JPWO2017131049A1 - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】光の走査経路は、同期検知センサー４７により走査光を検知するための同期検知領域Ａと、走査光により感光体ドラム１１への画像データの書き込みを実行する画像書き込み領域Ｂとを含み、光量変更部１００は、同期検知領域Ａにおいては画像書き込み領域Ｂに比べて、上記光量の変更量を小さくするように構成されている。

Description

本発明は、光走査装置に関する。

従来より、電子写真方式の画像形成装置に搭載される光走査装置は知られている。この光走査装置は、画像データに対応した光を所定の書き込みタイミングで出射することで、感光体ドラムを露光するようになっている。この光走査装置は、光源と、該光源から出射される光を偏向して走査光に変換する偏向器と、該偏向器からの走査光を感光体ドラム上に結像させる結像レンズと、画像データの書き込みタイミングの基準となる信号を出力する同期検知センサーとを有している。同期検知センサーは、光の走査経路の所定位置に設けられている。そして、同期検知センサーは、光源から受光した光の光量が予め定められた閾値以上であるときには同期検知信号をコントローラーへ出力する。コントローラーでは、同期検知信号を受信したタイミングを基に感光体ドラムへの画像の書き込みタイミングを制御する。

この種の光走査装置では、印字速度や解像度等の印刷条件によって偏向器による光の走査速度が変更される。一般的には、偏向器による光の走査速度（印字速度）が速いほど、光源から出射される光の光量を高くするようにしている。この光走査装置では、光量が変化することにより同期検知センサーによる光の検知精度が低下する虞がある。そこで、特許文献１に示す光走査装置では、光源から出射される光の光量に応じて同期検知センサーの閾値を変更するようにしている。

特開２０１０−７６３５４号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す光走査装置では、光源から出射される光の光量が過度に大きくなると、同期検知センサーにて多くの迷光を検知してしまう。この結果、同期検知センサーの閾値を変更（増加）したとしても、その閾値の変更量を迷光の光量が上回ってしまい、同期検知センサーより迷光を誤検知してしまう。これとは逆に光源から出射される光の光量が過度に低くなると、同期検知センサーの閾値を変更（低下）したとしても、その閾値の変更量を光量の低下量が上回ってしまい、同期検知センサーから同期検知信号が出力されない。この結果、感光体ドラムへの画像データの書き込みタイミングを適切に制御できなくなるという問題が生じる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光源から出射される光の光量変化に拘わらず、同期検知センサーによる同期検知を確実に行うことで、感光体ドラムへの画像データの書き込み開始のタイミングを精度良く制御しようとすることにある。

本発明に係る光走査装置は、光を出射する光源と、該光源から出射される光を偏向して感光体ドラムの表面にて走査させる偏向器と、該偏向器で偏向された光の走査経路の所定位置に設けられ、上記感光体ドラムへの画像データの書き込み開始タイミングの基準信号を出力する同期検知センサーと、印刷条件に応じて上記偏向器による光の走査速度を制御
する走査制御部と、上記偏向器による光の走査速度が高いほど上記光源の光量が高くなるように当該光源の光量を変更する光量変更部と、を備えている。

そして、上記光の走査経路は、上記同期検知センサーにより走査光を検知するための同期検知領域と、走査光により感光体ドラムへの画像データの書き込みを実行する画像書き込み領域とを含み、上記光量変更部は、上記同期検知領域においては上記画像書き込み領域に比べて、上記光量の変更量を小さくするように構成されている。

本発明によれば、光源から出射される光の光量変化に拘わらず、同期検知センサーによる同期検知を確実に行うことができる。延いては、感光体ドラムへの画像データの書き込み開始のタイミングを精度良く制御することができる。

