JP7067315B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、筒状の感光体を回転させて周面を帯電させながら画像データに応じた光照射（パターン露光）を行い、それによって周面の帯電荷を部分的に消去して潜像（静電潜像）を形成する。

パターン露光の方式として、レーザビームをポリゴンミラーにより感光体の回転軸の方向に偏向してライン順次の主走査を行う方式が広く用いられている。この方式では、画像の各ラインの先頭を揃えるため、レーザビームの光路内の適所に光センサが配置され、レーザビームが光センサに入射したタイミングを基準として主走査が開始される。

画像形成装置が使用される環境は、オフィス環境のみではない。工場またはイベント会場のように埃および粉塵が比較的に多い環境で使用されることがある。恒常的に湿度の高い環境で使用されることもある。

埃および粉塵が画像形成装置内に入り込んでポリゴンミラーに付着すると、すなわちミラー面が汚れると、ポリゴンミラーで反射して感光体に入射するレーザビームの光量が低下する。特に、ポリゴンミラーを高速で回転させる高速機において、回転による空気流に粉塵が巻き込まれてポリゴンミラーに付着する巻き込み汚れが進みやすい傾向がある。

ポリゴンミラーを含む走査光学系の汚れによる感光体に対する照射光量の減少を補正するための先行技術として特許文献１に記載の技術がある。

特許文献１には、主走査の同期のために設けたフォトダイオードの光電変換レベルを検知することにより感光体に対する照射光量の減少量を測定し、照射光量が所定値になるよう半導体レーザの出射光量を制御することが開示されている。

特開平９－２３０６７８号公報

上に述べた特許文献１の技術のように同期用の光センサの受光量を光学系の汚れの度合い示す情報として測定する方法では、受光量を精密に測定する必要がある。このため、ピークホールド回路を用いて受光信号のピーク値を検出したり、受光信号のパルス幅をクロックのカウントにより定量化したりしなければならず、測定のための受光側の回路が複雑になるという問題があった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、走査光学系の汚れの度合いを判定するための光量の測定に用いる回路を簡易化することを目的とする。

本発明の実施形態に係る画像処理装置は、光ビームを偏向するポリゴンミラーを備えた画像形成装置であって、前記光ビームを射出する発光部と、前記ポリゴンミラーにより偏向された前記光ビームが入射する位置に配置された光センサと、前記光センサによる検出が可能な範囲内で最も低い前記光ビームの光量レベルである最低レベルを検知する検知部と、前記検知部が前記最低レベルを検知するまで、前記発光部から射出される前記光ビームの光量レベルを切り替える切り替え部と、前記切り替え部により前記光量レベルが切り替えられたときに検知された前記最低レベルに基づいて、前記発光部から前記光センサまでの前記光ビームの光路上にある部品の汚れの度合いを判定する判定部と、を有する。

本発明によると、ポリゴンミラーを含む走査光学系の汚れの度合いを判定するための光量の測定に用いる回路を簡易化することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を示す図である。 プリントヘッドの構成を示す図である。 ポリゴンミラーの汚れ方の傾向を示す図である。 ポリゴンミラーにおける回転角度とビーム入射位置との関係を示す図である。 制御回路の機能的構成の例を示す図である。 光源ユニットにおける発光部の構成の例を示す図である。 汚れの度合いの判定方法の第１例を示す図である。 汚れの度合いの判定方法の第２例を示す図である。 最低レベルの経時変化の例を示す図である。 画像形成装置における処理の流れを示す図である。 画像安定化処理の流れを示す図である。 最低レベル検知処理の流れを示す図である。

図１には本発明の実施形態に係る画像形成装置１の構成の概要が示されている。画像形成装置１は、コピー機、プリンタ、ファクシミリ機、イメージリーダなどの機能を集約したＭＦＰ（Multi-functional Peripheral ：多機能機または複合機）である。

画像形成装置１は、自動原稿送り装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）１Ａ、フラットベッド型のスキャナ１Ｂ、電子写真方式のカラープリンタ１Ｃ、シートキャビネット１Ｄ、および操作パネル１Ｅなどを備えている。

自動原稿送り装置１Ａは、原稿トレイにセットされた原稿（シート）をスキャナ１Ｂの読取り位置へ搬送する。スキャナ１Ｂは、自動原稿送り装置１Ａから搬送されてきたシート状の原稿またはプラテンガラスの上にセットされた各種の原稿から画像を読み取って画像データを生成する。

カラープリンタ１Ｃは、コピー、ネットワークプリンティング（ＰＣプリント）、ファクシミリ受信、およびボックスプリントなどの印刷ジョブにおいて、記録用のシート（用紙）Ｐの片面または両面にカラーまたはモノクロの画像を形成する。例えば、コピージョブにおいては、スキャナ１Ｂにより生成された画像データに基づいて画像を形成する。

カラープリンタ１Ｃは、タンデム型のプリンタエンジン２を備えている。プリンタエンジン２は、４個のイメージングユニット３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋ、プリントヘッド６、および中間転写ベルト１０などを有する。

イメージングユニット３ｙ～３ｋは、それぞれ筒状の感光体４、帯電ローラ５、現像器７、およびクリーナ８などを有している。イメージングユニット３ｙ～３ｋの基本的な構成は同様である。

プリントヘッド６は、イメージングユニット３ｙ～３ｋのそれぞれに対してパターン露光を行うための光としてレーザビームＬＢを射出する。プリントヘッド６において、感光体４の回転軸と平行な方向にレーザビームＬＢを偏向する主走査が行われる。この主走査と並行して、感光体４を定速回転させる副走査が行われる。

中間転写ベルト１０は、トナー像の一次転写における被転写部材であり、一対のローラ間に巻回されて回転する。中間転写ベルト１０の内側には、イメージングユニット３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋごとに一次転写ローラ１１が配置されている。

