように、係数K、Kを用いて半導体レーザ101bの発光開始及び終了タイミングを算出し、間欠発光制御を行い、処理をS610に進める。
以上、説明したように、実施例3によれば、スキャナモータ103の起動時においてBD周期に応じて半導体レーザ101aと共に半導体レーザ101bについても発光タイミングを算出する計算式を切り替える。それにより、実施例1の効果と共に、半導体レーザ101aと半導体レーザ101bの照射タイミングが重ならないよう制御することが可能となり、更には半導体レーザ101bにおいても画像領域へのレーザ照射を回避可能となる。なお、2つの半導体レーザ101a、101bを有する構成を、実施例2(BD周期の差分に基づく間欠発光制御)に適用してもよい。
以上、実施例3によれば、走査装置の起動時に、水平同期信号が生成される領域でレーザを発光させることができる。
実施例4では、実施例3とは異なり、半導体レーザ101bの発光を半導体レーザ101aの後に行う場合の制御について説明する。なお、実施例4におけるレーザスキャナユニットは、実施例1と構成は同様であるので、説明を省略する。また、実施例4では実施例1の制御を基本としており、実施例1と異なる部分について主に説明する。
(スキャナモータ103停止時から起動を行う動作の説明)
実施例4のスキャナモータ103が停止している状態からの起動制御の動作について、図2(a)及び図9を用いて説明する。図9は図7と同様の図である。以下に実施例4における特徴的な点について説明する。図2(a)及び図9に示す時刻t2〜時刻t3までの期間においては、BD周期が2000μsec以上となる。実施例4においては、その期間で半導体レーザ101bの発光を禁止する。
次に図2(a)及び図8のスキャナモータ103の起動から時刻t3以降では、BD周期が2000μsecより短くなる。よって、CPU110は、半導体レーザ101の発光終了までの時間T6及び発光開始までの時間T7を実施例1同様に式(3)、式(4)によって求める。また、半導体レーザ101bの発光開始までの時間T23及び発光終了までの時間T24は、前回走査時のBD周期bを使用して以下の式(14)、式(15)によって求める。ここで、詳細には、時間T23は、BD信号107を検知してからレーザ駆動信号109bをローレベルからハイレベルにするまでの時間であり、時刻t23は半導体レーザ101bを発光させるタイミングである。時間T24は、BD信号107を検知してからレーザ駆動信号109bをハイレベルからローレベルにするまでの時間であり、時刻t24は半導体レーザ101bを消灯させるタイミングである。
半導体レーザ101bの発光開始までの時間=前回走査時のBD周期×K…式(14)
半導体レーザ101bの発光終了までの時間=前回走査時のBD周期×K10…式(15)
ここでK、K10は係数であり、実施例4では、K:0.015、K10:0.1とする。
実施例4では、半導体レーザ101aの発光開始時間の計算式の切替えタイミングに合わせて、半導体レーザ101bの発光制御を切り替える。また、半導体レーザ101aの消灯後に半導体レーザ101bを発光させるために、係数K<係数Kとする。更には、スキャナモータ103の起動初期においては半導体レーザ101bを発光しない制御を行うことで、画像領域での半導体レーザ101bが発光することを防止する。
(フローチャートの説明)
次に、実施例4のCPU110によるスキャナモータ103の起動制御を、図10のフローチャートを用いて説明する。実施例1のフローチャート(図4)の処理と同じ処理には同一のステップ番号を付けて説明は省略する。実施例1とはS1301が異なっている。
CPU110がS607でBD周期が閾値以上(例えば、2000μsec以上)か否かを判断し、閾値以上であると判断した場合は、処理をS608に進め、閾値未満であると判断した場合は、処理をS1301に進める。S608でCPU110は、式(1)、式(2)に示すように係数K、Kを用いて半導体レーザ101aの発光開始及び終了タイミングを算出し、間欠発光制御を行う。なお、S608でCPU110は、半導体レーザ101bを発光しないように制御する。
S1301でCPU110は、式(3)、式(4)及び式(14)、式(15)に示すように係数K、K4、、K10を用いて半導体レーザ101a及び半導体レーザ101bの発光開始及び終了タイミングを算出する。CPU110は、算出したタイミングに従って間欠発光制御を行い、処理をS610に進める。
以上、説明したように、実施例4によれば、半導体レーザ101aの後に半導体レーザ101bを発光する場合に、半導体レーザ101aの発光終了タイミングに合わせて半導体レーザ101bの発光を行うよう制御する。それにより、実施例1の効果と共に、半導体レーザ101aと半導体レーザ101bの照射タイミングが重ならないよう制御することが可能となる。また、スキャナモータ103の起動初期において半導体レーザ101bを発光しないよう制御することで画像領域へのレーザ照射を回避可能とする。