図１は、実施形態における画像形成装置を示す概略の縦断面図である。 図２は、光走査装置の概略構成図である。 図３は、光源制御系の構成を示すブロック図である。 図４は、コントローラーにて実行される光量変更制御の内容を示すフローチャートである。 図５は、基準光量プロフィールの一例を示すグラフである。 図６は、実施形態１における光量変更制御の一例を示すグラフである。 図７は、実施形態２を示す図６相当図である。 図８は、従来例を示す図６相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《実施形態１》
図１は、この発明の実施形態に係る画像形成装置１の概略構成図を示す。この画像形成装置１は、タンデム方式のカラープリンターであって、箱形のケーシング２内に画像形成部３を備えている。この画像形成部３は、ネットワーク接続等がされたコンピューター等の外部機器から伝送されてくる画像データに基づき画像を記録紙Ｐに転写形成する。画像形成部３の下方には、レーザー光を照射する４つの光走査装置４が配置され、画像形成部３の上方には、転写ベルト５を有する中間転写装置３０が配置されている。４つの光走査装置４の下方には、記録紙Ｐを貯留する用紙貯留部６が配置され、用紙貯留部６の側方には、手差し給紙部７が配置されている。転写ベルト５の側方上部には、記録紙Ｐに転写形成された画像に定着処理を施す定着部８が配置されている。符号９は、ケーシング２上部に配置され、定着部８で定着処理が施された記録紙Ｐを排出する用紙排出部である。

画像形成部３は、転写ベルト５に沿って一列に配置された４つの画像形成ユニット１０ａ〜１０ｄを備えている。画像形成ユニット１０ａはブラックのトナー像を形成し、画像形成ユニット１０ｂはイエローのトナー像を形成し、画像形成ユニット１０ｃはマゼンタのトナー像を形成し、画像形成ユニット１０ｄはシアンのトナー像を形成する。各画像形成ユニット１０ａ〜１０ｄは、像担持体としての感光体ドラム１１を有している。各感光体ドラム１１の直下には、帯電器１２が配置され、各感光体ドラム１１の一側方には、現像装置１３が配置され、各感光体ドラム１１の直上には、一次転写ローラー１４が配置され、各感光体ドラム１１の他側方には、感光体ドラム１１の周面をクリーニングするクリーニング部（以下、クリーニング装置という）１５が配置されている。

上記各感光体ドラム１１は帯電器１２によって周面が一様に帯電され、当該帯電後の感光体ドラム１１の周面に対して、上記コンピューター等から入力された画像データに基づく各色に対応したレーザー光が光走査装置４から照射され、各感光体ドラム１１の周面に静電潜像が形成される。かかる静電潜像に現像装置１３から現像剤であるトナーが供給されて、各感光体ドラム１１の周面に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が形成される。これらトナー像は、一次転写ローラー１４に印加された転写バイアスにより転写ベルト５にそれぞれ重ねて転写される。

符号１６は、定着部８の下方に転写ベルト５と当接した状態で配置された二次転写ローラーであり、用紙貯留部６又は手差し給紙部７から用紙搬送路１７を搬送される記録紙Ｐを二次転写ローラー１６と転写ベルト５とで挟持し、二次転写ローラー１６に印加された転写バイアスにより転写ベルト５上のトナー像を記録紙Ｐに転写するようにしている。

定着部８は、加熱ローラー１８と加圧ローラー１９とを備え、これら加熱ローラー１８と加圧ローラー１９とにより記録紙Ｐを挟持して加熱加圧し、記録紙Ｐに転写されたトナー像を記録紙Ｐに定着させるようにしている。定着処理後の記録紙Ｐは、用紙排出部９に排出される。符号２０は、両面印刷時に定着部８から排出された記録紙Ｐを反転させるための反転搬送路である。

図２は、光走査装置４の内部構成の一例を示す概略図である。４つの光走査装置４の構成は同様であり、各光走査装置４は、コントローラー１００に電気的に接続されている。光走査装置４は、光源４１、コリメータレンズ４２、シリンドリカルレンズ４３、ポリゴンミラー（回転多面鏡）４４、ｆθレンズ４５、ポリゴンモーター４６、ビームディテクトセンサー（以下、ＢＤ(Beam Detect)センサー４７という）を備えている。

光源４１は、電流信号を光に変換するレーザーダイオード（ＬＤ）等の発光素子を有している。光源４１（レーザーダイオード）を駆動するための駆動電流は、コントローラー１００より供給される。光源４１は、コントローラー１００より供給される駆動電流に応じた光量の光を出射する。光源４１から出射される光（例えばレーザー光）は、コリメータレンズ４２により平行光に変換される。この平行光は、不図示の反射ミラーによってポリゴンミラー４４に向けて反射され、ポリゴンモーター４６の駆動により回転しているポリゴンミラー４４に入射する。

