JP4892273B2 - 光走査装置及び画像形成装置ならびに光走査装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタ等の書込系に用いられる光走査装置とそれを搭載する画像形成装置に関する。

特開平９−１５９９５６号公報 特開２０００−１７１１６４号公報

レーザービームプリンタ、デジタル複写機、レーザーファクシミリなどの画像形成装置は、像担持体（感光体）上に潜像を書き込むための光走査装置を備えている。その光走査装置として、光源からの光束（光ビーム）を回転偏向器により偏向して感光体を露光走査するよう構成されたものがある。

一方、画像形成装置においては、近年、ユーザによる幅広い紙種への対応が要求されており、普通紙のみならず、葉書や剥離紙、トレーシングペーパなどの薄紙等にも対応できることが望まれている。

電子写真方式の画像形成装置における印字プロセスは、光走査装置によって像担持体に潜像を形成し、該潜像を現像手段によってトナー像として可視化し、該トナー像を転写紙等の記録材上に転写して定着させ、装置外へ排出している。

通常、厚さの大きい厚紙への定着においては普通紙に比べてより多くの熱量を必要とするため、プロセス線速を落とし、印字速度を低下させることによって単位時間あたりの熱量を上げ、定着性を確保する方法が取られている。そのため、厚紙の印字速度は普通紙に比べて生産性を下げて出力している。

また、近年のカラー化のニーズに対応するべく、例えば黒（Ｂｋ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ）の４色のトナーを重ね合わせることによりフルカラー画像を形成する画像形成装置も知られている。この場合も、黒単色の場合に比べ、４色のトナーを重ね合わせるため、より多くの定着熱量が必要となり、黒単色のときに比べ、フルカラー画像形成時はプロセス線速を落として、生産性を下げて出力する手法がとられている。

このように、ユーザのさまざまな要求に伴い、通常、画像形成装置は複数のプロセス線速を有し、各モード（紙種やモノクロ、カラーの切り替え）に応じて、線速を可変としている。

ここで、プロセス線速に対する光走査装置の作用について説明する。
画像形成装置におけるプロセス線速をＶ［ｍｍ／ｓ］とし、光走査装置における回転偏向器の回転数をＲｍ［ｒｐｍ］，回転偏向器の反射面の数をＭ、光走査装置における光源の数をＮ，画素密度をρ［ｄｐｉ］（ドット／ｉｎｃｈｉ）とした場合、Ｒｍ＝（６０×ρ×Ｖ）／（２５．４×Ｍ×Ｎ）で与えられる。

上記式より、通常、プロセス線速：Ｖが大きくなれば回転偏向器の回転数：Ｒｍも大きくなり、逆に、プロセス線速：Ｖが小さくなれば、回転偏向器の回転数：Ｒｍも小さくなるのは、明らかである。

単に、プロセス線速を落として印字スピードを下げるのであれば、基本線速に対する比率分だけ、回転偏向器の回転数を下げてやれば良い。しかしながら、プロセス線速：Ｖ［ｍｍ／ｓ］のとりうる範囲が広くなると、それに従い、回転偏向器のとり得る回転数の範囲も広くなってしまう。

回転偏向器に採用されるモータとしては、ＤＣブラシレスモータが一般的に使われるが、かかるモータへの入力クロックの最適範囲、あるいは、軸受種別あるいは構造により、最適な回転数範囲がある程度定められており、この最適な回転数範囲外で動作させる事は、モータの特性を十分に満足しないこととなり得る。特に、本来の最適な回転数領域より大幅に低い回転数にて動作させた場合、低周波のジターあるいは回転ムラ等が悪化することが知られており、その結果、ゆらぎ画像等の画像不良を引き起こすこととなってしまう。

無論、最適な回転数領域よりも高い回転数に対しては、モータ自体の寿命や、発熱・騒音などの不具合を生じる原因となることは言うまでもない。これらにより、回転偏向器は、最適な回転数を含み、且つ、なるべく狭い領域で使用することが望ましく、またそうすることにより、回転数切替時間の短縮などの効果も得ることが出来る。

加えて、感光体上への単位時間あたりの露光エネルギーを一定にするため、プロセス線速を可変した場合、像担持体上へ潜像を形成するための、感光体上への露光光量もそれに応じて可変する必要がある。

言い換えれば、プロセス線速の変更に従い、光源のレーザ光の発光出力も可変する必要がある。
通常、感光体上への露光光量：Ｐは、光走査装置内に配置される走査レンズの光学仕様，感光体の露光感度および必要露光幅から算出される定数：ｋを固定とした場合、
Ｐ＝ｋ×Ｖ／Ｎ
（Ｖ［ｍｍ／ｓ］：線速，Ｎ：光源の数）
によって与えられるが、回転偏向器の回転数同様、線速：Ｖ［ｍｍ／ｓ］のとり得る範囲が広くなってしまうと、それに対する露光光量の範囲も広くなってしまう。

光源として用いられる、例えばレーザダイオードは、定格出力の１５％程度以下の出力領域では、安定した発光ができず、ビームスポット径の不良や、ＬＤ変調の不具合等を生じてしまう可能性があり、結果として画像不良を引き起こす原因となる。加えて、定格出力限界で使用することは、ＬＤの寿命劣化を早めることになり、装置全体の信頼性にも影響を及ぼすこととなる。

一方で、通常、上記のような光走査装置には、像担持体上に対する主走査方向の書出し開始位置を規定するための同期検知手段が備えられている。一般的には、光源から出射されたレーザ光は回転偏向器により偏向走査されるとともに、画像形成領域外に位置する同期検知手段へレーザ光を導くことにより、電気的なタイミングを取り、主走査方向の書出し開始位置を規定している。

