JP6824653B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転多面鏡によりレーザ光を偏向する回転多面鏡を備える画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置は光走査装置を備える。光走査装置は、半導体レーザ、回転多面鏡を備える。回転多面鏡は複数の反射面を備える。半導体レーザから出射されるレーザ光は回転多面鏡の複数の反射面により偏向される。回転多面鏡の各反射面によって偏向されたレーザ光は感光ドラム上を走査する。

加工精度の誤差により回転多面鏡を完全なる正多角形にすることは困難である。そのため、偏向されたレーザ光の露光位置が反射面毎に微小にずれてしまい、画質の低下に繋がる。

特許文献１および特許文献２は、回転多面鏡の加工精度の誤差による画質の低下を電気的に補正するために、回転多面鏡に入射するレーザ光の入射光路に対する回転多面鏡の回転位相を特定（以下、面特定と呼ぶ。）する構成を備えた画像形成装置を開示している。特許文献１は、回転多面鏡によって偏向されたレーザ光を受光する受光素子が生成するビーム検出信号（ＢＤ信号）の周期間隔を用いて面特定を行う画像形成装置を開示している。特許文献２では、回転多面鏡を回転させるモータのロータに取り付けられた永久磁石が回転することによる磁束変化に基づいて生成されるＦＧ信号とＢＤ信号の位相関係を用いて面特定を行う画像形成装置を開示している。

特開２０１１−１４８１４２号公報 特開２００７−７８７２３号公報

上記のいずれの方法も面特定をするにあたってＢＤ信号を用いるため、ＢＤ信号のパルスの立ち上がりまたは立下りのタイミングの検出を精度よく行う必要がある。ＢＤ信号を生成するためにフォトダイオードなどの受光素子を用いる。これらの受光素子は、光を受光してからある遅延時間を経て信号を出力する。受光素子が受光する光量によって出力する信号の遅延時間が異なる。一般的に、受光素子に入射する光量が所定値以上になると遅延時間が安定するが、所定値未満の光量であると遅延時間が光量毎に異なり、光量が少ないほど遅延量が大きくなる。

受光素子に入射させる光量は目標光量になるように制御されるが、走査周期毎にその光量は微小に変動する。そのため、所定値以下の光量で生成されたＢＤ信号を用いて面特定を行うと、画像形成装置は面特定を誤る可能性がある。

上記の課題を解決するべく、本発明の画像形成装置は、供給される電流の値に応じた光量の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される光ビームが入射する第１の受光素子を含み、前記第１の受光素子に入射した光量に応じた電圧を出力する電圧出力手段と、複数の反射面を有し回転する回転多面鏡であって、前記光源から出射された光ビームが感光体上を走査するように前記複数の反射面によって前記光源から出射された光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記複数の反射面それぞれによって偏向された光ビームが入射する第２の受光素子を含み、前記第２の受光素子に光ビームが入射することによって前記回転多面鏡の回転速度に応じた周期の周期信号を生成する周期信号生成手段と、前記第２の受光素子に入射する光ビームの光量が目標光量になるように、前記電圧出力手段が出力する電圧に基づいて前記光源に供給する電流の値を調整する光量調整手段と、前記周期信号に基づいて、前記複数の反射面のうちから前記光ビームが入射する反射面を特定する面特定処理を実行する面特定手段と、を備え、前記面特定手段は、前記回転多面鏡の回転が開始した後、前記電圧出力手段が出力する電圧が前記目標光量より低い光量に対応する所定の閾値電圧に到達するまでは、前記面特定処理を実行せず、前記電圧出力手段が出力する電圧が前記所定の閾値電圧以上になったことに応じて前記面特定処理を実行することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、供給される電流の値に応じた光量の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される光ビームが入射する第１の受光素子を含み、前記第１の受光素子に入射した光量に応じた電圧を出力する電圧出力手段と、複数の反射面を有し回転する回転多面鏡であって、前記光源から出射された光ビームが感光体上を走査するように前記複数の反射面によって前記光源から出射された光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるロータと前記ロータに固定された永久磁石を備える駆動モータと、前記駆動モータが実装される回路基板と、前記回路基板に実装され、前記駆動モータのロータが回転することによる磁束変化を検出し、検出した結果に基づくホール素子信号を出力するホール素子と、を有する偏向装置と、前記複数の反射面それぞれによって偏向された光ビームが入射する第２の受光素子を含み、前記第２の受光素子に光ビームが入射することによって前記回転多面鏡の回転速度に応じた周期の周期信号を生成する周期信号生成手段と、前記第２の受光素子に入射する光ビームの光量が目標光量になるように、前記電圧出力手段が出力する電圧に基づいて前記光源に供給する電流の値を調整する光量調整手段と、前記周期信号に基づいて、前記複数の反射面のうちから前記光ビームが入射する反射面を特定する面特定処理を実行する面特定手段と、を備え、前記面特定手段は、前記回転多面鏡の回転が開始した後、前記電圧出力手段が出力する電圧が前記目標光量より低い光量に対応する所定の閾値電圧に到達するまでは、前記面特定処理を実行せず、前記電圧出力手段が出力する電圧が前記所定の閾値電圧以上になったことに応じて前記面特定処理を実行することを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、供給される電流の値に応じた光量の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される光ビームが入射する第１の受光素子を含み、前記第１の受光素子に入射した光量に応じた電圧を出力する検出手段と、複数の反射面を備え、前記光源から出射された光ビームが感光体上を走査するように前記複数の反射面によって前記光源から出射された光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるロータと前記ロータに固定された永久磁石を備える駆動モータと、前記駆動モータが実装される回路基板と、前記回路基板に実装され、前記駆動モータのロータが回転することによる磁束変化を検出し、検出した結果に基づくホール素子信号を出力するホール素子と、を有する偏向装置と、前記複数の反射面それぞれによって偏向された光ビームが入射することによって前記回転多面鏡の回転速度に応じた周期の周期信号を生成する第２の受光素子と、前記第２の受光素子に入射する光ビームの光量が目標光量になるように、前記検出手段が出力する電圧に基づいて前記光源に供給する電流の値を制御する光量制御手段と、 前記目標光量より低い光量に対応する所定の閾値電圧を出力する電圧出力手段と、前記周期信号の周期を用いて前記複数の反射面から前記光ビームが入射する反射面を特定する特定処理を実行する特定手段と、を備え、前記特定手段は、前記検出手段が出力する電圧が前記所定の閾値電圧以上の場合に前記特定処理を実行し、前記検出手段が出力する電圧が前記所定の閾値電圧未満の場合、前記特定処理を実行しないことを特徴とする。

