光走査装置及び画像形成装置
【課題】同期信号を検出するための光ビームを点灯する際に、静電潜像を形成する感光体への露光を回避し、感光体劣化を防止する。
【解決手段】光ビーム発生手段と、光ビーム発生手段で発生された光ビームを走査偏向するポリゴンミラー１０５と、前記ポリゴンミラー１０５の基準位置を検出する磁力検出センサ１２６と、前記光ビームを走査経路上の感光体露光範囲外の位置で検出する同期センサ１１２と、前記磁力検出センサ１２６で検出されるポリゴンミラー１０５の基準位置に基づき、前記同期センサ１１２で検出される同期検出用光ビームの発生タイミングを制御する光走査装置コントローラ１３４と、を有、光走査装置コントローラ１３４は、前記同期検出用光ビームで前記感光体を露光しないよう前記発生タイミングを制御する。
【解決手段】光ビーム発生手段と、光ビーム発生手段で発生された光ビームを走査偏向するポリゴンミラー１０５と、前記ポリゴンミラー１０５の基準位置を検出する磁力検出センサ１２６と、前記光ビームを走査経路上の感光体露光範囲外の位置で検出する同期センサ１１２と、前記磁力検出センサ１２６で検出されるポリゴンミラー１０５の基準位置に基づき、前記同期センサ１１２で検出される同期検出用光ビームの発生タイミングを制御する光走査装置コントローラ１３４と、を有、光走査装置コントローラ１３４は、前記同期検出用光ビームで前記感光体を露光しないよう前記発生タイミングを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光走査装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、ファックス装置、デジタル複合機などで用いられる電子写真画像形成装置では、光偏向器として、例えば回転多面鏡であるポリゴンミラーを用いた光走査装置が露光装置として広く使用されている。
この光走査装置では、主走査方向の露光基準位置を検出するため、回転多面鏡により走査偏向された光ビームを、走査経路上の所定位置で検出する光ビーム検出手段を備えたものが知られている。
【０００３】
この光走査装置では、受光センサなどのセンシングデバイスを光ビームの走査系路上に配置する一方、光ビームを、受光センサを走査する直前に点灯させることで主走査方向の露光基準位置を示す水平同期信号を検出している。このため、光偏向器の回転角度を検出して、光ビームの走査タイミングとポリゴンモータなどの光偏向器の回転位相を同期させる必要がある。
【０００４】
ところが、光ビームを消灯状態から点灯状態へ移行した最初のシーケンスでは、光偏向器の回転角度が分からないため、最大で光偏向器の一走査分以上の期間光ビームを点灯させる必要がある。光ビームを光偏向器の一走査分以上点灯させると、今度は静電潜像を形成する感光体にも露光してしまうという問題がある。
また、近年では光ビームを出射する光源の特性を検出するために、光源を点灯状態へ移行した際に、所定時間点灯する処理を持つ光源ドライバが存在している。この光源ドライバを用いた場合には、光源特性検出のための点灯によっても静電潜像を形成する感光体に露光してしまうという問題もある。
【０００５】
この問題に対し、特許文献１には、ポリゴンミラーを用いた光走査装置において、光ビームが所定走査位置を通過したことを低コストで検出することを目的に、水平同期信号を生成するための光ビームを検出するセンサを用いず、ポリゴンミラーに、ポリゴンミラーが所定の回転位置に達した時に出力信号を発生する検知信号発生手段を設け、光源制御回路が検知信号発生手段からの出力信号に基づいて水平同期信号を生成することが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ポリゴンミラーの回転角を正確に制御し、画像書込開始位置を高精度に制御する目的で、水平同期信号を検出するための受光センサの角度をポリゴンミラー毎に対応して記憶することが開示されている。この構成では、ポリゴンモータへの駆動信号は正弦波をＰＷＭ変換させて供給しており、半導体レーザから射出された光ビームが受光センサで検知された時の駆動信号に対応する正弦波角度を、ポリゴンミラーの面毎に対応して記憶している。また、その調整工程では、受光センサを設けてポリゴンミラー面毎の角度を記憶するが、印字工程では受光センサを外し、ポリゴンミラー面毎に記憶した角度に基づき水平同期信号を生成する構成が開示されている。
【０００７】