前記の同期検知手段は、プリント基板上に受光用のフォトＩＣを実装しているものが一般的だが、かかるフォトＩＣは、受光面への入射光の光量によって、その出力が変化してしまうという性質を持っている。

そのため、入射光の光量がばらついてしまった場合、書出し開始位置のタイミングが一定とならず、結果としてゆらぎ画像、あるいは、フルカラー画像形成時においては、色重ね精度の悪化（さらには、色再現性不良）につながり、画像不良となってしまう。

さらに、フォトＩＣの出力は光ビームの走査速度によっても変化する。プロセス線速の可変に応じて回転偏向器の回転数を変えた場合、フォトＩＣの出力が変化してしまうため、前述の、フォトＩＣへの入射光の光量が変化した場合と同様に、書出し開始位置のタイミングが一定とならず、異常画像を引き起こす原因となってしまう。

プリンタ，ファクシミリ，コピーなどの画像形成装置は、近年の高速化の要求に応じてマルチビーム光走査装置を用いる場合が多いが、光源に用いられる例えばレーザダイオードは、寿命部品であり、通常は機械寿命から比べると充分長い時間でも動作保証されているが、低い発生確率的ではあるものの、早期に故障あるいは劣化して動作不能となる場合もありうる。そのような場合に画像形成装置自体が動作不能となってしまうと、サービスマンが対応するまで印字作業が中断してしまうとともに、保守費用，人件費等のコストが掛かってしまうこととなる。

本発明は、従来の光走査装置及び画像形成装置における上述の問題を解決し、線速を切り替えた場合でも回転偏向器の回転数を最適な回転数領域内に維持することができ画像不良を生じることのない光走査装置及び画像形成装置ならびに光走査装置の制御方法を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、複数の光源と、該光源から出射された光ビームを偏向させる回転偏向器を有する光走査装置において、前記回転偏向器の回転数、または、前記回転偏向器の回転数と前記光源の光ビームの数とを変更可能に設けられ、当該光走査装置が装着される画像形成装置のプロセス線速の切り替えに対応して前記回転偏向器の回転数、または、前記回転偏向器の回転数と前記光源の光ビームの数とを変更する際に、前記画像形成装置における最大プロセス線速をＶｍａｘ，線速Ｖｍａｘ時における前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ，このときの前記回転偏向器の回転数をＲｄｅｆとした場合、プロセス線速がＶｍａｘからＶ（ただし、Ｖｍａｘ＞Ｖ）に減速された場合において、
Ｖ／Ｖｍａｘが所定の値より大きければ回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）に減速するのみとし、
Ｖ／Ｖｍａｘが前記所定の値以下であれば前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ／ｍ（ｍは自然数）になるよう減少させるとともに、前記回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×ｍとする
ことにより解決される。

また、前記所定の値が０．７５であると好ましい。

また、前記Ｖ／Ｖｍａｘ＜０．５である場合、前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ／ｍ（ｍは自然数）になるよう減少させるとともに、少なくとも副走査方向における画素密度を倍密にして露光走査を行い、前記回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×２ｍとすると好ましい。
また、前記Ｖ／Ｖｍａｘ＜０．５である場合、前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ／ｍ（ｍは自然数）になるよう減少させるとともに、前記回転偏向器の複数の反射面に対して１面おきに露光走査を行い、前記回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×２ｍとすると好ましい。

また、前記回転偏向器の回転数：Ｒｍの取り得る最大値をＲｍａｘ，最小値をＲｍｉｎとするとき、Ｒｍａｘ＜１．５×Ｒｍｉｎとなるように前記Ｒｍを設定すると好ましい。

また、０．５×（Ｖｍａｘ／Ｎｄｅｆ）＜Ｖ／Ｎ＜１．５×（Ｖｍａｘ／Ｎｄｅｆ）の関係が成り立つと好ましい。
また、主走査方向への書き出し開始位置を規定するための同期検知手段を有し、該同期検知手段への入射光量が一定となるように制御すると好ましい。

また、前記回転偏向器の回転数を変更する場合、主走査方向のへの書き出し開始位置をドット単位で補正すると好ましい。
また、前記光源の光ビームの数を減少させる場合、任意の光源を使用して走査が可能であると好ましい。

また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜９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であって、複数のプロセス線速を有して該プロセス線速の切り替えが可能に設けられていることを特徴とする画像形成装置により解決される。

また、前記の課題は、本発明により、画像形成装置に装着される光走査装置の制御方法であって、複数の光源と該光源から出射された光ビームを偏向させる回転偏向器を有する光走査装置の制御方法において、画像形成装置のプロセス線速の切り替えに対応して前記回転偏向器の回転数、または、前記回転偏向器の回転数と前記光源の光ビームの数とを変更する際に、前記画像形成装置における最大プロセス線速をＶｍａｘ，線速Ｖｍａｘ時における前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ，このときの前記回転偏向器の回転数をＲｄｅｆとした場合、プロセス線速がＶｍａｘからＶ（ただし、Ｖｍａｘ＞Ｖ）に減速された場合において、
Ｖ／Ｖｍａｘが所定の値より大きければ回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）に減速するのみとし、
Ｖ／Ｖｍａｘが前記所定の値以下であれば前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ／ｍ（ｍは自然数）になるよう減少させるとともに、前記回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×ｍとする
ことを特徴とする光走査装置の制御方法により解決される。
また、前記所定の値が０．７５であると好ましい。

本発明の光走査装置及び画像形成装置ならびに光走査装置の制御方法によれば、プロセス線速の切り替えに対応する回転偏向器の回転数の範囲を狭めることができ、最適な範囲で回転偏向器を使用することが可能となるため、回転偏向器を駆動するモータの特性をより良好な状態で使用することができる。その結果、ゆらぎ画像や色重ね精度低下等の画像不良の発生を防止して良好な画像が得られるとともに、回転偏向器を駆動するモータの寿命を延ばし、発熱や騒音を防ぐこともできる。