シートキャビネット１Ｄは、給紙トレイ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを備える三段構成の引出し型である。シートキャビネット１Ｄは、ジョブの指定に従って選択されたいずれかの給紙トレイからシートＰを取り出して上方のカラープリンタ１Ｃに供給する。

操作パネル１Ｅは、ユーザによる操作のための画面を表示するタッチパネルディスプレイを有し、入力操作に応じた信号を出力する。この信号に応じて、制御回路１００により画像形成装置１の動作が制御される。

カラー印刷モードにおいて、イメージングユニット３ｙ～３ｋは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色のトナー像を並行して形成する。４色のトナー像は、回転中の中間転写ベルト１０に順次に一次転写される。最初にＹのトナー像が転写され、それに重なるようＭのトナー像、Ｃのトナー像、およびＫのトナー像が順次に転写される。

一次転写されたトナー像は、二次転写ローラ１６と対向するとき、シートキャビネット１Ｄからタイミングローラ１５を経て搬送されてきたシートＰに二次転写される。二次転写の後、シートＰは、定着器１７と連絡搬送路１９とを順に通ってフィニッシャに送り出される。画像形成装置１にフィニッシャが連結されていない場合には、連絡搬送路１９に代えて設けられる排紙トレイにシートＰが排出される。定着器１７を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像が用紙Ｐに定着する。

図２にはプリントヘッド６の構成が示されている。詳しくは、図３（Ａ）には前面側から見た構成が、図３（Ｂ）には上方から見た構成が、それぞれ示されている。また、図３にはポリゴンミラー６２の汚れ方の傾向が、図４にはポリゴンミラー６２における回転角度とビーム入射位置との関係が、それぞれ示されている。

図２（Ａ）および（Ｂ）の通り、プリントヘッド６は、光源ユニット６０、ポリゴンユニット６１、ｆθレンズ６７、反射ミラー６８～７７、および２つの光センサ７８，７９を有する。

光源ユニット６０は、イメージングユニット３ｙ～３ｋに１つずつ設けられた４個の感光体４のそれぞれに対して、潜像に応じた露光のためのレーザビームＬＢを射出する手段である。光源ユニット６０においては、レーザ光源、コリメータレンズ、およびミラーの組がイメージングユニット３ｙ～３ｋに対して１組ずつ設けられている。

レーザ光源から射出してコリメータレンズにより平行化された４本のレーザビームＬＢは、ミラーで反射して略同じ方向に進む。４個のミラーのそれぞれは、他のミラーで反射したレーザビームＬＢを遮光しないよう互いに段違いに配置され、またはハーフミラーとされている。

カラー印刷では、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色に対応する計４つのレーザビームＬＢｙ，ＬＢｍ，ＬＢｃ，ＬＢｋが光源ユニット６０から射出される。射出されたレーザビームＬＢは、反射ミラー６８によりポリゴンユニット６１に導かれる。

ポリゴンユニット６１は、ポリゴンミラー６２とそれを回転駆動するポリゴンモータ６３とをハウジング６１０の中に収めて一体化した光学デバイスである。ハウジング６１０にはレーザビームＬＢが透過するガラス窓６１１，６１２が設けられている。ポリゴンユニット６１は、ポリゴンミラー６２の回転角度位置が基準位置になったことを検出する位置センサ６５を有している。

反射ミラー６８により導かれたレーザビームＬＢは、ガラス窓６１１を透過してポリゴンミラー６２に入射する。ポリゴンミラー６２は、ポリゴンモータ６３により一方向に高速回転してレーザビームＬＢを主走査方向Ｍ１に偏向する。偏向されたレーザビームＬＢは、ガラス窓６１１を透過してｆθレンズ６７に進む。

ｆθレンズ６７は、入射したレーザビームＬＢの進行方向を感光体４において等速の主走査を行うよう補正する。ｆθレンズ６７を通過したレーザビームＬＢは、反射ミラー６９～７５によりイメージングユニット３ｙ～３ｋそれぞれの感光体４に導かれ、感光体４の表面を照射する。

また、レーザビームＬＢは、それが通る光路６００のうちの感光体４における潜像形成領域（画像エリア）に対応するメイン光路（図２（Ｂ）に斜線を付して示す）６００Ａの外に配置された反射ミラー７６，７７により光センサ７８，７９に導かれる。

反射ミラー７６は、例えば反射ミラー７２における主走査方向Ｍ１の上流側の端部付近に配置されている。したがって、光センサ７８には、光路６００のうちの主走査方向Ｍ１（偏向方向）における上流側の部分を通ったレーザビームＬＢが入射する。

光センサ７８は、光電変換信号をパスル化する回路を有し、ＳＯＳ（Start of Scan ）信号Ｓ７８を出力する。ＳＯＳ信号は、レーザビームＬＢの入射光量がしきい値以上であるときにオンレベルとなるパルス信号であって、各ラインの主走査の開始を同期させるためのタイミング信号として用いられる。

また、反射ミラー７７は、反射ミラー７２における主走査方向Ｍ１の下流側の端部付近に配置されている。したがって、光センサ７９には、光路６００のうちの主走査方向Ｍ１における下流側の部分を通ったレーザビームＬＢが入射する。

光センサ７９は、ＳＯＳ信号Ｓ７８と同様のパルス信号であるＥＯＳ（End of Scan ）信号を出力する。ＥＯＳ信号は、各ラインの主走査の終了を同期させるためのタイミング信号として用いられる。

ところで、プリントヘッド６の経時変化として、光路６００上の部品の汚れ、すなわち光路６００を構成するミラー、レンズ、透光性カバーなどの各種の光学部品の外面における粉塵などの付着がある。光路６００上の部品が汚れると、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各感光体４に入射するレーザビームＬＢｙ，ＬＢｍ，ＬＢｃ，ＬＢｋの光量が低下する。