ポリゴンミラー４４は、周面に複数の反射面を有する多角形状（本実施形態では八角形状）に形成されている。ポリゴンミラー４４は、ポリゴンモーター４６により回転駆動されることによって、光源４１から出射される光を各反射面で反射させる。そうして、ポリゴンミラー４４は、光源４１から出射される光を偏向すると共に感光体ドラム１１の軸心方向（主走査方向であって、図２の上下方向）に走査させる。

ｆθレンズ４５は、ポリゴンミラー４４と感光体ドラム１１との間に配置される光学系の一部を構成している。ｆθレンズ４５は、ポリゴンミラー４４により反射された光を等速変換して感光体ドラム１１の周面に結像させる。これにより、感光体ドラム１１の周面の電荷が除去されて、感光体ドラム１１の周面に静電潜像が形成される。

ＢＤセンサー４７は、例えばフォトダイオードを用いて構成されている。ＢＤセンサーは、画像形成のための光線走査（つまり、画像の書出し動作）の開始タイミングを調整するために用いられる。すなわち、図２の時計回り方向（矢印の方向）に回転するポリゴンミラー４４によって反射された光がｆθレンズ４５を透過してＢＤセンサー４７に入射する。そして、この入射光の光量が予め設定したＢＤセンサー４７の閾値を上回っているとＢＤセンサー４７から同期検知信号が出力される。ＢＤセンサー４７から出力された同期
検知信号は、コントローラー１００に入力されて光源４１による画像の書出しタイミングの調整に用いられる。

図３は、光源制御系の構成の一例を示すブロック図である。コントローラー１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有するマイクロコンピューターにより構成されている。コントローラー１００は、各画像形成ユニット１０ａ〜１０ｄのＢＤセンサー４７や操作パネル４８からの信号等を基に、各画像形成ユニット１０ａ〜１０ｄの光源４１の作動制御を行う。

コントローラー１００は、操作パネル４８にインターフェース回路を介して接続されている。操作パネル４８は、液晶型のタッチパネルやプッシュボタン等の操作部を有している。ユーザーは、この操作部を操作することで印字速度や解像度等の印刷条件を設定可能になっている。操作パネル４８は、ユーザーにより設定された印刷条件をコントローラー１００へ送信する。

コントローラー１００は、操作パネル４８より受信した印刷条件を基に、光の目標走査速度を算出し、該算出した目標走査速度に応じて各画像形成ユニット１０ａ〜１０ｄの光源４１の光量を変更する。各画像形成ユニット１０ａ〜１０ｄの光源４１の光量変更制御の内容は同様である。

図４は、コントローラー１００により実行される光量変更制御の内容を示すフローチャートである。

最初のステップＳ１では、操作パネル４８から出力された印刷条件（例えば印字速度及び解像度）を読み込む。

ステップＳ２では、ステップＳ１で読み込んだ印字速度及び解像度を基に、光の目標走査速度を算出する。この目標走査速度は、ステップＳ１で読み込んだ印刷速度及び解像度が高いほど速くなるように算出される。

ステップＳ３では、光走査装置４による光の走査速度が上記目標走査速度になるようにポリゴンモーター４６の回転速度を制御する。

ステップＳ４では、光源４１より光の出射を開始するとともに、光源４１の光量を予め設定した設定値Ｑに制御する。

ステップＳ５では、ＢＤセンサー４７からの同期検知信号を検出したか否かを判定し、この判定がＮＯである場合にはリターンする一方、ＹＥＳである場合にはステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、コントローラー１００のＲＯＭ内に予め記憶しておいた基準光量プロフィール（図５参照）を呼び出す。基準光量プロフィールは、光の走査速度が基準速度である場合の光源４１の光量を露光位置の関数としてグラフ化したものである。グラフの縦軸は光源の光量を表し、グラフの横軸は光の主走査方向の位置を表している。この基準光量プロフィールでは、主走査方向の両端部（画像データの書込み開始側の端部及び書込み終了側の端部）における光量が中央部における光量よりも高くなっている。これにより、ｆθレンズ４５に入射する光の入射角度が主走査方向の位置により異なることで生じる感光体ドラム１１表面の露光ムラを抑制している。