請求項２及び請求項１２の構成により、回転偏向器（及びその駆動モータ）の動作を充分に安定した動作とすることができる。

請求項３の構成により、倍密にして露光走査を行うことで必要以上に回転偏向器（及びその駆動モータ）の回転数を下げることがなく、安定動作を図ることができる。

請求項４の構成により、１面おきに露光走査を行うことで必要以上に回転偏向器（及びその駆動モータ）の回転数を下げることがなく、安定動作を図ることができる。

請求項５の構成により、回転偏向器（及びその駆動モータ）の回転数範囲を約１．５倍程度に狭めることが可能となり、より効果的に安定動作を図ることができる。

請求項６の構成により、光量幅が、上限側に１．５倍以下、下限側に０．５倍以下とすることができ、光源の定格出力に対して上下限とも充分に余裕のある範囲で使用することが可能となる。そのため、光源の出力特性の安定化向上、光源の長寿命化をもたらすことができる。

請求項７の構成により、同期検知手段への入射光量を常に一定とすることができ、ゆらぎ画像や色重ね精度の悪化等を防止することができ、良好な画像を得ることが可能となる。

請求項８の構成により、主走査方向のへの書き出し開始位置をドット単位で補正することで、ゆらぎ画像や色重ね精度の悪化等を防止することができ、良好な画像を得ることが可能となる。

請求項９の構成により、光源の光ビームの数を減少させる場合に任意の光源を使用して走査が可能なので、万一、複数の光源のうちいずれかが動作不能となった場合でも、装置を停止させることなく通常の動作モードに復旧するまでの間の暫定対応を取ることができるため、画像形成動作が中断されることがなくなる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用可能な光走査装置の一例を示す斜視図である。この図に示す光走査装置はマルチビーム方式であり、マルチビーム光源ユニットを構成する第１及び第２の半導体レーザ５１，５２を備えている。半導体レーザ５１，５２から出射したマルチビームは、それぞれコリメートレンズ５３，５４で平行な光束に変えられ、合成プリズム５５によって合成され、シリンダレンズ５６で副走査方向に絞り込まれる。続いて、回転偏向器としてのポリゴンミラー５７により反射されたビームは、ｆθレンズ５８及びトロイダルレンズ５９を通過することで主走査方向のドットピッチが均等化される。このような処理がなされたマルチビームは、反射鏡６０により反射され、感光体ドラム３上を走査する。これにより印字データの書き込みが行われる。

また、画像領域外には同期検知センサ６１が配置されており、この同期検知センサ６１によって第１の半導体レーザ５１からのレーザビーム照射が検出されると、この検出タイミングが主走査第１ラインの書き込み開始位置の基準となる。また、同期検知センサ６１に第２の半導体レーザ５２からのレーザビーム照射が検出されると、この検出タイミングが主走査第２ラインの書き込み開始位置の基準となる。これを主走査のラインごとに行い、主走査画像位置を合わせる。

このような光走査装置を光書込み手段として具備する本実施形態の画像形成装置は、プロセス線速として複数の線速を有するものである。ここでは、プロセス線速として、７７［ｍｍ／ｓ］，１１５［ｍｍ／ｓ］，１５４［ｍｍ／ｓ］，２０５［ｍｍ／ｓ］，２３０［ｍｍ／ｓ］の各線速を有するものとし、各線速での対応モードは以下のとおりとする。
パターンａ： ７７［ｍｍ／ｓ］……厚紙１（秤量２５３ｇ／ｍ^２ まで）
パターンｂ：１１５［ｍｍ／ｓ］……厚紙２（秤量１６９ｇ／ｍ^２ まで）
パターンｃ：１５４［ｍｍ／ｓ］……普通紙、フルカラーでの低速モード
パターンｄ：２０５［ｍｍ／ｓ］……普通紙、フルカラーでの高速モード
パターンｅ：２３０［ｍｍ／ｓ］……普通紙、黒（Ｂｋ）のみでの高速モード

ここで、光走査装置が光源の数：Ｎ＝２のマルチビーム光走査装置であるとすると、上記各線速に対応する回転偏向器の回転数：Ｒｍは、次の表１に示すようになる。

最大プロセス線速：Ｖｍａｘは２３０［ｍｍ／ｓ］（パターン：ｅの場合）であり、この時の光ビームの数：Ｎｄｅｆ＝２［本］，回転偏向器の回転数：Ｒｄｅｆ＝２７１６５．４［ｒｐｍ］である。なお、ｄｅｆはデフォルト値である。

仮に、光源の数：Ｎ＝２で固定であるならば、上記プロセス線速の範囲において、回転偏向器の取り得る回転数範囲は表１に示すように、９０９４．５〜２７１６５．４［ｒｐｍ］となり、最小回転数〜最大回転数は、約３倍程度の回転数差がある。このような、回転数範囲を設定した場合、特に低速回転時においては、低周波のジター、あるいは回転ムラ等が悪化してしまい、その結果、ゆらぎ画像等の画像不良を引き起こす事となってしまう。

回転偏向器に使用される（ポリゴンミラー５７を駆動する）ＤＣブラシレスモータは、一般的には、最低回転数の１．５倍前後（例えば、回転多面鏡を支持している軸受け種類がオイル動厚軸受けであった場合、回転数範囲は、２００００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍ、あるいは２５０００ｒｐｍ〜３７５００ｒｐｍ）で用いるのが適切であり、それを超える範囲で使用するならば、モータの特性を充分に発揮できない可能性がある。