ビーム偏向方式のプリントヘッド６では、特にポリゴンミラー６２が汚れやすい。そして、次に述べる通り、ポリゴンミラー６２の汚れる箇所に偏りがある。

図３に示すように、ポリゴンミラー６２は、外形が高さの低い例えば正六角柱状であり、六角柱の側面を構成する６個のミラー面６２０（６２０ａ～６２０ｆ）を有する。各ミラー面６２０は、正六角形の一辺に対応する長さの帯状である。ポリゴンミラー６２は、正多角形の幾何中心を回転中心として、１つのミラー面６２０により主走査の１ライン分の偏向を行うよう所定の速度で回転する。

なお、ポリゴンミラー６２の平面視形状は、正七角形または他の正多角形であってもよい。、
ポリゴンミラー６２が高速回転することにより気流が発生する。この気流によって、画像形成装置１の内部および外部で浮遊している粉塵がプリントヘッド６の微細な隙間を通ってポリゴンユニット６１の内部に侵入する。

ポリゴンミラー６２の側面が角ばっていることから、高速回転している側面の近傍で気流の渦が生じる。特に、各ミラー面６２０における回転方向の前端側で渦が生じやすく、前端側で生じた渦はミラー面６２０に引き摺られるかのようにミラー面６２０の回転にともなって移動する。つまり、ミラー面６２０における前端側の部分６２０Ａの付近に常に渦を生じさせながらポリゴンミラー６２は回転する。

この渦が、ポリゴンミラー６２の周囲で浮遊する粉塵を巻き込んでミラー面６２０に付着させる。このため、ミラー面６２０における前端側には後端側よりも粉塵が多く付着する。すなわち、各ミラー面６２０の前端側は、後端側よりも粉塵で汚れやすい。

図４に示すように、１ラインの主走査に際して、ミラー面６２０におけるレーザビームＬＢが入射する位置（図中に黒丸で示す）は、ポリゴンミラー６２の回転にともなって移動する。

すなわち、ＳＯＳ信号を発生させる方向に偏向するときは、ミラー面６２０のうちの回転方向における前端６２１の近くにレーザビームＬＢが入射する。その後、画像形成のための露光を開始する位置（SOI: Start of Image)へ向かう方向、画像の中央（COI: Center of Image) へ向かう方向、および露光を終了する位置（EOI: End of Image)へ向かう方向へと偏向が進むにつれて、入射位置は前端６２１から遠くなる。ＥＯＳ信号を発生させる方向に偏向するときは、ミラー面６２０のうちの回転方向における後端６２２の近くにレーザビームＬＢが入射する。

したがって、汚れが進行するにつれて、主走査方向Ｍ１の上流側と下流側との光量の差が大きくなって画像品質の低下が顕著になる。すなわち、主走査方向Ｍ１における露光量の不均一による濃度むらおよび階調再現のむらなどが目立ってくる。また、汚れが過度に進行すると、ＳＯＳ信号が得られなくなって画像を形成することができなくなる。

汚れによるレーザビームＬＢの光量の低下は、レーザビームＬＢの発光強度を増加させることにより、ある程度の範囲内で補正することができる。しかし、主走査方向Ｍ１における露光量の不均一は、発光強度の調整では補正することができない。このため、ポリゴンミラー６２のミラー面６２０の汚れが許容範囲の上限を超える以前に、すなわちポリゴンミラー６２の寿命が尽きる以前に、例えばポリゴンユニット６１ごとポリゴンミラー６２を新品と交換する必要がある。

さて、画像形成装置１は、プリントヘッド６における汚れの度合いを判定し、汚れの度合いに応じてレーザビームＬＢの発光強度を増加させたりポリゴンミラー６２の交換をユーザに要求したりする。

画像形成装置１には、汚れの度合いを判定するために、レーザビームＬＢの発光に関わる「最低レベル」を検知する機能が設けられている。最低レベルとは、レーザビームＬＢの発光制御における発光強度の設定値である複数の光量レベルのうち、光センサ７８によるレーザビームＬＢの検出が可能な範囲内で最も低い光量レベルである。

以下、この最低レベルを検知する機能を中心に画像形成装置１の構成および動作を説明する。

図５には制御回路１００の機能的構成の例が、図６には光源ユニット６０における発光部６５０の構成の例が、それぞれ示されている。

図５において、制御回路１００は、操作パネル１Ｅを用いる操作によりまたはネットワーク通信により入力される印刷ジョブを受け付けてその実行を制御する。例えば、コピージョブにおいては、プリンタエンジン２およびプリントヘッド６に画像形成のための準備を行わせ、スキャナ１Ｂおよび画像処理部２３を制御して印字データＤＩをプリントヘッド６の光源ユニット６０に与える。印字データＤＩは、潜像の形成に際してパターン露光のためのレーザ発光制御の基となる多値または２値のデータである。

制御回路１００は、発光制御部１０１、切り替え部１０２、検知部１０３、判定部１０４、報知部１０５、および回転制御部１０６などを有している。これらの機能は、ＣＰＵ(Central Processing Unit) を含む制御回路１００のハードウェア構成により、および制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより実現される。

発光制御部１０１は、光センサ７８，７９からのＳＯＳ信号Ｓ７８およびＥＯＳ信号Ｓ７９に同期したタイミングで印字データＤＩに従ってレーザビームＬＢを変調（または断続）するよう光源ユニット６０を制御する。

検知部１０３は、切り替え部１０２と連携して最低レベルＬｍｉｎを検知する。詳しくは次の通りである。

切り替え部１０２は、検知部１０３が最低レベルＬｍｉｎを検知するまで、発光制御部１０１に光量の制御を要求することにより光源ユニット６０を間接的に制御して、発光部６５０から射出されるレーザビームＬＢの光量レベルＬを順々に切り替える。最初の光量レベルＬは、画像形成時におけるレーザビームＬＢが光センサ７８に入射するタイミングの光量レベルＬとして定められている基準レベルＬｓである。