ステップＳ７では、ステップＳ６で読み込んだ基準光量プロフィールを、ステップＳ２
で算出した光の目標走査速度に応じて縦軸方向にオフセットして目標光量プロフィールを生成する。このオフセット量は、上記基準速度と目標走査速度との差の絶対値が大きいほど大きい。基準光量プロフィールをオフセットさせる向きは、目標走査速度が基準速度よりも高い場合にはプラス側とされ、目標速度が基準速度よりも低い場合にはマイナス側とされる。

ステップＳ８では、ステップＳ５にて同期検知信号を受信した時から所定時間が経過したか否かを判定し、この判定がＹＥＳである場合にはステップＳ９に進み、ＮＯである場合には本ステップＳ８を再度実行する。

ステップＳ９では、ステップＳ７で求めた目標光量プロフィールにしたがって光源４１の光量を制御しつつ、感光体ドラム１１への画像データの書き込みを実行する。そして、画像データの書き込みが終了した後にリターンする。

図６は、コントローラー１００により上記光量変更制御を実行した場合の光量変化を模式的に示したグラフである。

グラフの太実線は、光の目標走査速度が上記基準速度である場合を示し、グラフの太破線は光の目標走査速度が上記基準速度よりも高い場合を示し、グラフの太二点鎖線は光の目標走査速度が上記基準速度よりも低い場合を示している。

グラフの領域Ａは、光源４１より光の出射を開始してからＢＤセンサー４７により当該光が検知されて同期検知信号が出力される時（ステップＳ４の実行開始時からステップＳ５でＹＥＳと判定される時）までの期間に対応する領域である。領域Ｂは、光源４１から出射された光によって感光体ドラム１１への画像データの書き込みが実行される期間（ステップＳ９の実行開始時から終了時までの期間）に対応する領域である。領域Ｃは、ＢＤセンサー４７より同期検知信号が出力されてから感光体ドラム１１への画像データの書き込みが開始されるまでの期間（ステップＳ５でＹＥＳと判定された時からステップＳ９の実行開始時までの期間）に対応する領域である。以下では、領域Ａを「同期検知領域」と称し、領域Ｂを「画像書き込み領域」と称し、領域Ｃを「遷移領域」と称する。

このグラフからも分かるように、画像書き込み領域Ｂでは、ステップＳ２で算出した光の目標走査速度に応じて光量プロフィールをプラス側又はマイナス側にオフセットするようにしている。したがって、感光体ドラム１１の表面における光の走査速度の高低に拘わらず、感光体ドラム１１の表面に一定量の光を照射することができる。したがって、感光体ドラム１１の表面における露光ムラを防止することができる。延いては、印字速度や解像度によって印刷画像の濃度がばらつくのを防止することができる。

一方、同期検知領域Ａでは、光の目標走査速度に拘わらず光量が一定（光の走査速度の変化に伴う光量の変更量が０）とされている。したがって、例えば、図８の従来例に示すように、同期検知領域Ａ及び画像書き込み領域Ｂにおいて同じ量だけ光量をオフセットさせた場合に比べて、ＢＤセンサー４７に入射する光の光量のばらつきを抑制すことができる。よって、ＢＤセンサー４７による光の検知精度を向上させることができる。延いては、各画像形成ユニット１０ａ〜１０ｄにおける画像データの書き込み開始タイミングを精度良く制御して、印刷画像中に生じる色ずれ等の画像不良を抑制することができる。