特許文献１に記載された光走査装置は、以下で説明する本発明とは、ポリゴンモータからの所定回転位置に達した時の信号を利用して水平同期信号を生成する制御を行う点では類似している。しかし、この光走査装置では、ポリゴンミラーの所定の回転位置を検出する検知信号発生手段をポリゴンミラー自体に設け、水平同期信号を生成するための光ビームを検出するセンサを用いていないために、機械内の環境変化があったときにそれを反映することができず、したがって、前記環境変化に伴い画像書込開始位置が変動する虞がある。
また、特許文献２に記載された画像形成装置は、機械内の環境変化に対する影響を考慮し、温度と熱膨張による受光センサの位置変化を記憶する記憶部を追加しているが、位置変化に影響する環境パラメータが複数になることで記憶部が増大化し、環境パラメータを検出するための温度測定手段や湿度測定手段などの測定手段を追加する必要があるため、光走査装置システムとしてコストアップを招く問題が発生する。
【０００８】
さらに、光ビームを点灯させて受光センサに入射する光ビームにより水平同期信号を検出する従来からの手法では、光ビームを消灯状態から点灯状態へ切り替えた最初のシーケンスにより、光ビームの点灯タイミングとポリゴンミラーの回転角度が同期していないことによる不要発光により、光ビームが感光体に露光してしまう問題は解消できていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みなされたものであり、同期信号を検出するための光ビームを点灯する際に、静電潜像を形成する感光体への露光を回避し、感光体劣化を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、光ビーム発生手段と、光ビーム発生手段で発生された光ビームを走査偏向する光偏向手段と、前記光偏向手段の基準位置を検出する位置検出手段と、前記光ビームを走査経路上の感光体露光範囲外の位置で検出する光ビーム検出手段と、前記位置検出手段で検出される光偏向手段の基準位置に基づき、前記光ビーム検出手段で検出される同期検出用光ビームの発生タイミングを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記同期検出用光ビームで前記感光体を露光しないよう前記発生タイミングを制御する光走査装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、同期検出用光ビームを点灯するタイミングを、光偏向器の基準位置の検出に基づいて制御するため、同期検出用光ビームの点灯による静電潜像を形成する感光体への露光を回避し、感光体劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の光走査装置の構成について説明する図である。
【図２】第１の実施形態の光偏向器であるポリゴンミラーの構成について説明する図である。
【図３】第１の実施形態のポリゴンミラーの磁力検出用マグネットの構成について説明する図である。
【図４】従来の光走査装置の制御ブロック構成について説明する図である。
【図５】第１の実施形態の光走査装置の制御ブロック構成について説明する図である。
【図６】第１の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図７】従来の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図８】第１の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図９】第１の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時の制御手順を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態のポリゴンミラーの磁力検出用マグネットの構成について説明する図である。
【図１１】第２の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図１２】第２の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図１３】第２の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時の制御手順を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施形態のポリゴンミラーの磁力検出用マグネットの構成について説明する図である。