検知部１０３は、光センサ７８からＳＯＳ信号Ｓ７８が入力する予定の時間内にＳＯＳ信号Ｓ７８が入力されると、その旨を切り替え部１０２に通知する。切り替え部１０２は、通知を受けると、基準レベルＬｓからそれよりも１段階低い光量レベルＬに切り替える。１段階低くしてもＳＯＳ信号Ｓ７８が検知部１０３に入力されると、さらに１段階低い光量レベルＬに切り替える。以降、同様に１段階ずつ光量レベルＬを低下させる。

検知部１０３は、ＳＯＳ信号Ｓ７８が入力されなかったときに、そのときの光量レベルＬより１段階高い光量レベルＬ、すなわちＳＯＳ信号Ｓ７８が入力された最も低い光量レベルＬを最低レベルＬｍｉｎとして検知する。そして、検知した旨を切り替え部１０２に通知するとともに、検知した最低レベルＬｍｉｎを判定部１０４に通知する。また、画像形成時に感光体４および光センサ７８，７９の入射光量が適正になるよう発光強度を設定するための情報として、検知した最低レベルＬｍｉｎを発光制御部１０１にも通知する。

このような手順で最低レベルＬｍｉｎを検知する処理は、定められた時期が到来したときに行われる。例えば、画質を一定の状態に保つために画像形成の条件を調整する画像安定化処理が実行されるときに行うように定めておくことができる。画像安定化処理は、画像形成装置１の電源スイッチがオンされたとき、多数枚の印刷を行っているとき、画像形成装置１内の温度が大きく変化したときなど、予め定められた条件に当てはまるときに実行される。

判定部１０４は、検知部１０３により検知されされた最低レベルＬｍｉｎに基づいて、発光部６５０から光センサ７８までのレーザビームＬＢの光路６００上の光学部品の汚れの度合いを判定する。

例えば、判定部１０４は、検知された最新の最低レベルＬｍｉｎと記憶装置１Ｆから読み出した初期最低レベルＬｍｉｎ１との差であるレベル変化量ｄＬ１を判定結果として出力する。初期最低レベルＬｍｉｎ１は、光路６００がその積算使用時間が設定値よりも短い初期状態であるときに検知された最低レベルＬｍｉｎであり、例えば検知部１０３により記憶装置１Ｆに書き込まれて記憶される。画像形成装置１の工場出荷時に初期最低レベルＬｍｉｎ１を検知して記憶しておいてもよい。レベル変化量ｄＬ１が大きいほど、汚れの度合いが大きいことになる。

または、判定部１０４は、上述の基準レベルＬｓと検知された最新の最低レベルＬｍｉｎとの差ｄＬ２を判定結果として出力する。この場合は、差ｄＬ２が小さいほど、汚れの度合いが大きいことになる。

報知部１０５は、判定された汚れの度合いが第１の範囲内の度合いであるときに、ポリゴンミラー６２に対する防塵処置の実施を薦める報知処理を行い、汚れの度合いが第１の範囲よりも大きいときに、ポリゴンミラーの交換を求める報知処理を行う。報知処理としては、サービスコールが必要である旨のメッセージを操作パネル１Ｅのディスプレイに表示させる処理、および通信インタフェース１Ｇを用いて外部のサービスセンターの管理装置に判定結果を送信する処理がある。これらの処理の一方または両方を行うことができる。

回転制御部１０６は、ポリゴンモータ６３を所定の速度で回転させるための指令をポリゴンモータ６３の駆動回路６３０に与える。最低レベルＬｍｉｎの検知が行われるときには、回転制御部１０６は、ポリゴンミラー６２を画像形成時よりも遅い速度で回転させる。

図６（Ａ）に示すように、光源ユニット６０は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色に対応する４個の発光部６５０ｙ，６５０ｍ，６５０ｃ，６５０ｋを有する。これらの発光部６５０ｙ～６５０ｋのうち、モノクロ印刷色であるＫに対応する発光部６５０ｋは、図示のようにレーザ光源６５１、ドライバ６５２、ＤＡ変換器６５３、バッファ６５４、レジスタ６５５、およびメモリコントローラ６５６を備えている。図示を省略したが、残りのＹ、Ｍ、Ｃに対応する発光部６５０ｙ，６５０ｍ，６５０ｃの構成は、レジスタ６５５を備えていないことを除いて、発光部６５０ｋの構成と同様である。

レーザ光源６５１は、レーザビームＬＢを射出するレーザダイオード（半導体レーザ）であり、発光モニター用のフォトダイオードを備えている。レーザ光源６５１から射出されるレーザビームＬＢの発光強度は、電源ラインから流れ込む順方向の駆動電流に依存する。

ドライバ６５２は、ＤＡ変換器６５３からの駆動信号Ｓ６５３により制御されるトランジスタを有し、レーザ光源６５１に流れる駆動電流を駆動信号Ｓ６５３に応じて増減させる。ドライバ６５２は、温度変化による発光強度の変動をレーザ光源６５１からのフィードバック信号に基づいて抑制する機能を有している。

バッファ６５４は、画像処理部２３から転送されてきた印字データＤＩを一時的に記憶し、所定のタイミングでＤＡ変換器６５３へ送り出す。そのタイミングはメモリコントローラ６５６により制御される。

レジスタ６５５は、基準レベルＬｓを記憶する。基準レベルＬｓは、画像形成に際してＳＯＳ信号Ｓ７８およびＥＯＳ信号Ｓ７９を得るためにレーザ光源６５１を発光させる同期発光期間Ｔｓの発光強度として定められた光量レベルＬである。基準レベルＬｓは、予めレジスタ６５５に格納されており、所定のタイミングでＤＡ変換器６５３に送られる。

メモリコントローラ６５６は、発光制御部１０１からの発光指令Ｃｓ，Ｃｉに従って、バッファ６５４およびレジスタ６５５からのデータ出力を制御する。詳しくは、発光指令Ｃｓが入力されると、所定の時間が経過するまで基準レベルＬｓを出力し続けるようにレジスタ６５５を制御する。発光指令Ｃｓが入力されるごとに、１ライン分の印字データＤＩのシリアル出力を開始するようバッファ６５４を制御する。