本発明によれば、光ビームを受光することによって検出手段が出力する電圧が所定の閾値電圧以上の場合に反射面の特定処理を実行し、検出手段が出力する電圧が所定の閾値電圧未満の場合、特定処理を実行しないため、第２の受光素子の出力遅延による面特定処理の失敗を抑制することができる。

画像形成装置の概略断面図 光学走査装置の概略図 （ａ）実施例１に係る制御部の内部ブロック図、（ｂ）実施例１に係る制御部の内部に設けられた光量判定部の内部ブロック図 （ａ）ＢＤセンサの入射光量とＢＤ信号の出力遅延時間を示す図、（ｂ）ＢＤセンサの入射光量とＰＤの入射光量の関係を示す図 （ａ）制御部の内部に設けられたＢＤ−ＦＧ面特定部の内部ブロック図、（ｂ）ＢＤ−ＦＧ面特定部の面特定動作を説明するタイミングチャート ポリゴンミラーの起動時における特定処理のタイムチャート 駆動モータの概略図 駆動モータの制御ブロック図 半導体レーザの制御ブロック図 ホール素子信号およびＦＧ信号の関係を示すタイミングチャート ＢＤ−ＦＧ位相差データを示す図 ＦＧ信号とＢＤ信号の関係を示すタイミングチャート

（実施例）
（画像形成装置の全体の構成）
電子写真方式の画像形成装置１について簡単に説明する。図１に、画像形成装置１全体の構成を示す。画像形成装置１は、光走査装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、制御部３１、リーダースキャナ部５００、感光体であるところの感光ドラム２５を含む作像部５０３、定着部５０４、給紙／搬送部５０５から構成される。リーダースキャナ部５００は、原稿台に置かれた原稿に対して、照明を当てて原稿画像を光学的に読み取り、その像を電気信号に変換して画像データを作成する工程である。光走査装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）は、画像データに応じて発光し、感光ドラム２５に照射される。制御部３１は、光学走査装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の発光制御並びに画像データの生成を行う。作像部５０３は、感光ドラム２５を回転駆動し、帯電器によって帯電させ、光走査装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）によって感光ドラム２５上に形成された潜像をトナーによって可視像に現像する。その後、トナー像を作像部５０３内に配備する中間転写体５１１上に転写し、その際に転写されずに感光ドラム上に残った微小トナーを回収するといった一連の電子写真プロセスの現像ユニット５１２（現像ステーション）を４つ持つことで実現している。イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に並べられた４つの現像ユニットは、イエローステーションの作像開始から所定時間経過後に、マゼンタ、シアン、ブラックの作像動作を順次実行していく。このタイミング制御によって、中間転写体５１１上に色ずれのないフルカラートナー像が転写される。前記中間転写体５１１上に形成されたトナー像は、シート上に転写される。定着部５０４は、ローラやベルトの組み合わせによって構成され、ハロゲンヒータ等の熱源を内蔵し、前記中間転写体５１１上からトナー像が転写されたシート上のトナーを、熱と圧力によって溶解、定着させる。

（光走査装置）
図２は光走査装置２の抜粋構成図である。非画像領域において、半導体レーザ１２（光源）から出射したレーザ光（光ビーム）は、コリメートレンズ１３及び光量検出ユニット（以下ＰＤユニットと略す。）１４を経て、偏向装置であるところの回転多面鏡１５ａ（以下、ポリゴンミラー）に入射する。

ポリゴンミラー１５ａは複数の反射面を備える。本実施例のポリゴンミラー１５ａは５面である。ポリゴンミラー１５ａは、後述する駆動モータ１６００によって回転駆動される。ポリゴンミラーの各反射面は、半導体レーザ１２から出射されたレーザ光が感光ドラム２５上を走査するように当該レーザ光を偏向する。

図２に示すように、ポリゴンミラー１５ａにより偏向されたレーザ光は、ｆ−θレンズ１７を通過してビーム検出センサ２０（以下ＢＤセンサと略す。）に入射する。ＢＤセンサ２０（第２の受光素子）は、レーザ光に走査されることによってポリゴンミラー１５ａの回転速度に応じた周期の周期信号であるビーム検出信号２１（以下ＢＤ信号と略す。）を出力する。ＢＤ信号２１は、レーザ光の走査方向における画像の書出し位置を一致させるために画像データに基づくレーザ光の出射タイミングの基準となる信号である。

また、図２に示すように、ポリゴンミラー１５ａにより偏向されたレーザ光は、感光ドラム２５上を走査する。レーザ光は、ｆ−θレンズおよび反射ミラー１８によって感光ドラム２５上に導かれる。レーザ光が走査することによって感光ドラム２５上には静電潜像が形成される。

ＰＤユニット１４は、内部に反射ミラー１４ａとレーザ光の出力面にフォトダイオード１４ｂ（以下、ＰＤ１４ｂ）を備える。反射ミラー１４ａは、半導体レーザ１２から出射されてコリメータレンズ１３を通過したレーザ光を透過するレーザ光と反射するレーザ光とに分離するビーム分離ユニットである。ＰＤ１４ｂは、反射ミラー１４ａによって反射されたレーザ光が入射する。ＰＤ１４ｂは入射したレーザ光に応じた電圧のＰＤ信号１４ｃを出力する。なお、ＰＤは半導体レーザ１２に内蔵されていても良い。