加えて、回転数範囲を広く取る必要があるならば、それに対応した軸受け構造、回路定数の最適化等が必要となり、結果として回転偏向器自体の部品コストの上昇を引き起こしてしまう可能性がある。

そこで、本発明では、画像形成装置における最大プロセス線速をＶｍａｘ，線速Ｖｍａｘ時における光源の光ビームの数をＮｄｅｆ，このときの回転偏向器の回転数をＲｄｅｆとした場合（ｄｅｆはデフォルト値）、プロセス線速をＶｍａｘからＶ（ただし、Ｖｍａｘ＞Ｖ）に減速した場合において、
Ｖ／Ｖｍａｘ＞０．７５（最大プロセス線速に対して７５％より大きい）であれば回転偏向器の回転数をＲｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）に減速するのみとし、
Ｖ／Ｖｍａｘ≦０．７５（最大プロセス線速に対し７５％以下）であれば光源の数をＮｄｅｆ／ｍ（ｍは自然数）になるよう減少させるとともに、回転偏向器の回転数をＲｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×ｍとすることを特徴としている。

すなわち、最大プロセス線速に対して７５％以上の線速低下時は、回転偏向器の回転数を線速比に応じて下げてやるのみでよく、７５％以下に線速を下げる場合は、光源の数を減らすとともに、回転偏向器の回転数をＲｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×ｍとなるよう設定するものである。

なお、通常、回転偏向器に使用されるＤＣブラシレスモータは、最適回転数の７５％の回転数であれば充分に安定して動作できるので、ここでは回転偏向器の回転数、または回転偏向器の回転数と光源の数を減少させる制御を実施する閾値として最大プロセス線速の７５％を用いている。ただし、これは７５％に限定されず、用いるモータの性能等に基づいて適宜設定することが可能である。

本実施形態における光走査装置を制御する具体的な設定例について表２を参照して説明する。

上記のように、最大プロセス線速：Ｖｍａｘ＝２３０［ｍｍ／ｓ］であり、またその時の光源のビーム数：Ｎ＝２としている（パターンｅ＝デフォルト）。そしてパターンｄの場合はＶ／Ｖｍａｘ＞０．７５であるため、ビーム数はそのままとし、単に線速比に対応してポリゴンミラー５７の回転数を減少させている（２７１６５．４→２４２１２．６）だけである。一方、パターンａ，ｂ，ｃについては、ビーム数をＮ＝２→１と半分に減らすとともに、ポリゴンミラー５７の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×２と設定している。各パターンにおける回転数はそれぞれ、１８１８９．０、２７１６５．４、３６３７８．０である。

これにより、回転偏向器の取り得る回転数範囲は、１８１８９．０〜３６３７８．０［ｒｐｍ］となり、最小回転数〜最大回転数は、約２倍程度の回転数に押えることができる。したがって、ポリゴンミラー５７の回転数範囲を狭く設定することができ、回転偏向器（を駆動するモータ）の特性をより良好な状態で使用することが可能となる。

ところで、回転偏向器の回転数切り替え時にＲｍ＞Ｒｄｅｆとなる場合にはＲｍ／Ｒｄｅｆ＜１．５を満たすようにすると好適である。すなわち、ポリゴンミラー５７の回転数を基本線速時（デフォルト）に対して増加させる場合においては、その比率を１．５倍以下に抑えるものである。

表２に示す設定例では、最大回転数：Ｒｍａｘ＝３６３７８．０［ｒｐｍ］であり、基本線速時の回転数：Ｒｄｅｆ＝２７１６５．４［ｒｐｍ］であり、その比率はＲｍａｘ／Ｒｄｅｆ≒１．３となり、１．５倍以下となっている。回転偏向器の回転数を増加させることは、即ち装置内部の温度上昇、あるいは騒音，振動の増大を引き起こすことになりうるが、１．５倍以下の回転数の増加に抑えることにより、これらの影響を最小限にすることができる。同時に、回転数範囲を狭く設定することができ、回転偏向器（を駆動するモータ）の特性をより良好な状態で使用することが可能である。

仮に、Ｒｍａｘ／Ｒｄｅｆ＞１．５となってしまう場合においては、前述のように、単に線速比に対応して回転数を減少させるのみでよい。つまり、Ｒｍａｘ／Ｒｄｅｆ＜１．５を満たせるように、光源のビーム数を任意に増減させて、回転数を選択すれば良いのである。

また、表２に示す設定例においては、ポリゴンミラー５７の回転数範囲は１８１８９．０〜３６３７８．０［ｒｐｍ］となり、表１の例に比べて回転数範囲を狭めているものの、いまだ約２倍程度の回転数の幅を有している。

そこで、Ｖ／Ｖｍａｘ＜０．５、すなわち線速が最大プロセス線速の５０％より小さい場合には、少なくとも副走査方向における画素密度を倍密にして露光走査を行うと好適である。

さらに、Ｖ／Ｖｍａｘ＜０．５、すなわち線速が最大プロセス線速の５０％より小さい場合には、回転偏向器の複数の反射面に対し、１面おきに露光走査を行うようにしても良い。

倍密走査あるいは１面おき走査を行う場合の具体的な設定例について表３を参照して説明する。

上記したパターンａ（線速７７ｍｍ／ｓ）では、表２の設定例ではポリゴンミラー５７の回転数は１８１８９．０［ｒｐｍ］となるが、表３のパターンａ’に示すように副走査方向の画素密度を倍密（６００→１２００ｄｐｉ）にすることにより、回転数を２倍の３６３７８．０［ｒｐｍ］に設定することができる。