ＤＡ変換器６５３は、バッファ６５４を介して入力された印字データＤＩ、およびレジスタ６５５から読み出されて入力された基準レベルＬｓをアナログの駆動信号Ｓ６５３に変換する。

ＤＡ変換器６５３に対して印字データＤＩと基準レベルＬｓとが同時に入力されることはなく、これらがそれぞれ入力される期間は重複しない。詳しくは次の通りである。

図６（Ｂ）には、画像形成時における駆動信号Ｓ６５３の波形が模式的に示されるとともに、ＳＯＳ信号Ｓ７８およびＥＯＳ信号Ｓ７９の発生のタイミングが示されている。

図６（Ｂ）の例において、同期発光期間Ｔｓは、ＥＯＳ信号Ｓ７９の発生が予定される期間とＳＯＳ信号Ｓ７８の発生が予定される期間とを包含する連続した期間とされている。つまり、同期発光期間Ｔｓ内にＥＯＳ信号Ｓ７９とＳＯＳ信号Ｓ７８とが１回ずつ発生する。同期発光期間Ｔｓにおいて、駆動信号Ｓ６５３の値は一定である。

印字発光期間Ｔｐは、ＳＯＳ信号Ｓ７８の発生タイミング（例えば前縁）からレーザビームＬＢが画像エリアまで偏向されるのに要する時間が経過したタイミングから始まる。１ライン分の印字データＤＩに基づくパターン露光が終わるタイミングが印字発光期間Ｔｐの終端となる。印字発光期間Ｔｐにおいて、駆動信号Ｓ６５３の値は、印字データＤＩの各画素のデータ値に応じて変化する。印字発光期間Ｔｐにおける駆動信号Ｓ６５３の振幅と同期発光期間Ｔｓにおける振幅とが図示のように同じ場合もあるし、互いに異なる場合もある。画像形成時においては、印字発光期間Ｔｐが１ライン周期Ｔｈごとに設けられる。

図６（Ａ）に戻って、ＤＡ変換器６５３は、同じ入力値に対して出力値（駆動信号Ｓ６５３の値）を異ならせるオフセット機能を有している。ＤＡ変換器６５３には、オフセット量を指定する制御信号として光量レベルＬが発光制御部１０１から入力される。

オフセット量を０（ゼロ）とする場合は、例えば基準レベルＬｓが制御信号として入力される。基準レベルＬｓよりも高い光量レベルＬが制御信号として入力されると、ＤＡ変換器６５３は、基準レベルＬｓが入力されたときと比べて発光強度が大きくなる方向にシフトさせた駆動信号Ｓ６５３する。逆に、基準レベルＬｓよりも低い光量レベルＬが制御信号として入力されると、ＤＡ変換器６５３は、基準レベルＬｓが入力されたときと比べて発光強度が小さくなる方向にシフトさせた駆動信号Ｓ６５３する。

このようなオフセット機能を有することから、画像形成装置１においては、光路６００上の部品の汚れによる感光体４に対する照射光量の低下を補うことができる。すなわち、照射光量が低下した場合には、発光強度が大きくなるよう駆動信号Ｓ６５３の値をシフトさせて照射光量を元に戻すことができる。

本実施形態においては、このオフセット機能を有した発光部６５０ｋのハードウェア構成を利用して最低レベルＬｍｉｎを検知する。これにより、従来例とは違って、光センサ７８における光電変換信号のピーク値またはパルス幅を検出する回路を用いることなく、光路６００上の部品の汚れの度合いを判定することができる。

図６（Ｃ）には、最低レベルＬｍｉｎを検知するときの駆動信号Ｓ６５３の波形とＳＯＳ信号Ｓ７８の発生のタイミングとが示されている。

最低レベルＬｍｉｎの検知を行うときは、偏向されたレーザビームＬＢがメイン光路６００Ａ（画像形成範囲）を通過する期間中はレーザビームＬＢを射出しないよう、かつメイン光路６００Ａの外を通過する期間中にレーザビームＬＢを射出するよう発光部６５０ｋが制御される。すなわち、同期発光期間Ｔｓは設けられるが、印字発光期間Ｔｐは設けられない。発光指令Ｃｉをメモリコントローラ６５６に与えないことが、メイン光路６００Ａを通過する期間におけるレーザビームＬＢの射出を禁止する制御に相当する。

検知の処理として、上に述べたようにＳＯＳ信号Ｓ７８の有無を監視しながらＤＡ変換器６５３に制御信号として入力する光量レベルＬを基準レベルＬｓから順々に低い光量レベルＬに切り替える。

光量レベルＬの切替えの周期は、１ライン周期Ｔｈの整数倍とするのが好ましい。切替えの周期を１ライン周期Ｔｈとし、任意の同期発光期間Ｔｓとその次の同期発光期間Ｔｓとの間で切り替えることにすると、検知の所要時間が最も短くなる。

切替えの周期を１ライン周期Ｔｈの６倍とすると、６個のミラー面６２０のそれぞれについて最低レベルＬｍｉｎを検知することができる。５個おきの同期発光期間Ｔｓが同じミラー面６２０に対応するので、１～６をカウントするカウンタを用いて同期発光期間Ｔｓをカウントし、カウント値によってミラー面６２０を識別することができる。

また、位置センサ６５による基準位置の検出を契機としてカウントを開始することとすると、カウント値とミラー面６２０との対応が常に一義的に定まる。したがって、定期的にミラー面６２０ごとに最低レベルＬｍｉｎを検知してカウント値と対応づけて記録することにより、ミラー面６２０ごとの最低レベルＬｍｉｎの経時変化を判定することができる。