また、実施例3,4では、2つの半導体レーザ101a、101bを有する場合について説明したが、半導体レーザ101の数は2より多くてもよい。この場合、1つの半導体レーザから照射されるレーザ光を水平同期センサ106に入力させ、他の半導体レーザから照射されるレーザ光は水平同期センサ106に入力させない。また、レーザ駆動回路113が有するモニタ素子が1つの場合には、1つの半導体レーザだけが発光している状態で光量調整を行うようにする。
以上、実施例4によれば、走査装置の起動時に、水平同期信号が生成される領域でレーザを発光させることができる。
101 半導体レーザ
102 回転多面鏡
106 水平同期センサ
110 CPU

Claims (16)

  1. 感光体上に画像データに応じた静電潜像を形成するためのレーザ光を照射する光源と、
    前記光源から照射されたレーザ光を回転により走査する回転多面鏡と、
    レーザ光が走査される領域において前記静電潜像が形成される領域に対応する第1の領域を除く第2の領域に配置され、前記レーザ光が照射されたことに応じて信号を出力する出力手段と、
    前記出力手段により出力された信号の周期に基づいて、前記レーザ光が前記出力手段に照射される領域で前記光源を発光させる間欠発光制御を行う制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記回転多面鏡が目標の回転速度に到達するまでの間に、前記信号に基づいて前記間欠発光制御を切り替えることを特徴とする走査装置。
  2. 前記制御手段は、
    前記信号の周期が所定の周期以上である場合には、前記信号が出力されたタイミングよりも遅い第1のタイミングで前記光源を消灯させ、前記信号が出力されるよりも早い第2のタイミングで前記光源を発光させ、
    前記信号の周期が前記所定の周期未満となった場合には、前記信号が出力されたタイミングよりも遅く、かつ、前記第1のタイミングよりも早い第3のタイミングで前記光源を消灯させ、前記信号が出力されるタイミングよりも早く、かつ、前記第2のタイミングよりも遅い第4のタイミングで前記光源を発光させることを特徴とする請求項1に記載の走査装置。
  3. 前記制御手段は、
    前記信号の周期が前記所定の周期以上である場合には、前記信号の周期に第1の係数を乗じたタイミングで前記光源を消灯させ、前記信号の周期に1よりも小さく、かつ、前記第1の係数よりも大きい第2の係数を乗じたタイミングで前記光源を発光させ、
    前記信号の周期が前記所定の周期未満となった場合には、前記信号の周期に前記第1の係数よりも大きい第3の係数を乗じたタイミングで前記光源を消灯させ、前記信号の周期に前記第2の係数よりも大きい第4の係数を乗じたタイミングで前記光源を発光させることを特徴とする請求項2に記載の走査装置。
  4. 前記光源は、第1の光源と、第2の光源と、を有し、
    前記制御手段は、
    前記第1の光源から照射されたレーザ光が前記出力手段に照射するように前記第1の光源に対して前記間欠発光制御を行い、
    前記第2の光源から照射されたレーザ光を前記出力手段に照射させないように前記第2の光源を制御し、かつ、前記第1の光源と前記第2の光源とがともに発光している状態とならないように前記第2の光源を前記第2の領域において発光させるように制御することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の走査装置。
  5. 前記光源は、第1の光源と、第2の光源と、を有し、
    前記制御手段は、
    前記第1の光源から照射されたレーザ光が前記出力手段に照射するように前記第1の光源に対して前記間欠発光制御を行い、
    前記信号の周期が前記所定の周期以上である場合には、前記第2の光源を消灯し、前記信号の周期が前記所定の周期未満である場合には、前記第2の光源から照射されたレーザ光を前記出力手段に照射させないように前記第2の光源を制御し、かつ、前記第1の光源と前記第2の光源とがともに発光している状態とならないように前記第2の光源を前記第2の領域において発光させるように制御することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の走査装置。
  6. 前記制御手段は、前記回転多面鏡が前記目標の回転速度に到達するまでの間に、前記出力手段により出力された信号に基づく連続する2つの周期の差分に基づいて前記間欠発光制御を切り替えることを特徴とする請求項1に記載の走査装置。
  7. 前記制御手段は、
    前記差分が所定の差分以上である場合には、前記信号が出力されたタイミングよりも遅い第1のタイミングで前記光源を消灯させ、前記信号が出力されるよりも早い第2のタイミングで前記光源を発光させ、