【図１５】第３の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図１６】第３の実施形態のポリゴンミラーを搭載した光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートである。
【図１７】第３の実施形態の光走査装置の制御ブロックについて説明する図である。
【図１８】本発明の第１〜第３の実施形態の光走査装置を搭載する画像形成装置の構成について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の光走査装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
ポリゴンミラーなどの光偏向器により光を偏向する光走査装置では、水平同期信号を検出するには受光センサを走査する際に光ビームを点灯させる必要がある。そこで、本実施形態に係る光走査装置では、光偏向器であるポリゴンミラーが所定の回転位置に達した時に発生する偏向走査位置信号（後述のFG信号など）に基づいて、水平同期信号を検出するための光ビーム点灯タイミングを制御するものである。以下、本実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態の光走査装置の構成について説明する図である。
図１の光走査装置は、光源１０１、カップリングレンズ１０２、アパーチャ１０３、シリンドリカルレンズ１０４、ポリゴンミラー１０５、レンズ１０６、１０７、ミラー１０８、感光媒体としての感光体１０９、同期ミラー１１０、同期レンズ１１１、同期センサ１１２を有する。光源１０１は、光走査のための光ビームを発する半導体レーザ素子であり、図示しない駆動部により画像データに応じて駆動される。カップリングレンズ１０２は、光源１０１が発した光ビームを光学系に適応させるためのレンズである。アパーチャ１０３は、カップリングレンズ１０２からの光ビームを所定の形状にするための絞り部材である。
シリンドリカルレンズ１０４は、アパーチャ１０３から入射された光ビームを副走査方向に集光するレンズである。
【００１５】
ポリゴンミラー１０５は、シリンドリカルレンズ１０４から入射した光を偏向反射面において反射する。レンズ１０６、１０７は、ポリゴンミラー１０５からの光ビームを感光体１０９上に結像させる。ミラー１０８は、レンズ１０６、１０７からの光ビームの光路を折り曲げ、その光ビームを感光体１０９に導く。感光体１０９は、図示しない帯電装置により一様に帯電された後に、ミラー１０８からの光ビームにより走査されて静電潜像が形成される。
【００１６】
同期ミラー１１０、及び同期レンズ１１１は、レンズ１０６からの光ビームを同期センサ１１２に集光する。同期センサ１１２は、フォトダイオードなどの光検出素子であり、同期レンズ１１１からの光ビームを検出して、水平同期信号即ち同期検出信号を発生する。
【００１７】
半導体レーザ素子である光源１０１が放射する光ビームは、発散性の光束であり、カップリングレンズ１０２によって以後の光学系にカップリングされる。カップリングされた光ビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じたものであり、弱い発散性の光束や弱い集光性の光束であってもよいし、平行光束であってもよい。
カップリングレンズ１０２を通過した光ビームは、アパーチャ１０３の開口部を通過する際に、光束周辺部の光強度の小さい部分が遮断、即ちビーム整形されて、線形結像光学系であるシリンドリカルレンズ１０４に入射する。
【００１８】
シリンドリカルレンズ１０４は、略かまぼこ型をなしており、光を屈折させないパワーのない方向を主走査方向に向け、副走査方向には光を集光させるパワーを持ち、入射してくる光ビームを副走査方向に集光させ、光偏向器であるポリゴンミラー１０５の偏向反射面近傍に集光する。
【００１９】
ポリゴンミラー１０５の偏向反射面によって反射された光ビームは、ポリゴンミラー１０５の等速回転に伴い、等角速度的に偏向されつつ、走査光学系をなす２枚のレンズ１０６、１０７を通過し、ミラー１０８によって光路が折り曲げられ、被走査面をなす光導電性の感光体１０９の感光面である表面に光スポットとして集光し走査する。これによって、感光体１０９上には静電潜像が形成される。