図７には汚れの度合いの判定方法の第１例が、図８には同じく第２例が、それぞれ示されている。

図７の第１例は、検知した現在の最低レベルＬｍｉｎと記憶されている初期最低レベルＬｍｉｎ１との差であるレベル変化量ｄＬ１を汚れの度合いとして算出するものである。

最低レベルＬｍｉｎを検知するために切り替える光量レベルＬは、例えばレベル０～レベル１１の１２段階とされている。レベル０が切替えの範囲内で最も低いレベルであり、レベル１１が切替えの範囲内で最も高いレベルである。レベル１１は、基準レベルＬｓとされている。また、レベル１０は、末期最低レベルＬｍｉｎ２とされている。末期最低レベルＬｍｉｎ２とは、光路６００の寿命（実質的にはポリゴンミラー６２の寿命）が尽きたとみなす状態における最低レベルＬｍｉｎである。

図７（Ａ）では、初期最低レベルＬｍｉｎ１は、レベル１である。つまり、光路６００が初期状態であるときに行われた最低レベルＬｍｉｎの検知では、レベル１１～１ではＳＯＳ信号Ｓ７８が発生し、レベル０まで下げたときに発生しなくなったのである。

光路６００が初期状態ではなくなって久しい現在の最低レベルＬｍｉｎは、レベル４である。したがって、現在の汚れの度合いとするレベル変化量ｄＬ１は、４から１を差し引いて「３」と算出される。

図７（Ｂ）には汚れ区分テーブル９１の例が示されている。汚れ区分テーブル９１では、汚れの度合いがレベルＡ（少ない）、レベルＢ（多い）、およびレベルＣ（過剰）に区分され、これらのレベルにそれぞれ対応するレベル変化量ｄＬ１の値が定められている。

レベル変化量ｄＬ１が０～３である場合は、汚れの度合いがレベルＡである。この場合は、例えばユーザに対する報知処理を行わずに引き続き経時変化を監視することとしてもよい。

レベル変化量ｄＬ１が４～８である場合は、汚れの度合いがレベルＢである。この場合は、汚れが進んでいることをユーザに知らせる報知処理を行うこととされる。その報知処理においては、最低レベルＬｍｉｎの前回の検知から今回の検知までの積算使用時間の増加分とレベル変化量ｄＬ１の増加分とに基づいて、光路６００の汚れが限界（寿命）に達するまでの残り使用時間（余命）を算出して表示してもよい。また、寿命を延ばすためにポリゴンユニット６１に対する防塵処理の実施をユーザに薦めてもよい。

レベル変化量ｄＬ１が９である場合は、汚れの度合いがレベルＣである。この場合は、印刷を禁止してポリゴンミラー６２の交換を要求する報知処理を行うこととされる。

図８の第２例は、予め定められている基準レベルＬｓと検知した現在の最低レベルＬｍｉｎとの差ｄＬ２を汚れの度合いとして算出するものである。最低レベルＬｍｉｎを検知する際の光量レベルＬの切替えは、図７の第１例と同じく１２段階とされている。

図８（Ａ）では、現在の最低レベルＬｍｉｎは、レベル４である。つまり、光量レベルＬがレベル１１～４である場合はＳＯＳ信号Ｓ７８が発生し、レベル３まで下げたときに発生しなくなったのである。

最低レベルＬｍｉｎがレベル４であると、汚れの度合いとする差ｄＬ２は、１１から４を差し引いて「７」と算出される。

図８（Ｂ）に示す汚れ区分テーブル９２では、汚れの度合いを区分してレベルＡ、レベルＢ、およびレベルＣにそれぞれ対応する差ｄＬ２の値が定められている。差ｄＬ２が１０～７である場合は、汚れの度合いがレベルＡであり、６～２である場合は、レベルＢであり、１である場合は、レベルＣである。

現在の汚れの度合いのレベル（Ａ～Ｃ）に応じて、上に述べたようにユーザに対する報知処理を行うなどの予め定めた対処処理を行うことができる。

図９（Ａ）および（Ｂ）には最低レベルＬｍｉｎの経時変化の例が示されている。図中の白抜きの丸は、画像形成装置１が比較的に粉塵の少ない環境１で使用された場合の経時変化を示し、黒丸は、粉塵の多い環境２で使用された場合の経時変化を示す。また、図９（Ａ）は、環境１および環境２のいずれについてもポリゴンユニット６１の密閉性を高める防塵処理を施さない場合の経時変化を示し、図９（Ｂ）は、環境２で使用する際に防塵処理を施さない場合の経時変化を示す。

図９（Ａ）の通り、粉塵が少ない環境１では、経時変化の進行（最低レベルＬｍｉｎの上昇）は比較的に遅く、粉塵が多い環境２では、経時変化の進行は比較的に速い。

具体的には、環境１では、ポリゴンユニット６１の標準寿命である５０００ｈまで使用しても最低レベルＬｍｉｎは３程度である。これは問題なく画像形成装置１を使用することができるレベルである。

これに対して、環境２では、２０００ｈで最低レベルＬｍｉｎが４に達しており、５０００ｈまで使用すると、基準レベルＬｓの１１になっている。こうなってしまうと、頻繁にＳＯＳ信号エラーが生じるので、画像形成装置１を印刷に使用することはできない。

図９（Ｂ）の通り、粉塵が多い環境２であっても、例えば最低レベルＬｍｉｎが４に達した旨の通知を受けたサービスパーソンが防塵処理を施すと、汚れの進行はほぼ止まる。防塵処理は、ポリゴンユニット６１のハウジングの隙間を黒色コーキング材で密閉する処置である。ポリゴンユニット６１の生産の段階で防塵処理を施しておくことも考えられるが、これを行うと、ポリゴンユニット６１の価格が高くなり、処置が不要な環境で使用するユーザに無駄なコストアップを強いることになる。したがって、生産段階のポリゴンユニット６１は簡易封止状態とされている。

また、最低レベルＬｍｉｎの検知の履歴を記録しておくことにより、ポリゴンユニット６１の寿命が尽きて新品と交換する際に、サービスパーソンが履歴に基づいて経時変化の進行が速い環境２であるか否かを判断することができる。そして、環境２であると判断した場合に、新品に対して防塵処理を施すことにより、次の交換までの使用可能時間が長くなる。このことは、ユーザにとって画像形成装置１のランニングコストが低減される効果となる。