（駆動モータ）
図７（ａ）は、駆動モータ７００とそれに固定されたポリゴンミラー１５ａの断面図である。駆動モータ７００は、ロータ７０２、永久磁石７０３、回転軸７０４、ステータ７０５、コイル７０６を備える。駆動モータ７００は回路基板１５に固定されている。駆動モータ７００のステータ７０５には複数のコイル７０６が固定されている。回転軸７０４は、ステータ７０５に設けられた軸受によって軸支されており、軸受内で回転する。ロータ７０２は回転軸７０４に固定されている。永久磁石７０３はロータ７０２に固定されている。ポリゴンミラー１５ａは光走査装置の組立時にロータ７０２に組み付けられる。ポリゴンミラー１５ａは、不図示の押圧部材によってロータ７０２に押圧されている。

図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す駆動モータ７００を回転軸方向上側からロータ７０２、永久磁石７０３、コイル７０６を見たときの図面である。ロータ７０２は矢印方向に回転する。図７（ｂ）に示すように、永久磁石７０３は、ロータ７０２の回転方向に沿ってＳ極とＮ極が交互に着磁されている。図７（ｂ）の永久磁石７０３は、Ｓ極とＮ極の組み合わせが４組の例であるが、着磁パターンの周期はこれ以外でも良い。ポリゴンミラー１５ａが１周（１回転）する間に生成されるＢＤ信号２１のパルス数とＦＧ信号１６のパルス数は、互いに素になる関係に設計されている。その理由は、もしＢＤ信号２１とＦＧ信号１６の数が互いに素ではない数で設計されていると、ポリゴンミラー１５ａの反射面を一意に特定することができないので、それを回避するためである。

複数のコイル７０６に電流を供給するタイミングを制御することによって複数のコイル７０６と永久磁石７０３との間に作用する磁力によって回転軸７０４を中心としてロータ７０２および永久磁石７０３が矢印方向に回転する。

回路基板１５にはホール素子７０１が実装されている。ホール素子７０１は、永久磁石７０３が回転することによって生じる磁束変化を検出し、それらの磁束変化をホール素子信号として出力する素子である。図１０はホール素子７０１の出力波形および後述するＦＧ信号１６のパルス波形を示す図である。図１０に示すように、ホール素子７０１の近傍をＳ１→Ｎ１→Ｓ２→Ｎ２→・・・の順に通過する。Ｓ極とＮ極が交互に通過することによってホール素子７０１は磁束変化を示す、位相が１８０度異なる複数の正弦波のホール素子信号を出力する。後述する波形生成回路８０２は、複数の正弦波のホール素子信号の交点に基づいて後述するパルス状のＦＧ信号１６を生成する。

ポリゴンミラー１５ａを駆動モータ７００に組み付ける時、作業者はポリゴンミラー１５ａの反射面の位置と着磁パターンとの位置関係を把握することなくポリゴンミラー１５ａをロータ７０２に固定する。

（制御ブロック図）
図８は画像形成装置１の駆動モータ７００を制御するための制御ブロック図である。制御部３１は、セレクタ８０３からＰＬＬ制御部８０４にＦＧ信号１６が入力されるような選択信号をセレクタ８０３に出力する。セレクタ８０３は、選択信号に応じてＦＧ信号１６をＰＬＬ制御部８０４に入力し、ＢＤ信号２１をＰＬＬ制御部１８０４に入力しない。また、制御部３１は、ＰＬＬ制御部８０４にＦＧ信号１６に対応する基準ＣＬＫを出力する。ＦＧ信号１６に対応する基準クロックは、ポリゴンミラー１５ａの目標回転数に対応する周期の周期信号である。ＰＬＬ制御部８０４は、ＰＬＬ制御部８０４に入力されるＦＧ信号１６の周期が基準クロックの周期に一致するように、モータ駆動回路８０５に加速信号、減速信号を送信する。

一方、制御部３１は、セレクタ８０３からＰＬＬ制御部８０４にＢＤ信号２１が入力されるような選択信号をセレクタ８０３に出力する。セレクタ８０３は、選択信号に応じてＢＤ信号２１をＰＬＬ制御部８０４に入力し、ＦＧ信号１６をＰＬＬ制御部８０４に入力しない。また、ＣＰＵ１００は、ＰＬＬ制御部８０４にＢＤ信号２１に対応する基準クロックを出力する。この基準クロックは、ＦＧ信号１６に対応する基準クロックと異なる周期であり、かつポリゴンミラー１５ａの目標回転数に対応する周期の周期信号である。ＰＬＬ制御部８０４は、ＰＬＬ制御部８０４に入力されるＢＤ信号２１の周期がＢＤ信号に対応する基準クロックの周期に一致するように、モータ駆動回路８０５に加速信号、減速信号を送信する。

画像形成装置１は、駆動モータ７００を停止状態から起動させるときにＦＧ信号１６の周期の検出結果に基づく駆動モータ７００の回転制御を行い、目標回転数近傍に到達したことに応じてＢＤ信号２１の周期の検出結果に基づく駆動モータ７００の回転制御に切り換える。画像形成装置１は、ＢＤ信号の周期の検出結果に基づく駆動モータ７００の回転制御を行った状態において、画像データに基づく画像の形成を行う。

ポリゴンミラー１５ａが停止した状態ではＢＤ信号２１が生成されない。そのため、画像形成装置１は、ポリゴンミラー１５ａの起動から目標回転速度近傍までの制御はＦＧ信号１６を用いた駆動モータ７００のフィードバック制御を実行する。

一方、ＦＧ信号１６はホール素子７０１の出力に基づいて生成されるが、ホール素子７０１の出力は高周波のノイズを含む。それに対して、受光素子であるＢＤセンサ２０の出力はホール素子７０１の出力よりもノイズが少ない。即ち、ＢＤ信号２１の周期の方がＦＧ信号１６の周期よりもばらつきが小さい。そのため、画像形成装置１は、画像形成開始前に駆動モータ７００の回転制御をＦＧ信号１６を用いたフィードバック制御からＢＤ信号２１を用いたフィードバック制御に切り換え、画像形成中は駆動モータ７００をＢＤ信号２１を用いてフィードバック制御を実行する。