なお、光ビームは、走査に先立って同期ミラー１１０に入射して反射され、同期レンズ１１１によって受光素子である同期センサ１１２に集光される。感光体１０９に対する上記光ビームによる光書き込みのタイミングは、同期センサ１１２の出力信号に基づいて後述する制御部である光走査装置コントローラにより決定される。
【００２０】
図２は、第１の実施形態の光偏向器であるポリゴンミラー１０５の構成について説明する図である。
図２はポリゴンミラーの側面図である。ポリゴンミラー１０５は回転軸１０５ａに対し回転体であるポリゴンミラー本体１０５ｂが取り付けられている。ポリゴンミラー１０５の回転軸１０５ａには、駆動用マグネット、及び磁力検出用マグネット１０５ｃ（図３）が取り付けられている。他方、モータの台座１２０の上面には、コイルユニット１２４とモータ制御ユニット部１２２を備えた駆動制御回路基板１２２ａが備えられている。
【００２１】
モータ制御ユニット部１２２は、モータドライバ１３２（図４）を中心とした制御回路で構成され、コイルユニット１２４には駆動用マグネットに対向するように、３相の駆動用コイル１２４ａが設置されている。コイルユニット１２４の近傍には、ポリゴンミラー１０５側の磁力検出用マグネット１０５ｃ（図３）の磁力を検出するために、磁力検出用マグネット１０５ｃと対向する位置にホール素子などの磁力検出センサ１２６が配置されている。
【００２２】
図３は、第１の実施形態のポリゴンミラー１０５の磁力検出用マグネット１０５ｃの構成について説明する図である。
図３に示すように、磁力検出用マグネット１０５ｃはＮ極とＳ極とがそれぞれ６極ずつ交互に配置するように着磁されており、磁力検出用マグネット１０５ｃが磁力検出センサ（ホール素子）１２６の上方に位置するように、ポリゴンミラー１０５が駆動制御回路基板１２２ａに対し位置決めされている。
ポリゴンミラー１０５を回転させる際、３相の駆動用コイル１２４ａにそれぞれ位相をずらした交流電流を供給することによって、駆動用マグネットと駆動用コイル１２４ａの間に反発力と吸引力を発生させ、所定の回転速度でポリゴンミラー１０５を回転させる。ポリゴンミラー１０５の回転により、磁力検出用マグネット１０５ｃも回転する。
【００２３】
磁力検出用マグネット１０５ｃが回転することにより、磁力検出センサ（ホール素子）１２６は、磁力検出用マグネット１０５ｃの磁力線の変化で出力電圧を発生する。ここで、磁力検出センサ１２６からの出力電圧は、ポリゴンミラー１０５の回転速度、即ち磁力検出用マグネット１０５ｃの回転速度に比例した周波数の交流信号である。モータドライバ１３２（図４）は、この交流信号に基づいてポリゴンミラー１０５の回転速度を検出し、狙いの回転速度になるよう制御する。
【００２４】
図３のポリゴンミラー１０５では、磁力検出用マグネット１０５ｃが１２極で構成されているため、ポリゴンミラー１回転当たり磁力検出センサ１２６からは６周期の交流信号が発生する。また、ポリゴンミラー１０５の面数は６面であるので、ポリゴンミラー１回転当たり同期センサ１１２からの同期検出信号は６回検出される。
本実施形態では、ポリゴンミラー１０５の回転速度を検出する磁力検出用マグネット１０５ｃの極数は１２極、ポリゴンミラー１０５の面数が６面であり、極数がミラー面数の２倍である。
【００２５】
図４は、従来の光走査装置の制御ブロックの構成について説明する図である。
図４の光走査装置の制御ブロックは、レーザドライバ１３０、モータドライバ１３２、光走査装置コントローラ１３４の制御ブロックを有する。また、この光走査装置は、光源１０１、ポリゴンモータ（図示せず）、磁力検出センサ１２６、同期ミラー１１０、同期センサ１１２を有している。
【００２６】
光走査装置コントローラ１３４は、光源１０１やポリゴンモータなどの光走査装置を構成する電子部品の全体制御を担う制御部である。光走査装置コントローラ１３４は、レーザドライバ１３０とモータドライバ１３２、及び同期センサ１１２と接続されている。レーザドライバ１３０に対しては、図示しないコントローラや画像処理部からの画像データや光走査装置のタイミングに基づき光源１０１への点灯データ信号を出力し、レーザドライバ１３０からの信号に基づき光源１０１の故障やエラー状態を検出する。
また、光走査装置コントローラ１３４は、図示しない画像形成装置の全体制御を行うＣＰＵなどで構成されるエンジン制御部からの作像指令に基づき、モータドライバ１３２に対してポリゴンモータの起動及び停止命令を出力し、他方、ポリゴンモータのモータドライバ１３２から出力する信号に基づき、ポリゴンモータの回転状態や故障、エラー情報を検出する。
【００２７】