この結果、ポリゴンミラー５７の回転数範囲は２４２１２．６〜３６３７８．０［ｒｐｍ］となり、より一層回転数範囲を狭めることができる。なお、パターンｂ〜パターンｅは表２の設定例と同じとする。

さらに、表３のパターンａ’’に示すように、ポリゴンミラー５７の複数の反射面に対し１面おきに露光走査を行うことにより、回転数を２倍（表２のパターンａに対し２倍）の３６３７８．０［ｒｐｍ］に設定することができる。この場合も同様にポリゴンミラー５７の回転数範囲は２４２１２．６〜３６３７８．０［ｒｐｍ］となり、より一層回転数範囲を狭めることができる。なお、パターンｂ〜パターンｅは表２の設定例と同じとする。

このように、Ｖ／Ｖｍａｘ＜０．５、すなわち線速が最大プロセス線速の５０％より小さい場合には、少なくとも副走査方向における画素密度を倍密にするか、回転偏向器の複数の反射面に対し１面おきに露光走査を行うことにより、ポリゴンミラー５７の回転数：Ｒｍのとりうる範囲をＲｍａｘ≦１．５×ＲｍｉｎとなるようにＲｍを選択することができ、回転偏向器の回転数範囲を約１．５倍程度に狭めることが可能となり、より効果的に回転偏向器（を駆動するモータ）の特性を良好な状態で使用することができる。

図２は、線速切替え時の光走査装置の制御の流れを示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、Ｓ１，Ｓ２で画像形成装置の最大プロセス線速：Ｖｍａｘや切り替えるプロセス線速：Ｖ、光走査装置が備える光源の数や回転偏向器の反射面の数など、制御に必要な各数値を設定する。そして、Ｓ３において、線速Ｖが最大プロセス線速Ｖｍａｘの７５％以下であるかどうかを判断する。Ｖ／Ｖｍａｘが０．７５より大きい場合はＳ７に進み、回転偏向器の回転数を減速するのみとする。Ｖ／Ｖｍａｘ≦０．７５であればＳ４に進み、光源の数を減少させる。

さらに、Ｓ５において、Ｖ／Ｖｍａｘ＜０．５、すなわち線速Ｖが最大プロセス線速Ｖｍａｘの５０％より小さいかどうかを判断する。線速が最大プロセス線速の５０％以上の場合はＳ７に進む（この場合、Ｓ４で光源の数を減少済み）。Ｖ／Ｖｍａｘ＜０．５の場合には、Ｓ６にて画素密度を倍密にするかポリゴンミラー５７の反射面を１面おきに用いて走査を行い、Ｓ７に進む（この場合もＳ４で光源の数を減少済み）。

Ｓ７は、回転偏向器の回転数を減速させる処理であり、Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×ｍとする。具体的には、Ｒｍ＝（６０×ρ×Ｖ）／（２５．４×Ｍ×Ｎ）である。

ここまでの処理により、ポリゴンミラー５７の回転数はＳ８に示すようにデフォルトの回転数Ｒｄｅｆが最小回転数Ｒｍｉｎと最大回転数Ｒｍａｘの間となり、かつ、最大回転数Ｒｍａｘが最小回転数Ｒｍｉｎの１．５倍以内に抑えられる。これによりＳ９の印字へと進む。

次に、光源の出力の安定化及び光源の長寿命化を計った実施例について説明する。この実施例は、最大プロセス線速：Ｖｍａｘ，この時の光源の光ビーム数をＮｄｅｆとしたとき、任意のＶ及びＮにおいて、
０．５×（Ｖｍａｘ／Ｎｄｅｆ）＜Ｖ／Ｎ＜１．５×（Ｖｍａｘ／Ｎｄｅｆ）
の関係が成り立つように光走査装置を制御するものである。

前述したように、感光体上への露光光量：Ｐは、光走査装置内に配置される走査レンズの光学仕様，感光体の露光感度，および必要露光幅から算出される定数：ｋを固定とした場合、
Ｐ＝ｋ×Ｖ／Ｎ
（Ｖ［ｍｍ／ｓ］：線速，Ｎ：光源の数）
によって与えられる

したがって、感光体上への単位時間あたりの露光エネルギーを一定にするためプロセス線速を可変した場合、像担持体上へ潜像を形成するための感光体上への露光光量もそれに応じて可変させる必要がある。

言い換えれば、プロセス線速の変更に伴って光源のレーザ光の発光出力も可変させる必要がある。
光源として用いられる、例えばレーザダイオードは、定格出力の１５％程度以下の出力領域では安定した発光ができず、ビームスポット径の不良やＬＤ変調の不具合等を生じてしまう可能性があり、結果として画像不良を引き起こす原因となり得る。加えて、定格出力限界で使用することは、ＬＤの寿命劣化を早めることになり、装置全体の信頼性にも影響を及ぼすこととなる。

そこで、本実施例では、上記のように、０．５×（Ｖｍａｘ／Ｎｄｅｆ）＜Ｖ／Ｎ＜１．５×（Ｖｍａｘ／Ｎｄｅｆ）の関係が成り立つように光走査装置を制御する

表２の設定例を元に説明すると、線速：Ｖと光源の数Ｎとの比率：Ｖ／Ｎにおいて、Ｖ／Ｎの最小値はパターンａの７７であり、最大値はパターンｃの１５４であり、デフォルト値はパターンｅの１１５である。なお、パターンｂにおけるＶ／Ｎの値はデフォルト値と同じ１１５であり、パターンｄにおけるＶ／Ｎの値は１０２．５である。これらはすべて、０．５×（Ｖｍａｘ／Ｎｄｅｆ）＜Ｖ／Ｎ＜１．５×（Ｖｍａｘ／Ｎｄｅｆ）を満たす関係となっている。