    前記差分が前記所定の差分未満となった場合には、前記信号が出力されたタイミングよりも遅く、かつ、前記第1のタイミングよりも早い第3のタイミングで前記光源を消灯させ、前記信号が出力されるタイミングよりも早く、かつ、前記第2のタイミングよりも遅い第4のタイミングで前記光源を発光させることを特徴とする請求項6に記載の走査装置。
  8. 前記制御手段は、
    前記差分が前記所定の差分以上である場合には、前記差分に第1の係数を乗じたタイミングで前記光源を消灯させ、前記差分に1よりも小さく、かつ、前記第1の係数よりも大きい第2の係数を乗じたタイミングで前記光源を発光させ、
    前記差分が前記所定の差分未満となった場合には、前記差分に前記第1の係数よりも大きい第3の係数を乗じたタイミングで前記光源を消灯させ、前記差分に前記第2の係数よりも大きい第4の係数を乗じたタイミングで前記光源を発光させることを特徴とする請求項7に記載の走査装置。
  9. 前記光源は、第1の光源と、第2の光源と、を有し、
    前記制御手段は、
    前記第1の光源から照射されたレーザ光が前記出力手段に照射するように前記第1の光源の前記間欠発光制御を行い、
    前記第2の光源から照射されたレーザ光を前記出力手段に照射させないように前記第2の光源を制御し、かつ、前記第1の光源と前記第2の光源とがともに発光している状態とならないように前記第2の光源を前記第2の領域において発光させるように制御することを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の走査装置。
  10. 前記光源は、第1の光源と、第2の光源と、を有し、
    前記制御手段は、
    前記第1の光源から照射されたレーザ光が前記出力手段に照射するように前記第1の光源の前記間欠発光制御を行い、
    前記差分が前記所定の差分以上である場合には、前記第2の光源を消灯し、前記差分が前記所定の差分未満である場合には、前記第2の光源から照射されたレーザ光を前記出力手段に照射させないように前記第2の光源を制御し、かつ、前記第1の光源と前記第2の光源とがともに発光している状態とならないように前記第2の光源を前記第2の領域において発光させるように制御することを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の走査装置。
  11. 前記光源は、照射したレーザ光を受光するモニタ素子を有し、
    前記モニタ素子によって受光したレーザ光に基づいて前記光源の光量を調整する調整手段を備え、
    前記調整手段は、前記第2の領域において前記光源を発光させて前記光源の光量を調整することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の走査装置。
  12. 前記制御手段は、前記回転多面鏡を停止した状態から回転を開始させて前記回転速度が前記目標の回転速度となるように制御する際には、前記回転多面鏡の回転を開始させてから所定の時間が経過してから前記光源を連続して発光させる連続発光制御を行うことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の走査装置。
  13. 前記制御手段は、前記回転多面鏡を停止していない状態から前記回転速度が前記目標の回転速度となるように制御する際には、前記光源を連続して発光させる連続発光制御を行うことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の走査装置。
  14. 前記制御手段は、前記連続発光制御を開始して前記出力手段から前記信号が所定の回数、出力されたタイミングで、前記連続発光制御から前記間欠発光制御に切り替えることを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の走査装置。
  15. 前記信号の周期は、前記回転多面鏡の回転速度が前記目標の回転速度に向かって加速するに従って短くなっていくことを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の走査装置。
  16. 請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の走査装置と、
    前記走査装置によりレーザ光が走査されることにより静電潜像が形成される前記感光体と、
    前記感光体に形成された静電潜像をトナーにより現像しトナー像を形成する現像手段と、
    前記現像手段により形成されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
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