レーザドライバ１３０は光源１０１と接続され、光走査装置コントローラ１３４からの点灯信号に基づき光源１０１への点灯信号を出力する。光源１０１はレーザドライバ１３０からの点灯信号に基づいて光ビームを出射する。光源１０１から出射した光ビームは、ポリゴンモータの回転体であるポリゴンミラー１０５に入射し、ポリゴンミラー１０５により反射される。反射された光ビームはポリゴンミラー１０５の回転に合わせて走査し、図２のレンズ１０２、１０４、１０６、１０７、ミラー１０８などを透過、反射し、感光体１０９上に結像される。
【００２８】
走査する光ビームの一部は、感光体１０９に結像する領域外に設けられた同期ミラー１１０により感光体１０９とは異なる方向に反射される。同期ミラー１１０により反射された光ビームは、同期レンズ１１１を通過し同期センサ１１２に集光される。同期センサ１１２に実装されたフォトダイオードなどの光検出素子は、同期レンズ１１１からの光ビームを検出し同期検出信号を発生する。即ち、ポリゴンミラー１０５により所定タイミングで走査した光ビームのみを検出し同期検出信号を発生する。
【００２９】
同期センサ１１２で発生した同期検出信号は、光走査装置コントローラ１３４へ出力される。光走査装置コントローラ１３４では、同期センサ１１２からの同期検出信号を走査基準タイミング信号として検出し、ポリゴンミラー１０５が主走査方向に走査する基準信号として使用する。即ち、同期検出信号に基づき、レーザドライバ１３０への光源１０１の点灯データを出力するタイミングを制御し、ポリゴンミラー１０５の回転と光源１０１の点灯データのタイミングを同期化させている。
【００３０】
図５は、第１の実施形態の光走査装置の制御ブロックの構成について説明する図である。
図５に示す光走査装置の制御ブロックは、従来の制御ブロックを示す図４と比較して、ポリゴンモータの磁力検出センサ１２６からの磁力検出信号をモータドライバ１３２だけでなく光走査装置コントローラ１３４へも出力している点で異なっている。
磁力検出センサ１２６は既に述べたようにホール素子などで構成され、ポリゴンミラー１０５側に配置された磁力検出用マグネット１０５ｃの磁力を検出する。モータドライバ１３２は、磁力検出センサ１２６で検出された磁力検出信号によりポリゴンミラー１０５の回転速度を検出し、狙いの回転速度になるよう制御する。
【００３１】
これに加え、本実施形態では、光走査装置コントローラ１３４は、磁力検出センサ１２６から検出された磁力検出信号によりポリゴンミラー１０５の基準位置である例えばその回転位置を検出する。即ち、ポリゴンミラー１０５の基準となる回転角度位置（回転位相）を検出する。ポリゴンミラー１０５の回転位相を検出することで、光走査装置コントローラ１３４は、レーザドライバ１３０へ出力する光源１０１の点灯データのタイミングを制御する。その制御方法については後述する。
【００３２】
図６は、第１の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。
図６のタイミングチャートは、磁力検出センサ１２６からの出力信号（HALL信号という）をコンパレート処理した信号（FG信号という）、同期センサ１１２からの出力信号（同期検出信号；BD信号という）、同期センサ１１２へ入射するための光源点灯信号（BD_DATA信号という）、光源１０１への画像データ信号（VIDEO_DATA信号という）、光源１０１への点灯データ信号（LD_DATA信号という）で構成されている。
ホール素子などで構成される磁力検出センサ１２６からの出力信号即ちHALL信号は、ポリゴンミラー１０５に取り付けられた磁力検出用マグネット１０５ｃからの磁力がポリゴンミラー１０５の回転に合わせて変化することに伴い変化する。即ち、磁力検出用マグネット１０５ｃはＳ極とＮ極を互いに隣り合うように配置されているため、HALL信号は交流信号として出力される。
【００３３】
HALL信号は、光走査装置コントローラ１３４のコンパレート回路（図示せず）を通してFG信号（コンパレート処理した信号）として生成される。
なお、HALL信号からFG信号へのコンパレート処理は、光走査装置コントローラ１３４ではなく、モータドライバ１３２にて処理されてもよい。ポリゴンミラー１０５の回転速度を制御するためにモータドライバ１３２でもHALL信号をコンパレート処理したFG信号を要する場合がある。その場合はコンパレート処理回路は共有されるために、モータドライバ１３２にて処理されたFG信号をモータドライバ１３２から光走査装置コントローラ１３４へ出力する構成も考えられる。その構成の場合は、磁力検出センサ１２６から光走査装置コントローラ１３４への結線がなくなるので、図５の制御ブロックは、図４の制御ブロックと同一になる。