図１０には画像形成装置１における処理の流れが示されている。

動作に必要な電力が供給される電源オン状態において（＃３０１）、各所に記憶されている耐久情報および各種センサの出力などを収集してマシン状態情報を取得し（＃３０２）、画像安定化処理を行うか否かをマシン状態情報に基づいて判断する（＃３０３）。

画像安定化処理を行うと判断した場合は（＃３０３でＹＥＳ) 、画像安定化処理を行い（＃３０４）、画像安定化処理を行わないと判断した場合は（＃３０３でＮＯ) 、入力された印刷ジョブを実行する（＃３０５）。

印刷ジョブの実行中に、例えば用紙Ｐの片面の印刷を行うごとに、印刷を継続するか否かを判断する（＃３０６）。すなわち、印刷ジョブにより指定された印刷枚数分の印刷が終了したか否か、実行待ちの印刷ジョブがあるか否かをチェックする。

印刷を継続しないと判断した場合は（＃３０６でＮＯ）、印刷終了処理を行う（＃３０７）。印刷終了処理では、プリンタエンジン２を待機状態に移行させたり、ジョブの実行履歴情報を更新したりする
印刷を継続すると判断した場合は（＃３０６でＹＥＳ）、ステップ＃３０２へ戻り、改めて最新のマシン状態情報を取得する。印刷ジョブの実行により連続印刷枚数が所定値を超えたり内部温度が大きく上昇したりすると、次のステップ＃３０３において画像安定化処理を行うと判断する。この場合は、印刷ジョブの実行を中断して画像安定化処理を行う（＃３０４）。

図１１には画像安定化処理の流れが示されている。画像安定化処理は、中間転写ベルト１０の近傍に配置されている濃度センサ（ＩＤＣセンサ）の校正を含む。この校正ではレーザ光源６５１を発光させる必要がないので、この校正と最低レベル検知を並行して行ない、画像安定化処理の所要時間を短縮する。

ＩＤＣセンサの校正に支障が生じないようにするため、最初に感光体４の画像エリアに対するレーザビームＬＢの入射を防ぐ発光禁止設定を行う（＃４０１）。

続いて、ＩＤＣセンサの校正を開始し（＃４０２）、ＩＤＣセンサの校正と並行して最低レベルＬｍｉｎを検知する最低レベル検知処理を行う（＃４０３）。最低レベル検知処理において、ＳＯＳ信号Ｓ７８が得られない場合にレーザビームＬＢが感光体４の画像エリアに入射することになるが、このときのレーザー光量は十分低いレベルとなっているので、ＩＤＣセンサの校正に実質的な影響はない。最低レベル検知処理が終わると、発光禁止設定を解除する（＃４０４）。

その後に、ＩＤＣセンサによる検出結果に基づいて帯電出力および現像出力などを調整するトナー付着量制御（＃４０５）、パターン露光量を調整するＬＤ光量制御（＃４０６）、および４色の色ずれを補正するレジスト制御（＃４０７）を行う。

そして、再びトナー付着量制御を行い（＃４０８）、最後に画像の階調再現性を調整するγ補正を行う（＃４０９）。

図１２には最低レベル検知処理の流れが示されている。

検知における最初の光量レベルＬとして基準レベルＬｓを設定し（＃５０１）、ポリゴンミラー６２を回転させた状態でレーザ光源６５１を発光させ（＃５０２）、ＳＯＳ信号Ｓ７８が得られないエラーが発生したか否かをチェックする（＃５０３）。

エラーが発生しなかった場合、すなわちＳＯＳ信号Ｓ７８が得られた場合は（＃５０３でＮＯ) 、光量レベルＬを１つ下げて（＃５０４）、ステップ＃５０２へ戻る。そして、ＳＯＳ信号Ｓ７８のエラーの有無をチェックする。

ＳＯＳ信号Ｓ７８のエラーが発生すると（＃５０３でＹＥＳ) 、そのときの設定されている光量レベルＬよりも１つ高い光量レベルＬである最低レベルＬｍｉｎと、ポリゴンミラー６２の積算使用時間とを記憶し（＃５０５）、図１１のフローへ戻る。

なお、最低レベルＬｍｉｎおよび積算使用時間を記憶する際には、毎回異なるメモリエリアにデータを格納して経時変化を判断できるようにする。ただし、経時変化を判断しない構成とする場合は、同じメモリエリアにデータを上書きしてもよい。また、最低レベルＬｍｉｎおよび積算使用時間またはこれらに基づく判断結果を報知するだけでよければ、記憶を省略することができる。

以上の実施形態によると、光電変換信号をパルス化するだけの簡単な構成の光センサ７８の出力に基づいて、感光体４へ向かうレーザビームＬＢの光量の低下を定量化することができる。従来例とは違って、光電変換信号のピーク値を検出したり、パルス幅を検出したりする必要がない。また、レーザ光源６５１の発光制御に発光強度可変の既存の回路を用いることができ、発光側の回路を複雑にすることなく光路６００上の各種の部品の汚れによる光量の低下を定量化することができる。したがって、ポリゴンミラー６２を含む走査光学系の汚れの度合いを判定するための光量の測定に用いる回路を従来よりも簡易化することができる。

上に述べた実施形態において、最低レベルＬｍｉｎの検知に際して、必ずしも最初の光量レベルＬを基準レベルＬｓとする必要はない。例えば、基準レベルＬｓと前回に検知した最低レベルＬｍｉｎとの間の光量レベルＬｓから１つずつレベルを下げていくようにしてもよい。また、必ずしも高いものから低いものへと順番に光量レベルＬを切り替える櫃よはなく、順不同に切り替えても最低レベルＬｍｉｎを検知することができる。