すなわち、Ｐ＝ｋ×Ｖ／Ｎで与えられる必要光量において、光量の幅を上限側に１．５倍以下、下限側に０．５倍以下とすることができ、光源の定格出力に対し、上下限とも充分に余裕のある範囲で使用することが可能である。

また、この範囲であれば、各々のプロセス線速の切替時において、再度光源の発光出力を再調整する必要は無く、光源のＰＷＭ制御における発振パルス数を変化させてやれば、容易に最適な光量を得ることができる。通常は、このＰＷＭ制御の可変は、電気的な制御で行うことが可能であり、例えば、転写紙の紙種（紙厚）を指定してやればそれに対応したプロセス線速を選択し、同時に、光源の発振パルス数も制御してやれば良い。

一方で、従来装置において、光走査装置内部の同期検知手段への入射光の光量がばらついてしまうと、その出力が変化して適切な書出し開始位置のタイミングが得ることが出来なくなることが知られている。そのため、結果としてゆらぎ画像、あるいは、フルカラー画像形成時の色重ね精度の悪化（さらには、色再現性不良）につながり、画像不良となってしまう。

そこで、本実施形態の光走査装置においては、プロセス線速を可変した場合に同期検知手段（同期検知センサ６１）への入射光量を常に一定となるように電気的な制御を行うものとする。

具体的には、露光範囲外に配置された同期検知センサ６１へレーザ光を導くタイミング時にはデフォルト線速（この場合は、Ｖｍａｘ時での光量値）に制御してやれば良い。同期検知センサ６１にて受光後、実際に感光体上へ露光走査を行うまでには若干の時間差（ディレイ）があるため、その時間を利用して本来の（実際に書き込みを行う）露光光量へ戻す制御を行えばよい。

図３のグラフに本制御の概念を示す。このグラフに示すように、走査開始から同期検知を行うタイミングまではデフォルト線速（パターンｅ、パターンｂも同じ）に制御する。同期検知後、各パターンの線速に切り替える。同期検知から露光開始までには時間差が有るため、実際の露光開始位置までには光源の出力は本来の（実際に書き込みを行う）露光光量となっており、露光開始から露光終了までは各線速（パターンａ〜ｅ）において一定の光量で光源が発光し書き込みが行われる。

これにより、光走査装置における適切な書出し開始位置のタイミングを得ることができ、ゆらぎ画像、あるいは、フルカラー画像形成時の色重ね精度の悪化（さらには、色再現性不良）を防止することができ、良好な画像を得ることができる。

さらに、本実施形態の光走査装置においては、回転偏向器（ポリゴンミラー５７）の回転数を可変させる場合には、主走査方向のへの書き出し開始位置をドット単位で補正するものとする。具体的には同期検知センサ６１による検出タイミングに基づいて主走査方向のへの書き出し開始位置をドット単位で補正する。その補正制御自体は周知な電気的制御で実現可能である。これにより、さらに正確な書出し開始位置を得ることができ、ゆらぎ画像、あるいは、フルカラー画像形成時の色重ね精度の悪化（さらには、色再現性不良）を効果的に防止することができ、良好な画像を得ることができる。

また、本実施形態の光走査装置は、光走査装置が備える複数の光源のうち、任意の光源のみを使って露光走査を実行可能に構成されている。したがって、実施形態では２つの光源である半導体レーザ５１，５２を備えているが、表２あるいは表３の設定例で示すように、ビーム数：Ｎ＝１とする場合には、半導体レーザ５１，５２のうちの任意の光源のみを使って露光走査を実行すればよい。

これによって、万一、複数の光源のうちいずれかが早期に故障あるいは劣化して動作不能となった場合においても、光源数を減らす動作モード（例えば表２，表３におけるパターンａ，ｂ，ｃ，ａ’，ａ’’）を選択することによって、印字スピードが落ちてしまうものの、装置を停止させることなく、通常の動作モードに復旧するまでの間の暫定対応を取ることができるため、画像形成動作が中断されることがなくなる。

加えて、光源の寿命を伸ばすためにも、それほど高速での印字スピードを要求しないユーザに対しては、ビーム数を減らしたモードで使用することにより、万一、光源が動作不能となった場合も機械を停止させることがなくなる。

最後に、本発明に係る光走査装置を備えた画像形成装置を、図４及び図５の２例をあげて説明する。
まず、図４は、モノクロ画像形成装置の一例における作像部付近を示す構成図である。この図において、像担持体としての感光体ドラム３３の周囲には帯電器３４，現像装置３５，クリーニング装置３６，転写手段３７，除電器３８等が配置されている。それらの上方には、光走査装置５０が配置されている。光走査装置５０の構成は図１で説明したものと同じであり、回転偏向器としてのポリゴンミラー５７，ｆθレンズ５８，トロイダルレンズ５９及び反射鏡６０を有している。このほか、図示を省略したマルチビーム光源ユニットを構成する第１及び第２の半導体レーザや合成プリズム等を備えているのは図１で説明したものと同じである。

このように構成された本例のモノクロ画像形成装置では、感光体ドラム３３の表面が帯電器３４によって所定の電位に均一に帯電される。露光装置５０においては、パソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいてＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラー５７に照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム３３上に導き、感光体ドラム３３上に静電潜像を形成する。この潜像に現像装置３５からトナーが付与され、トナー像として可視化される。

一方、図示しない給紙部より給送された用紙Ｐが感光体ドラム３３上のトナー像とタイミングを合わせて図示しないレジストローラより送り出され、転写搬送ベルト３９に吸着されて転写位置に搬送される。感光体ドラム３３と転写手段３７が対向する転写位置にて感光体上のトナー像が用紙Ｐ上に転写され、そのトナー像を担持する用紙Ｐは図示しない定着装置へと送られる。そして、定着装置において未定着トナー像が用紙Ｐ上に定着され、機外に排出される。トナー像転写後の感光体ドラム３３は、除電器３８により残留電位が除去され、次回の作像に備える。