【００３４】
図３で示した構成、即ち、磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が１２極、ポリゴンミラー１０５のミラー面数が６面のポリゴンモータを使用した構成では、同期センサ１１２から出力されるBD信号（同期検出信号）と、FG信号は位相はずれるが周期は一致している。即ち、BD信号とFG信号は、ポリゴンミラー面に対する磁力検出用マグネット１０５ｃの着磁位置のずれの分だけ位相がずれる。周期はポリゴンミラー１０５の１回転中に、ミラー面は６面でBD信号については６発検出し、FG信号は１２極を検出するが、１２回のＳ極とＮ極を検出するので６周期となり、周期は一致する。
【００３５】
BD信号を検出するためには、同期センサ１１２に対し光ビームが走査するタイミングで光源１０１を点灯させる必要がある。そこで、光源１０１を点灯させるために、光走査装置コントローラ１３４はBD信号から所定のタイミングを逆カウントし、光ビームが同期センサ１１２を走査する手前（直前）のタイミングでBD_DATA（光源点灯データ）信号をアクティブにさせる。BD_DATA信号をアクティブにさせることで、レーザドライバ１３０では光源１０１を点灯させ、光源１０１からの光ビームが同期センサ１１２に入射することでBD信号を検出することができる。
BD信号が光走査装置コントローラ１３４へ入力されると、光走査装置コントローラ１３４ではBD_DATA信号を非アクティブにさせることで、不要な光ビーム発光を防止している。
【００３６】
感光体１０９へ露光する画像データが存在しない場合は、感光体１０９へ露光する必要は無いので、光源１０１への光源点灯信号（データ）はBD信号を検出するためのBD_DATA信号のみである。
これに対し、図示しないコントローラや画像処理部などから感光体１０９へ露光する画像データが供給された場合は、感光体１０９へ露光する画像データをライン単位に処理する。即ち、図中「VIDEO_DATA」として示すように、それぞれBD信号の１周期内で、１ライン目（line1）、２ライン目（line2）・・・の画像データを処理する。
【００３７】
このVIDEO_DATA信号の処理タイミングは、BD信号を検出した後、主走査書き出しタイミング分だけ時間が経過したタイミングで１ライン分のデータを処理する。この主走査書き出しタイミングは、line1、line2、line3・・・で共通な時間で処理される。共通な時間で処理されないと、感光体１０９へ露光する画像データの主走査タイミングがラインごとに異なるため、出力画像の画像データ配列が主走査方向にずれる異常画像を招くことになる。
【００３８】
最終的な光源１０１への点灯データ（LD_DATA）信号は、主走査書き出しタイミングを調整したVIDEO_DATA信号と、BD信号検出用の光源点灯信号（BD_DATA信号）を合わせた信号となる。即ち、感光体１０９へ露光する画像領域に対応したVIDEO_DATA信号と、同期センサ１１２に入射する非画像領域に対応したBD_DATA信号とから成るLD_DATA信号となる。
【００３９】
図７は、従来の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
図７のタイミングチャートは、磁力検出センサ１２６からの出力信号をコンパレート処理した信号（FG信号）と、同期センサ１１２からの出力信号（BD信号）と、光源１０１の強制消灯信号（LDOFF信号）と、同期センサ１１２へ入射するための光源点灯信号（BD_DATA信号）とで構成されている。
【００４０】
レーザダイオードなどを光源１０１として使用する光走査装置では、安全規格上レーザダイオードからの光ビームが固定点を照射し続けることを防ぐため、光源１０１を点灯させる前に必ずポリゴンミラーを起動させ、定常に偏向できていることを保証する必要がある。
そこで、ポリゴンミラーにポリゴンモータなどの回転器を用いた光走査装置では、ポリゴンモータを定常回転させていることを検出してから光源１０１を点灯させる。即ち、ポリゴンモータが回転ロックしたことを通知するロック信号をモータドライバ１３２から光走査装置コントローラ１３４へ出力し、ロック信号に基づいて光源１０１を点灯させている。
【００４１】