《実施形態２》
図７は、実施形態２を示す図６相当図である。この実施形態は、同期検知領域Ａにおける光量変更制御の内容を上記実施形態１と異ならせたものである。

すなわち、本実施形態では、同期検知領域Ａにおいて、光の目標走査速度が基準速度である場合の光量を基準として、光源４１の光量を光の目標走査速度に応じてプラス側又はマイナス側にオフセットさせるようにしている。但し、このオフセット量は、画像書き込み領域Ｂにおける光量のオフセット量（変更量）よりも小さい。図７のグラフの例で説明すると、目標走査速度が基準速度よりも高い場合（図７の太破線の場合）には、画像書き込み領域Ｂ及び同期検知領域Ａにおいてそれぞれ、光源４１の光量を基準値（太実線）に対してＫ１及びｋ１ずつプラス側にオフセットされており、ｋ１＜Ｋ１の関係を満たしている。また、目標走査速度が基準値よりも低い場合（図７の太二点鎖線の場合）には、画像書き込み領域Ｂ及び同期検知領域Ａにおいてそれぞれ、光源４１の光量を基準値（太実線）に対してＫ２及びｋ２ずつマイナス側にオフセットされており、ｋ２＜Ｋ２の関係を満たしている。同期検知領域Ａ及び画像書き込み領域Ｂにおけるオフセット量の比率Ｒは一定とされている。すなわち、図７の例では、Ｒ＝ｋ１／Ｋ１＝ｋ２／Ｋ２である。

本実施形態によれば、実施形態１のように同期検知領域Ａにおける光源４１の光量を光の走査速度に拘わらず一定にした場合に比べて、遷移領域Ｃにおける光源４１の光量変化量を低減することができる。よって、画像形成時間の短縮を図りつつ、ＢＤセンサー４７に入射する光の光量のばらつきを抑制してＢＤセンサー４７による同期検知精度を向上させることができる。

ここで、上記比率Ｒが低すぎると、遷移領域Ｃにおける光量の変化量が大きくなるので遷移領域Ｃの所要時間が長くなり、画像形成速度が低下してしまう。一方、上記比率Ｒが高過ぎると、ＢＤセンサー４７に入射する光の光量のばらつきが大きくなり、ＢＤセンサー４７による同期検知精度が低下してしまう。したがって、両者のバランスを考慮して、上記比率Ｒは例えば１／４以上１／３以下であることが好ましい。

《他の実施形態》
上記各実施形態では、光走査装置４を搭載する画像形成装置１の一例としてタンデム型の画像形成装置を例に挙げて説明したが、これに限ったものではない。すなわち、画像形成装置１は、光走査装置４を一つだけ搭載したモノクロタイプの画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置１は、プリンターに限ったものではなく、例えば、複写機、ファクシミリ、又は複合機（ＭＦＰ）等であってもよい。

以上説明したように、本発明は、光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置について有用である。

Ａ 同期検知領域
Ｂ 画像書き込み領域
１ 画像形成装置
４ 光走査装置
１１ 感光体ドラム
３０ 中間転写装置
４１ 光源
４４ ポリゴンミラー（偏向器）
４７ ＢＤセンサー（同期検知センサー）
１００ コントローラー（光量変更部、走査制御部）

Claims (4)

1. 光を出射する光源と、該光源から出射される光を偏向して感光体ドラムの表面にて走査させる偏向器と、該偏向器で偏向された光の走査経路の所定位置に設けられ、上記感光体ドラムへの画像データの書き込み開始タイミングの基準信号を出力する同期検知センサーと、印刷条件に応じて上記偏向器による光の走査速度を制御する走査制御部と、上記偏向器による光の走査速度が高いほど上記光源の光量が高くなるように当該光源の光量を変更する光量変更部と、を備え、
   上記光の走査経路は、上記同期検知センサーにより走査光を検知するための同期検知領域と、走査光により上記感光体ドラムへの画像データの書き込みを実行する画像書き込み領域とを含み、
   上記光量変更部は、上記同期検知領域においては上記画像書き込み領域に比べて、上記光量の変更量を小さくするように構成されている、光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   上記光量変更部は、上記画像書き込み領域においては、上記偏向器による光の走査速度が高いほど上記光源の光量が高くなるように上記光源の光量を変更する一方、上記同期検知領域において上記偏向器による光の走査速度に拘わらず上記光源の光量を変更しないように構成されている、光走査装置。
3. 請求項１記載の光走査装置において、
   上記光量変更部は、上記画像書き込み領域及び上記同期検知領域の双方において、上記偏向器による光の走査速度が高いほど上記光源の光量が高くなるように上記光源の光量を変更するように構成されている、光走査装置。
4. 請求項１に記載の光走査装置を備えた画像形成装置。
   
   

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