上に述べた実施形態においては、ＤＡ変換器６５３のオフセット機能を利用してレーザ光源６５１の発光強度を変更する例を挙げたが、これに限らない。例えば、画像処理部２３において、多値の印字データＤＩと同期発光用の多値のデータとを生成する構成を採用する場合は、同期発光用のデータの値を光量レベルＬに切り替えに応じて変更するよう画像処理部２３を制御すればよい。その場合、画像形成時には、汚れの度合いに応じて感光体４の露光量の低下を補うよう印字データＤＩの値を大きくすればよい。

ポリゴンミラー６２においては、回転軸の偏心およびミラー面６２０の面倒れのばらつきなどにより、ミラー面６２０どうしの間で汚れの度合いが不均等になることがあることに鑑みて、ミラー面６２０ごとに最低レベルＬｍｉｎを検知してもよい。その場合は、検知した複数の最低レベルＬｍｉｎのうちで最も高いレベルに基づいて汚れの度合いを判定するのが好ましい。

また、ミラー面６２０ごとの最低レベルＬｍｉｎの検知を所定の期間をあけて複数回行い、それらの検知結果に基づいて汚れの進行が最も速いミラー面６２０を特定し、以降は特定したミラー面６２０のみについて最低レベルＬｍｉｎを検知するようにしてもよい。

上に述べた実施形態において、検知部１０３および判定部１０４などについて、サービスセンターの管理装置からの遠隔操作を可能にすることができる。

位置センサ６５は、予め基準面とされた１つのミラー面６２０による偏向が始まるタイミングで位置検出信号Ｓ６５を発するものとすることができる。例えばポリゴンモータ６３のシャフトにおける基準面に対応する回転角度位置に磁石を設けておき、この磁石に感応するホール素子をシャフトの近傍に配置して位置センサ６５とすることができる。または、シャフトにマークを付しておき、このマークを検出する反射型フォトセンサを位置センサ６５とすることができる。

その他、画像形成装置１の全体または各部の構成、動作および処理の内容、順序、またはタイミング、光量レベルＬの切替え幅（分解能）および切替えステップ数、汚れの度合いの区分におけるレベルの数、各レベルに対応する最低レベルＬｍｉｎの値および対処処理の内容などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

１ 画像形成装置
１Ｆ 記憶装置（メモリ）
ＬＢ レーザビーム（光ビーム）
６２ ポリゴンミラー（部品）
１０１ 発光制御部
１０２ 切り替え部
１０３ 検知部
１０４ 判定部
１０５ 報知部
１０６ 回転制御部
６００ 光路
６２０ ミラー面
６５０，６５０ｋ 発光部
７８ 光センサ
ｄＬ１ レベル変化量（汚れの度合い、判定結果）
ｄＬ２ 差（汚れの度合い、判定結果）
Ｌ 光量レベル
Ｌｍｉｎ 最低レベル
Ｌｍｉｎ１ 初期最低レベル
Ｌｓ 基準レベル
Ｍ１ 主走査方向（偏向方向）
Ｓ７８ ＳＯＳ信号（光センサの出力）
Ｔｐ 印字発光期間（画像形成範囲を通過する期間）

Claims (11)

1. 光ビームを偏向するポリゴンミラーを備えた画像形成装置であって、
   前記光ビームを射出する発光部と、
   前記ポリゴンミラーにより偏向された前記光ビームが入射する位置に配置された光センサと、
   前記光センサによる検出が可能な範囲内で最も低い前記光ビームの光量レベルである最低レベルを検知する検知部と、
   前記検知部が前記最低レベルを検知するまで、前記発光部から射出される前記光ビームの光量レベルを切り替える切り替え部と、
   前記切り替え部により前記光量レベルが切り替えられたときに検知された前記最低レベルに基づいて、前記発光部から前記光センサまでの前記光ビームの光路上にある部品の汚れの度合いを判定する判定部と、を有する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記切り替え部は、前記最低レベルの検知に際して、画像形成時における前記光ビームが前記光センサに入射するタイミングの前記光量レベルとして定められている基準レベルから前記光量レベルを低下させるよう前記発光部を制御し、
   前記判定部は、前記基準レベルと検知された前記最低レベルとの差を判定結果として出力する、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記光路がその積算使用時間が設定値よりも短い初期状態であるときに検知された前記最低レベルを初期最低レベルとして記憶するメモリを有し、
   前記判定部は、検知された前記最低レベルと前記初期最低レベルとの差を判定結果として出力する、
   請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記光センサは、画像形成の同期信号を生成するためにセンサとして、偏向された前記光ビームの光路のうちの偏向方向における上流側の部分を通った前記光ビームが入射するよう配置されている、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記検知部は、前記ポリゴンミラーにおける複数のミラー面のそれぞれについて前記最低レベルを検知し、
   前記判定部は、前記各ミラー面について検知された前記最低レベルのうちの最も高いレベルに基づいて、前記汚れの度合いを判定する、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 判定された前記汚れの度合いが第１の範囲内の度合いであるときに、前記ポリゴンミラーに対する防塵処置の実施を薦める報知処理を行い、前記汚れの度合いが前記第１の範囲よりも大きいときに、前記ポリゴンミラーの交換を求める報知処理を行う報知部を有する、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記最低レベルの検知が行われるときに、前記ポリゴンミラーを画像形成時よりも遅い速度で回転させる回転制御部を有する、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記検知部は、画質を一定の状態に保つために画像形成の条件を調整する画像安定化処理が実行されるときに、前記最低レベルを検知する、
   請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記最低レベルの検知が行われるときに、偏向された前記光ビームが画像形成範囲を通過する期間中は当該光ビームを射出しないよう前記発光部を制御する発光制御部を有する、
   請求項８記載の画像形成装置。
10. 前記判定部は、前記汚れの度合いの判定結果を外部の管理装置へ送信する、
    請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記検知部および前記判定部は、前記管理装置による遠隔操作が可能とされている、
    請求項１０記載の画像形成装置。

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