図９は画像形成装置１の半導体レーザ１２を制御するための制御ブロック図である。光走査装置２が備える不図示のレーザ回路基板９００には、レーザドライバ１１（光量制御手段）、基準電圧生成回路９０４、抵抗ＲＬ、コンデンサ９１１、抵抗９０１、半導体レーザ１２が実装されている。レーザ駆動基板９００は、制御部３１にケーブルによって接続されている。

半導体レーザ１２は、レーザドライバ１１から供給される電流ＩＬＤの値に応じた光量のレーザ光を出射する。ＰＤ１４ｂ（第１の受光素子）は受光光量に応じた値の電流Ｉｐｄを出力する。電流Ｉｐｄは、抵抗ＲＬによって電圧Ｖｐｄに変換される。電圧Ｖｐｄは、レーザドライバ１１および制御部３１に入力される。ＰＤ１４ｂおよび抵抗ＲＬはレーザ光の光量を検出するため目の検出手段として機能する。

レーザドライバ１１は、ＡＰＣ回路９０５（電圧制御回路）、スイッチ９０６、コンパレータ９１２、トランジスタ９０２、およびトランジスタ９０３を備え、半導体レーザ１２に電流ＩＬＤを供給する。レーザドライバ１１には、制御部５からＰＷＭ信号９０９が入力される。ＰＷＭ信号９０９は、トランジスタ９０３をＯＮ／ＯＦＦさせる信号である。例えば、ＰＷＭ信号９０９がＨｉｇｈレベルの場合、半導体レーザ１２に電流ＩＬＤが流れる。半導体レーザ１２は、電流ＩＬＤの値に応じた光量のレーザ光を出射する。一方、ＰＷＭ信号９０９がＬｏｗレベルの場合、半導体レーザ１２には電流ＩＬＤが流れない。

電流ＩＬＤの値は、コンデンサ９１１の電圧と抵抗９０１の抵抗値によって規定される。抵抗９０１のアノード端子はトランジスタ９０３のエミッタ端子に接続されている。抵抗９０１のカソード端子は接地されている。トランジスタ９０３のコレクタ端子はトランジスタ９０２のエミッタ端子に接続されている。トランジスタ９０２のベース端子はコンパレータ９１２の出力端子に接続されている。

コンパレータ９１２の反転端子の電圧Ｖ−は、電流ＩＬＤの値と抵抗９０１によって規定される。コンパレータ９１２は、非反転端子の電圧Ｖ＋と反転端子のＶ−との比較結果に基づいてトランジスタ９０２のベース電圧を制御する。つまり、トランジスタ９０３のベース電圧は、コンデンサ９１１の電圧に対応する電圧になるように制御される。このようにトランジスタ９０２のベース電圧が制御されることによって、抵抗９０１のアノード端子の電圧が制御され、結果として電流ＩＬＤの値が制御される。

次に、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）について説明する。ＡＰＣは、半導体レーザ１２が出射するレーザ光の光量を目標光量に制御するために実行される。即ち、本実施例の画像形成装置１におけるＡＰＣは、コンデンサ９１１の電圧をレーザ光の目標光量に対応する電圧に制御することである。画像形成装置１は、環境条件や画像形成装置の状態（例えば、感光ドラムの感度など）に応じて感光ドラム２５上を走査するレーザ光の光量を制御する。一方、画像形成装置１は、ＢＤセンサ２０への入射光量は環境条件や画像形成装置の状態に拘わらず一定に制御する。本実施例の画像形成装置１は、ＢＤセンサ２０への入射光量が目標光量になるようにＡＰＣによる電流のフィードバック制御を実行し、レーザ光が感光ドラム２５上を走査する期間はＡＰＣのフィードバックループを解除する。ＡＰＣのフィードバックループは制御部３１がスイッチ９０６をＯＮにすることによって形成され、制御部３１がスイッチ９０６をＯＦＦにすることによって解除される。制御部３１はＢＤ信号２１の生成タイミングに基づいてレーザ光が感光ドラム２５上を走査しない期間のスイッチ９０６をＯＮすることによってフィードバックループを形成する。制御部３１は、ＢＤ信号２１の生成タイミングに基づいてレーザ光が感光ドラム２５上を走査する期間のスイッチ９０６をＯＦＦにする。

制御部３１は、基準電圧生成回路９０４に目標電圧値を示す電圧指示信号を送信する。基準電圧生成回路９０４は、電圧指示信号に基づいて基準電圧Ｖｒｅｆ１をＡＰＣ回路９０５に入力する。基準電圧Ｖｒｅｆ１はＢＤセンサ２０に入射するレーザ光の目標光量に相当する電圧であり、例えば、後述する２００［μＷ］に相当する電圧である。

制御部３１は、ＡＰＣを実行する際にＰＷＭ信号９０９をＨｉｇｈレベルに設定する。これにより、半導体レーザ１２には、コンデンサ９１１の電圧Ｖｃｈに対応する値の電流ＩＬＤが流れる。半導体レーザ１２は、電流ＩＬＤの値に応じた光量のレーザ光を出射する。ＰＤ１４ｂは、当該レーザ光を受光することによって、その光量に応じた値の電流Ｉｐｄ（受光信号）を出力する。ＰＤ１４ｂは、制御部３１、抵抗ＲＬ、およびＡＰＣ回路９０４に接続されている。電流Ｉｐｄは、抵抗ＲＬを介してグランドに流れる。抵抗ＲＬのアノードの電圧Ｖｐｄは、電流Ｉｐｄと抵抗ＲＬの抵抗値によって規定される。即ち、ＰＤ１４ｂが電流Ｉｐｄを出力することによって、電圧Ｖｐｄが生成される。制御部３１およびＡＰＣ回路９０４には当該電圧Ｖｐｄが入力される。