本例のモノクロ画像形成装置においてもプロセス線速を切替え可能に構成されている。例えば、上記の表２に示すａ〜ｃのパターンのうち、ａ，ｂ，ｅの各モードを備えるものとすることができる。そのプロセス線速切替えの際には、図１の光走査装置について上記説明したと同様に光走査装置５０が制御され、ポリゴンミラー５７の回転数範囲を狭く設定することができ、回転偏向器（を駆動するモータ）の特性をより良好な状態で使用することができる。倍密走査や１面おき走査、あるいは表３で説明した制御等が可能であることも図１の光走査装置の場合と同様である。

次に、カラー画像形成装置の一例について説明する。
図５は、カラー画像形成装置の一例である、複数（本例では４つ）の作像ユニットを並設したいわゆるタンデム型のフルカラープリンタの全体構成を示す断面図である。本例のフルカラープリンタは中間転写ベルト１の下部走行辺に沿って４つの作像ユニット２Ｍ，２Ｃ，２Ｙ，２Ｂｋを並設している。４つの作像ユニット２Ｍ，２Ｃ，２Ｙ，２Ｂｋの下には光走査装置２０が配置されており、さらにその下方には給紙カセット１２が配置されている。給紙カセット１２の一方側の端部には、カセット内に収納された転写紙等の記録材Ｐを給紙するための給紙手段１３が設けられている。給紙手段１３の上方にはレジストローラ１４が設けられ、さらにその上方には、二次転写手段としての転写ローラ１５が配置されている。転写ローラ１５が中間転写ベルト１に対して圧接された二次転写部の上方には定着装置１６が配置されている。また、装置上面は排紙トレイ１７として構成され、定着後の転写紙等を排紙トレイ１７に排出させるための排紙ローラ１８が設けられている。

上記４つの作像ユニット２Ｍ，２Ｃ，２Ｙ，２Ｂｋの構成と動作は実質的に同一であり、扱うトナーの色がそれぞれマゼンタ，シアン，イエロー，黒と異なるのみであるため、図において左端の作像ユニット２Ｍを例にとり説明する。なおここではトナー色を示す符号を省略して説明する。作像ユニット２は、像担持体としての感光体ドラム３を備えており、該感光体ドラム３は図示しない駆動手段によって図中時計方向へ回転駆動される。感光体ドラム３の回りには帯電ロール４，現像装置５，クリーニング装置６等が設けられている。現像装置５はトナーとキャリアからなる２成分現像装置であって、現像スリーブに担持したトナーを感光体ドラム３に付与する。また、中間転写ベルト１を挟んで感光体ドラム３に対向して一次転写手段としての転写ローラ７が配置されている。

中間転写ベルト１は複数の支持ローラに張架され、図示矢印の如く図中反時計回りに走行駆動される。支持ローラの一つが二次転写ローラ１５に対向配置される対向ローラ８であり、その対向ローラ８とは反対側の支持ローラ９部で中間転写ベルト１に圧接して中間転写ベルトクリーニング装置１９が設けられている。

光走査装置２０は、４つの作像ユニット２Ｍ，２Ｃ，２Ｙ，２Ｂｋに走査光を照射できるよう構成されているが、基本的には図１で説明したものと同じであり、回転偏向器としてのポリゴンミラー２７やｆθレンズ２８，トロイダルレンズ２９及びミラー群３０を備えている。なお、本例の光走査装置２０もマルチビーム方式であり、図１で説明したものと同様に２つの半導体レーザのほか、コリメートレンズ，合成プリズム，シリンダレンズ等を有しているが、図３では省略されている。

上記のように構成された本例のフルカラープリンタにおけるプリント動作について簡単に説明する。
マゼンタ用の作像ユニット２Ｍにおいて、感光体ドラム３の表面は帯電ロール４によって所定の電位に均一に帯電される。露光装置２０においては、パソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいて図示しないＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラー２７に照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム３Ｍ上に導き、感光体ドラム３Ｍ上にマゼンタトナーで現像すべき静電潜像を形成する。この潜像に現像装置５からトナーが付与され、マゼンタトナーの可視像となる。

マゼンタ色の場合と同様にして、他の作像ユニット２Ｃ，２Ｙ，２Ｂｋにおいてもそれぞれの感光体ドラム３の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視像は中間転写ベルト１上に重ね転写される。

一方、給紙部１２からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙は搬送方向上流側に設けられたレジストローラ対１４に一旦突き当てられる。そして、用紙は上記可視像に同期するようにして二次転写ローラ１５と中間転写ベルト１とが圧接する二次転写位置に送り出され、二次転写ローラ１５の作用によりトナー像が用紙に転写される。

モノクロプリントの場合は、黒用の作像ユニット２Ｂｋのみにおいて感光体ドラム３の表面にブラックトナーの可視像が形成され、このＢｋトナー像が用紙上に転写される。

トナー像転写後の用紙は定着装置１６により定着され、装置本体の上面に設けられた排紙トレイ１７に排紙される。このとき用紙は反転されて裏面排紙される。用紙を反転させて排紙することで、ページ順に印刷したプリント物をページ順に揃えることができる。