ＡＰＣ回路９０４は、基準電圧Ｖｒｅｆ１と電圧Ｖｐｄとを比較するコンパレータ（不図示）を内蔵している。ＡＰＣ回路９０４は、基準電圧Ｖｒｅｆ１と電圧Ｖｐｄとの比較結果に基づいて、コンデンサ９１１の電圧を制御する。即ち、ＡＰＣ回路９０４は、基準電圧Ｖｒｅｆ１＞電圧Ｖｐｄの場合、コンデンサ９１１の電圧が増加するようにコンデンサ９１１を充電する。一方、ＡＰＣ回路９０４は、基準電圧Ｖｒｅｆ１＜電圧Ｖｐｄの場合、コンデンサ９１１の電圧が減少するようにコンデンサ９１１から電荷を放電する。ＡＰＣ回路９０４は、基準電圧Ｖｒｅｆ１＝電圧Ｖｐｄの場合、コンデンサ９１１の電圧を維持する。

制御部３１は、ＡＰＣが完了するとサンプルホールド信号によってスイッチ９０６の接続を解除する。スイッチ９０６が解除されることによって、コンデンサ９１１の電圧がホールドされる。

制御部３１はレーザドライバ１１にゲイン信号（ｇａｉｎ）を入力する。制御部３１は、レーザ光の各走査周期において、レーザ光がＢＤセンサ２０を走査する直前に１００％のゲイン信号をレーザドライバ１１に入力する。一方、制御部３１は、レーザ光の各走査周期において、レーザ光が感光ドラム２５を走査する直前からレーザ光が感光ドラム２５の走査を完了するまで１００％未満の任意のゲイン信号をレーザドライバ１１に出力する。任意のゲイン信号は、制御部３１が濃度検出用トナーパターンの検出結果や温度あるいは湿度などの環境状態の検出結果に基づいて制御する。

図３（ａ）は、実施例１における制御部３１の内部構成を示すブロック図である。図３（ｂ）は、実施例１における制御部３１が備える光量判定部３２の内部構成を示すブロック図である。

制御部３１は、光量判定部３２、ＢＤ検出部３４、ＢＤ−ＦＧ面特定部３５、メモリ３７、補正部３８を備えている。光量判定部３２はＰＤ信号１４ｃを検出する。光量判定部３２は、ＰＤ信号１４ｃの電圧が目標光量に対応する閾値電圧未満であるか否かを判定する。光量判定部３２は、ＰＤ信号１４ｃの電圧が目標光量に対応する閾値電圧未満である場合、Ｌｏｗレベルの判定信号３３をＢＤ検出部３４に出力する。光量判定部３２は、ＰＤ信号１４ｃの電圧が目標光量に対応する閾値電圧以上である場合、Ｈｉｇｈレベルの判定信号３３をＢＤ検出部３４に出力する。

光量判定部３２は、図３（ｂ）に示すように、基準電圧生成部６１、および分圧抵抗Ｒ１・Ｒ２、比較器６２を備えている。コンパレータ６２の非反転端子には電圧Ｖｐｄが入力される。基準電圧生成部６１は、基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力する。基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧Ｖｒｅｆ２は、同電位でも良いし異なる電位でも良い。基準電圧Ｖｒｅｆ２は、分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２によって分圧され、分圧された電圧Ｖｄｉｖがコンパレータ６２の反転端子に入力される。

Ｖｄｉｖは後述する閾値電圧に相当する。Ｖｄｉｖ＜Ｖｒｅｆ１となるように、基準電圧Ｖｒｅｆ２および分圧抵抗Ｒ１および分圧抵抗Ｒ２が設定されている。基準電圧Ｖｒｅｆ１と基準電圧Ｖｒｅｆ２は、同電位でも良いし異なる電位でも良い。分圧抵抗Ｒ１および分圧抵抗Ｒ２は固定値である。

コンパレータ６２は、ＰＤ電圧Ｖｐｄと閾値電圧Ｖｄｉｖとを比較する。コンパレータ６２は、Ｖｐｄ＜ＶｄｉｖにおいてＬｏｗレベルの判定信号３３を出力する。コンパレータ６２は、Ｖｐｄ≧ＶｄｉｖにおいてＨｉｇｈレベルの判定信号３３を出力する。

ＢＤ検出部３４は、光量判定部３２がＬｏｗレベルの判定信号３３を出力している間、ＢＤ信号２１をＢＤ−ＦＧ面特定部３５に入力しない。そのため、ＢＤ−ＦＧ面特定部３５は、ＢＤ信号２１とＦＧ信号１６の位相関係に基づく面特定を実行することができない。一方、ＢＤ検出部３４は、光量判定部３２が判定信号３３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り換えると、ＢＤ信号をＢＤ−ＦＧ面特定部３５に入力する。ＢＤ−ＦＧ面特定部３５は、ＢＤ検出部３４から入力されるＢＤ信号２１とＦＧ信号１６の位相関係に基づく面特定を実行する。ＢＤ−ＦＧ面特定部３５は、面特定結果を補正部３８に入力する。

次に閾値電圧Ｖｄｉｖの設定方法について説明する。図４（ａ）は、ＢＤセンサ２０として用いるある受光素子への入射光量とＢＤ信号２１の出力遅延時間の関係を示す図である。図４（ｂ）は、図４の特性を示すＢＤセンサ２０への入射光量と、ＢＤセンサとは異なる受光素子であるＰＤ１４の入射光量と、の関係を示す図である。

本実施例の画像形成装置１に用いられるＢＤセンサ２０は、レーザ光を受光してからＢＤ信号２１のアナログ波形が立ち上がるまでの出力遅延時間がＢＤセンサ２０への入射光量によって異なる。即ち、図４（ａ）に示すように、ＢＤセンサ２０は、入射光量が１７５［μＷ］未満であると、入射光量の変化に対する出力遅延時間の変化（傾き）が大きくなる特性を示す。また、ＢＤセンサ２０は、入射光量が１７５［μＷ］以上であると、入射光量の変化に対する出力遅延時間の変化が小さくなる特性を示す。具体的には、ＢＤセンサ２０は、入射光量が１７５［μＷ］以上になると出力遅延時間がおよそ１０［ｎｓ］程度に安定する。

ＡＰＣを実行している期間以外のホールド期間においてＢＤセンサ２０への入射光量の変動は抑制されるが、わずかに変動する。そのため、１７５［μＷ］未満の入射光量によって生成されたＢＤ信号２１の周期に変動が生じやすい。そのため、１７５［μＷ］以上のレーザ光を受光したＢＤセンサ２０が生成するＢＤ信号２１の周期は、１７５［μＷ］未満のレーザ光を受光したＢＤセンサ２０が生成するＢＤ信号２１の周期よりも変動が少ない。

そこで、本実施例の画像形成装置１は、ＢＤセンサ２０への入射光量が１７５［μＷ］以上においてＢＤ信号の周期を用いた面特定処理が実行され、ＢＤセンサ２０への入射光量が１７５［μＷ］未満においてＢＤ信号の周期を用いた面特定処理が実行されないように構成されている。

ＢＤセンサ２０への入射光量を１７５［μＷ］以上にするためには、ＰＤ１４への入射光量を１２．４［μＷ］以上にする必要がある。従って、本実施例の画像形成装置１において、面特定処理ために必要な最小の光量のレーザ光の光量は、ＰＤ１４に入射する光量が１２．４［μＷ］となる。１２．４μＷに対応する電圧を閾値電圧とする。例えば、ＢＤセンサ２０の入射光量の目標値を２００［μＷ］とした場合には、ＰＤ１４への入射光量は図４（ｂ）に示すように１４．４［μＷ］である。そのため、閾値である１２．４［μＷ］は、ＢＤセンサ２０への目標入射光量である１４．４［μＷ］の約８６％に相当する。そこで図３に示すように、分圧抵抗Ｒ１とＲ２の抵抗値は、閾値（約８６％）から決定されている。なお、基準電圧Ｖｒｅｆ１が上記２００［μＷ］を示す電圧である。そして、閾値電圧に対応する光量は、ＢＤセンサ２０への目標入射光量よりも低い値である。

図５（ａ）は、制御部３１備えられるＢＤ−ＦＧ面特定部３５の構成を示すブロック図である。図５（ｂ）は、ＢＤ−ＦＧ面特定部３５の面特定動作を説明するタイミングチャートである。

ＢＤエッジ検出部７１にはＢＤ検出部３４からＢＤ信号２１が入力される。ＢＤエッジ検出部７１は、図５（ｂ）に示すように、ＢＤ信号の立下りエッジの発生タイミングを示すパルスを含むＢＤエッジ信号を出力する。なお、図５（ｂ）に示すように、ＢＤエッジ信号はローアクティブの信号であるものとする。

ＦＧエッジ検出部７２には波形生成部８０２からＦＧ信号１６が入力される。ＦＧエッジ検出部７２は、図５（ｂ）に示すように、ＦＧ信号１６の立下りエッジの発生タイミングを示すパルスを含むＦＧエッジ信号を出力する。なお、図５（ｂ）に示すように、ＦＧエッジ信号１６はローアクティブの信号であるものとする。

ＦＧ−ＢＤエッジ検出部７３には、ＢＤエッジ検出部７１からＢＤエッジ信号が入力され、ＦＧエッジ検出部７２からＦＧエッジ信号が入力される。ＦＧ−ＢＤエッジ検出部７３は、図５（ｂ）に示すように、ＢＤエッジ信号の立下りに応じて立ち上がり、ＦＧ信号１６の立ち下がりに応じて立下るＢＤ−ＦＧエッジ検出信号を出力する。

特定信号生成部７５には、ＢＤ−ＦＧエッジ検出信号とＢＤ信号２１を反転回路７４によって反転させた／ＢＤ信号が入力される。特定信号生成部７５は、ＢＤ−ＦＧエッジ検出信号のパルス幅と、／ＢＤ信号の周期とを比較する。本実施例の画像形成装置は、ポリゴンミラー１５ａの１回転中にＢＤ信号２１が５つ生成され、ＦＧ信号１６が４つ生成される。そのため、ポリゴンミラー１５ａの１回転中のＦＧ信号１６が生成されないＢＤ周期が１つ存在する。例えば、図５（ｂ）に示すように、５つの反射面のうちのＥ面によって生成されたＢＤエッジ信号とＡ面によって生成されたＢＤエッジ信号の間にはＦＧエッジ信号が生成されない。そのため、ＢＤ−ＦＧエッジ信号のパルス幅は／ＢＤ信号のパルス間隔よりも長くなる。特定信号生成部７５は、ＢＤ−ＦＧエッジ信号のパルス幅＞／ＢＤ信号のパルス間隔を検出したことに応じて面特定信号３６をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化させる。そして、特定信号生成部７５は、次の／ＢＤ信号のパルスが入力されたことに応じて面特定信号３６をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化させる。面特定信号３６がＨｉｇｈレベルの期間に半導体レーザ１２から出射されたレーザ光が入射する反射面がＡ面となる。

面特定信号３６は、図３に示す補正部３８に入力される。補正部３８には／ＢＤ信号も入力される。補正部３８は内部にカウンタを備える。補正部３８は、面特定信号３６を基準にカウンタをリセットし、／ＢＤ信号のパルスが入力されるごとにカウンタのカウント値を１ずつインクリメントすることを繰り返す。ここで、ポリゴンミラー１５ａの反射面Ａには面ＩＤ「０」、反射面Ｂには面ＩＤ「１」、反射面Ｃには面ＩＤ「２」、反射面Ｄには面ＩＤ「３」、反射面Ｅには面ＩＤ「４」が割り当てられている。そのため、補正部３８は、カウンタのカウント値と面ＩＤとに基づいて、半導体レーザ１２から出射されたレーザ光が入射する反射面を順次特定することが可能となる。なお、面特定の方法はこれに限られるものではない。例えば、図１１に示すような反射面ごとのＢＤ信号２１とＦＧ信号１６の位相差に基づいてレーザ光の入射面を特定しても良い。