本例のカラー画像形成装置においてもプロセス線速を切替え可能に構成されている。例えば、上記の表２に示すａ〜ｅの各パターン（モード）を備えるものとすることができる。そのプロセス線速切替えの際には、図１の光走査装置について上記説明したと同様に光走査装置５０が制御され、ポリゴンミラー５７の回転数範囲を狭く設定することができ、回転偏向器（を駆動するモータ）の特性をより良好な状態で使用することができる。倍密走査や１面おき走査、あるいは表３で説明した制御等が可能であることも図１の光走査装置の場合と同様である。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、光走査装置を制御する閾値としては上記最大プロセス線速の７５％に限定するものではなく、適宜な値に設定できるものである。また、光走査装置の光源の数は２つに限定されるものではなく、３つあるいはそれ以上のビーム数も可能である。また、回転偏向器の反射面の数も６面に限定されるものではない。そのほか、光走査装置各部の構成も適宜変更可能である。線速の切替え段数も５パターンに限らず、任意の段数が設定可能であるし、各パターン（モード）における線速や画素密度等も適宜設定可能である。

光走査装置を搭載する画像形成装置においては、作像部の構成等は任意であり、その像担持体に走査光を導くように光走査装置を構成することが可能である。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であってもよい。

本発明を適用可能な光走査装置の一例を示す斜視図である。 線速切替え時の制御の流れを示すフローチャートである。 同期検知手段への入射光量を一定に保つための制御の概念を示すグラフである。 本発明に係る光走査装置を備えたモノクロ画像形成装置の一例を示す作像部付近の構成図である。 本発明に係る光走査装置を備えたカラー画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの全体構成を示す断面図である。

符号の説明

２ 作像ユニット
３ 感光体ドラム（像担持体）
２０，５０ 光走査装置
２７，５７ ポリゴンミラー（回転偏向器）
２８，５８ ｆθレンズ
２９，５９ トロイダルレンズ
３０，６０ 反射鏡
５１，５２ 第１及び第２半導体レーザ（光源）
５５ 合成プリズム
６１ 同期検知センサ

Claims (12)

1. 複数の光源と、該光源から出射された光ビームを偏向させる回転偏向器を有する光走査装置において、
   前記回転偏向器の回転数、または、前記回転偏向器の回転数と前記光源の光ビームの数とを変更可能に設けられ、
   当該光走査装置が装着される画像形成装置のプロセス線速の切り替えに対応して前記回転偏向器の回転数、または、前記回転偏向器の回転数と前記光源の光ビームの数とを変更する際に、
   前記画像形成装置における最大プロセス線速をＶｍａｘ，線速Ｖｍａｘ時における前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ，このときの前記回転偏向器の回転数をＲｄｅｆとした場合、プロセス線速がＶｍａｘからＶ（ただし、Ｖｍａｘ＞Ｖ）に減速された場合において、
   Ｖ／Ｖｍａｘが所定の値より大きければ回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）に減速するのみとし、
   Ｖ／Ｖｍａｘが前記所定の値以下であれば前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ／ｍ（ｍは自然数）になるよう減少させるとともに、前記回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×ｍとする
   ことを特徴とする光走査装置。
2. 前記所定の値が０．７５であることを特徴とする、請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記Ｖ／Ｖｍａｘ＜０．５である場合、前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ／ｍ（ｍは自然数）になるよう減少させるとともに、少なくとも副走査方向における画素密度を倍密にして露光走査を行い、前記回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×２ｍとすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記Ｖ／Ｖｍａｘ＜０．５である場合、前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ／ｍ（ｍは自然数）になるよう減少させるとともに、前記回転偏向器の複数の反射面に対して１面おきに露光走査を行い、前記回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×２ｍとすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光走査装置。
5. 前記回転偏向器の回転数：Ｒｍの取り得る最大値をＲｍａｘ，最小値をＲｍｉｎとするとき、Ｒｍａｘ＜１．５×Ｒｍｉｎとなるように前記Ｒｍを設定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. ０．５×（Ｖｍａｘ／Ｎｄｅｆ）＜Ｖ／Ｎ＜１．５×（Ｖｍａｘ／Ｎｄｅｆ）の関係が成り立つことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 主走査方向への書き出し開始位置を規定するための同期検知手段を有し、該同期検知手段への入射光量が一定となるように制御することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置。
8. 前記回転偏向器の回転数を変更する場合、主走査方向のへの書き出し開始位置をドット単位で補正することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光走査装置。
9. 前記光源の光ビームの数を減少させる場合、任意の光源を使用して走査が可能なことを特徴とする、請求項１に記載の光走査装置。
10. 請求項１〜９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であって、複数のプロセス線速を有して該プロセス線速の切り替えが可能に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
11. 画像形成装置に装着される光走査装置の制御方法であって、複数の光源と該光源から出射された光ビームを偏向させる回転偏向器を有する光走査装置の制御方法において、
    画像形成装置のプロセス線速の切り替えに対応して前記回転偏向器の回転数、または、前記回転偏向器の回転数と前記光源の光ビームの数とを変更する際に、
    前記画像形成装置における最大プロセス線速をＶｍａｘ，線速Ｖｍａｘ時における前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ，このときの前記回転偏向器の回転数をＲｄｅｆとした場合、プロセス線速がＶｍａｘからＶ（ただし、Ｖｍａｘ＞Ｖ）に減速された場合において、
    Ｖ／Ｖｍａｘが所定の値より大きければ回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）に減速するのみとし、
    Ｖ／Ｖｍａｘが前記所定の値以下であれば前記光源の光ビームの数をＮｄｅｆ／ｍ（ｍは自然数）になるよう減少させるとともに、前記回転偏向器の回転数：Ｒｍ＝Ｒｄｅｆ×（Ｖ／Ｖｍａｘ）×ｍとする
    ことを特徴とする光走査装置の制御方法。
12. 前記所定の値が０．７５であることを特徴とする、請求項１１に記載の光走査装置の制御方法。

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