メモリ３７は、ポリゴンミラー１５ａの各反射面の面ＩＤに対して個別に設定された補正データを記憶する。本実施例のメモリ３７は、各反射面の面に対して個別に設定された倍率補正データを記憶する。例えば、面ＩＤ「０」には−０．００１５％の縮小倍率データ、面ＩＤ「１」には＋０．００２２％の拡大倍率データ、面ＩＤ「２」には−０．０００８％の縮小倍率データ、面ＩＤ「３」には＋０．００１６％の縮小倍率データ、面ＩＤ「４」には＋０．００２７％の拡大倍率データが割り当てられている。補正部３８は、カウント値に対応する面ＩＤの補正データをセットする。そして、セットした補正データに基づいて、入力画像データを補正する。以上のようにレーザ光が入射する反射面を特定し、特定結果に基づいて補正データを切り換えることによって反射面に応じた主走査方向の倍率補正を行うことができる。

ここで、上記面特定処理の課題を説明する。上述したように、ポリゴンミラー１５ａを駆動モータ７００のロータ７０２に組み付けるときに、作業者は永久磁石７０３の着磁パターンとポリゴンミラー１５ａの複数の反射面の相対位置関係を特定しない。そのため、多数組み立てられる光走査装置の中にはＢＤ信号２１の立下りとＦＧ信号の立下りの位相関係が非常に近接して発生する装置が含まれてします。図１２は、ＢＤｎの立下りに対してＦＧ信号の立下りが近接した発生することを示している。このような光走査装置において、ＢＤセンサ２０の出力遅延が制御部３１の面特定結果の誤りをもたらす。

そこで、本実施例の画像形成装置１は、ＢＤセンサ２０への入射光量が１７５［μＷ］以上においてＢＤ信号の周期を用いた面特定処理が実行され、ＢＤセンサ２０への入射光量が１７５［μＷ］未満においてＢＤ信号の周期を用いた面特定処理が実行されないように構成されている。

画像形成装置１の待機状態において画像形成ジョブが入力されると、制御部３１およびレーザドライバ１１は起動制御を実行する。制御部３１はポリゴンミラー１５ａの起動制御を実行するとともに、レーザドライバ１１に半導体レーザ１２の起動制御（初期ＡＰＣ）を実行させる。また、画像形成装置１の起動制御において生成されるＢＤ信号２１とＦＧ信号１６を用いて制御部３１は上記面特定処理を実行する。

レーザドライバ１１が実行する初期ＡＰＣは、ポリゴンミラー１５ａの回転速度がＦＧ信号１６の周期に基づいて目標回転速度近傍に制御された状態から開始される。レーザドライバ３１は、半導体レーザ１２に供給する電流を徐々に増加させ、目標光量になったことに応じて電流値をホールドする。半導体レーザ１２に供給する電流を徐々に増加させていく間にＢＤセンサ２０にレーザ光が入射する。このときのレーザ光の入射光量は１７５［μＷ］未満であるので、ＢＤ信号の出力遅延時間が大きい。そして、出力遅延時間が大きい入射光量で面特定処理を実行すると、図１２に示すＢＤｎがＦＧ信号の立下りの直前に生成されるべきであるにも関わらず、出力遅延時間が大きいためにＢＤｎがＦＧ信号の立下りの直後に生成されてしまう。このようなＢＤ信号が大きな出力遅延を含む場合に面特定処理を実行すると、制御部３１は面特定を精度良く行うことができない。

そこで、本実施例の画像形成装置の光量判定部３２は、ＰＤ信号の電圧が閾値電圧以上になったことに応じてＢＤ検出部３４からＢＤ−ＦＧ面特定部３５へのＢＤ信号の入力を許可する。ＢＤ−ＦＧ面特定部３５は、ＢＤ検出部３４からＢＤ信号が入力されると面特定処理を実行し、ＢＤ信号が入力されない限り面特定処理を実行しない。

図７は、ポリゴンミラー１５ａの起動時のタイミングチャートである。図７において、画像形成装置１に画像形成ジョブが入力されたことに応じて、制御部３１は、ＦＧ信号１６の周期を用いた駆動モータ７００のフィードバック制御ループを形成する。このフィードバックループを形成することによって、ＰＬＬ制御回路８０４は、ＦＧ信号１６の周期がＦＧ信号用の基準クロックの周期になるようにモータ駆動回路に加速信号を送信する。加速信号に応じてモータ駆動回路８０５は駆動モータ７００に供給する電流を制御する。コイル７０６に電流が供給されることによって駆動モータ７００が回転を開始する。駆動モータ７００が回転することによってＦＧ信号１６が生成される。制御部３１は、ＦＧ信号１６の周期が目標周期になるように駆動モータ７００を制御する。

駆動モータ７００が目標回転数近傍で回転した状態において、制御部３１はレーザドライバ１１に上記ＡＰＣを実行させる（図６の「発光開始」）。レーザドライバ１１がＡＰＣを実行することによって、コンデンサ９１１の電圧が徐々に充電され、それに伴い、図６に示すようにＰＤ信号１５ｃの電圧Ｖｐｄが閾値電圧Ｖｄｉｖを超える。電圧Ｖｐｄ≧電圧Ｖｄｉｖになったこと光量判定部３２は判定信号３３をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り換える。判定信号３３がＨｉｇｈレベルに切り替わることによってＢＤ信号がＢＤ検出部３４からＢＤ−ＦＧ面特定部３５に入力される。ＢＤ−ＦＧ面特定部３６は、ＢＤ信号が入力されたことに応じて面特定を実行し、その結果である面特定信号３６を出力する。

図７に示すようにＢＤ抽出部３４出力にて面特定を行えば、ＢＤ信号２１とＦＧ信号１６の各々の出力タイミングは光学配置及びポリゴンモータの構造により一意的に決定するため、ポリゴンモータ１５の回転数に因らず面特定信号３６を得ることができる。

以上のように、ＢＤセンサ２０に入射する光量が閾値以上になってことに応じてＢＤ信号の周期を用いた面特定処理を実行し、ＢＤセンサ２０に入射する光量が閾値未満の状態ではＢＤ信号の周期を用いた面特定処理を実行しないことによって面特定処理の失敗による画像形成装置の誤動作を抑制することができる。

Claims (10)

1. 供給される電流の値に応じた光量の光ビームを出射する光源と、
   前記光源から出射される光ビームが入射する第１の受光素子を含み、前記第１の受光素子に入射した光量に応じた電圧を出力する電圧出力手段と、
   複数の反射面を有し回転する回転多面鏡であって、前記光源から出射された光ビームが感光体上を走査するように前記複数の反射面によって前記光源から出射された光ビームを偏向する回転多面鏡と、
   前記複数の反射面それぞれによって偏向された光ビームが入射する第２の受光素子を含み、前記第２の受光素子に光ビームが入射することによって前記回転多面鏡の回転速度に応じた周期の周期信号を生成する周期信号生成手段と、
   前記第２の受光素子に入射する光ビームの光量が目標光量になるように、前記電圧出力手段が出力する電圧に基づいて前記光源に供給する電流の値を調整する光量調整手段と、
   前記周期信号に基づいて、前記複数の反射面のうちから前記光ビームが入射する反射面を特定する面特定処理を実行する面特定手段と、を備え、
   前記面特定手段は、前記回転多面鏡の回転が開始した後、前記電圧出力手段が出力する電圧が前記目標光量より低い光量に対応する所定の閾値電圧に到達するまでは、前記面特定処理を実行せず、前記電圧出力手段が出力する電圧が前記所定の閾値電圧以上になったことに応じて前記面特定処理を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の反射面それぞれに個別に対応させた補正データであって、前記複数の反射面に応じて前記光源を駆動するための駆動条件を補正するための補正データを記憶する記憶手段と、
   前記面特定処理による特定結果と前記記憶手段によって記憶された補正データとに基づいて、前記複数の反射面それぞれに応じた制御条件によって前記光源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補正データは、前記光ビームの走査方向における画像の倍率を補正するための倍率補正データであって、
   前記制御手段は、前記面特定処理の結果に基づいて前記複数の反射面それぞれに対応する画像データを当該対応する補正データに基づいて補正する補正手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記回転多面鏡を回転させるロータと前記ロータに固定された永久磁石を備える駆動モータと、前記駆動モータが実装される回路基板と、前記回路基板に実装され、前記駆動モータのロータが回転することによる磁束変化を検出し、検出した結果に基づくホール素子信号を出力するホール素子と、を備え、
   前記面特定手段は、前記ホール素子信号と前記周期信号の位相関係に基づいて前記面特定処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記永久磁石にはＳ極とＮ極が前記回転多面鏡の回転方向に沿って交互に着磁されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記光量調整手段は、前記光源に供給する電流の値を規定するためのコンデンサと、前記目標光量に対応する基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、を備え、前記第１の受光素子に入射した光量に応じた電圧と前記基準電圧とを比較した結果に基づいて前記コンデンサの電圧を制御し、
   前記光量調整手段は、画像形成ジョブが入力されたことに応じて前記コンデンサを充電することによって前記第２の受光素子に入力する前記光ビームの光量を前記目標光量まで増加させ、前記第２の受光素子に入力する前記光ビームの光量が前記目標光量に増加するまでに、前記第２の受光素子が出力する電圧は前記閾値電圧を超えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 供給される電流の値に応じた光量の光ビームを出射する光源と、
   前記光源から出射される光ビームが入射する第１の受光素子を含み、前記第１の受光素子に入射した光量に応じた電圧を出力する電圧出力手段と、
   複数の反射面を有し回転する回転多面鏡であって、前記光源から出射された光ビームが感光体上を走査するように前記複数の反射面によって前記光源から出射された光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるロータと前記ロータに固定された永久磁石を備える駆動モータと、前記駆動モータが実装される回路基板と、前記回路基板に実装され、前記駆動モータのロータが回転することによる磁束変化を検出し、検出した結果に基づくホール素子信号を出力するホール素子と、を有する偏向装置と、
   前記複数の反射面それぞれによって偏向された光ビームが入射する第２の受光素子を含み、前記第２の受光素子に光ビームが入射することによって前記回転多面鏡の回転速度に応じた周期の周期信号を生成する周期信号生成手段と、
   前記第２の受光素子に入射する光ビームの光量が目標光量になるように、前記電圧出力手段が出力する電圧に基づいて前記光源に供給する電流の値を調整する光量調整手段と、
   前記周期信号に基づいて、前記複数の反射面のうちから前記光ビームが入射する反射面を特定する面特定処理を実行する面特定手段と、を備え、
   前記面特定手段は、前記回転多面鏡の回転が開始した後、前記電圧出力手段が出力する電圧が前記目標光量より低い光量に対応する所定の閾値電圧に到達するまでは、前記面特定処理を実行せず、前記電圧出力手段が出力する電圧が前記所定の閾値電圧以上になったことに応じて前記面特定処理を実行することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記複数の反射面それぞれに個別に対応させた補正データであって、前記複数の反射面に応じて前記光源を駆動するための駆動条件を補正するための補正データを記憶する記憶手段と、
   前記面特定処理による特定結果と前記記憶手段によって記憶された補正データとに基づいて、前記複数の反射面それぞれに応じた制御条件によって前記光源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記補正データは、前記光ビームの走査方向における画像の倍率を補正するための倍率補正データであって、
   前記制御手段は、前記面特定処理の結果に基づいて前記複数の反射面それぞれに対応する画像データを当該対応する補正データに基づいて補正する補正手段を含むことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記永久磁石にはＳ極とＮ極が前記回転多面鏡の回転方向に沿って交互に着磁され、前記回転多面鏡が１回転する間における前記ホール素子信号の周期と前記周期信号の周期は異なることを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成装置。

Images