従来の光走査装置では、ポリゴンモータのロック信号を検出したことで、光源１０１を点灯させている。即ち、光源１０１を点灯させるためには、強制消灯信号（LDOFF信号）を解除（High→Low）することで、同期検出信号を検出するための光源点灯を開始（BD_DATA信号をアクティブ）している。そのため、LDOFF信号解除タイミングがポリゴンモータのミラー回転位相と同期しておらず、同期センサ１１２に光ビームが入射するポリゴンミラー位置でLDOFF信号を解除した場合、最大でポリゴンミラー１０５の１面分の期間（時間）だけ光源１０１を点灯させる必要がある。
【００４２】
即ち、図７の期間ａの区間がポリゴンミラー１０５の１面分に達する時である。光源１０１を点灯開始し、１発目のBD信号（同期検出信号）を検出すると、BD_DATA信号はネゲートし、光源１０１は消灯する。１発目のBD信号から所定タイミング経過後、図７では期間ｂ経過後、同期センサ１１２に走査する直前にBD_DATA信号をアサートさせ光源１０１を点灯する。BD_DATA信号による点灯により、同期センサ１１２に入射するタイミングで２発目のBD信号を検出する。
【００４３】
ポリゴンモータの定常回転時には、直前のBD信号から期間ｂ経過後にBD_DATA信号をアクティブにさせることで、BD信号を検出できる。この期間ｂは同期センサ１１２に光ビームが入射するタイミングよりも手前であり、しかもそのタイミングは、感光体１０９へ光ビームが露光する有効画像領域の後端部よりも後方である。即ち、主走査後端の無効画像領域において、同期センサ１１２に光ビームが入射可能となるタイミングの手前のタイミングで光源１０１を点灯させる。この同期センサ１１２に光ビームが入射するタイミングの手前のタイミングは、同期センサ１１２の取り付け位置がばらついた場合でも、必ず手前のタイミングになるように、同期センサ１１２の取り付け精度を考慮して光源１０１を点灯させる必要がある。
【００４４】
一方、光源点灯開始時のタイミングは期間ａを有する。光源点灯開始時は２発目の期間ｂのように基準となる直前のBD信号が無いため、１発目の点灯タイミングはポリゴン回転位相とは同期していない。従って、既に述べたように、期間ａは最大ポリゴンミラー１０５の１面分を点灯させてしまい、感光体１０９への露光期間である有効画像領域の期間に点灯させることになり、感光体１０９上に横スジの不要点灯をしてしまう。この感光体１０９への不要点灯は、感光体１０９へダメージを与え劣化を早めることになる。
【００４５】
図８は、第１の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
図８のタイミングチャートは、図７と同様に構成されている。図８と図７との異なる点は、光源点灯開始時の点灯開始信号であるBD_DATA信号のアサートタイミングが異なる。即ち、図７では強制消灯信号（LDOFF信号）が解除されたタイミングでBD_DATA信号がアサートしているが、図８のタイミングチャートでは、LDOFF信号解除後のFG信号のアサートエッジから期間ｃ経過後にBD_DATA信号がアサートしている。これは、１発目のBD信号検出の点灯タイミングをFG信号エッジからタイミング管理（制御）していることを示している。
【００４６】
これにより、１発目のBD信号検出用の点灯により感光体１０９への不要発光を防止することができる。即ち、期間ｄ、図７の期間ｂと同様に期間ｃでBD_DATA信号のアサートタイミングを非画像領域に移動することができる。２発目のBD信号検出用の点灯は、図７と同様１発目のBD信号から期間ｄ経過後にBD_DATA信号をアサートさせる。
このように本実施形態によれば、BD_DATA信号のアサートタイミング、したがってBD信号検出タイミングの取り方を、１発目と２発目以降で変えており、ここでは光走査装置コントローラ１３４がその切り替えを行う。
【００４７】
図９は、第１の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時の制御手順を説明するフローチャートである。
光走査装置コントローラ部１３４に光源１０１を点灯させる要求指示があると、まず光偏向器であるポリゴンモータを起動する（Ｓ１０１）。ポリゴンモータ起動後に、モータドライバ１３２からのモータロック信号を監視し、ポリゴンモータが定常回転したか否かを判断する（Ｓ１０２）。ポリゴンモータが定常回転している場合（Ｓ１０２、ＹＥＳ）、強制消灯状態を解除する（Ｓ１０３）。即ち、LDOFF信号をHigh→Lowへ切り替える。LDOFF信号がLowに切り替わったことで、同期検出用点灯の準備状態へ移行する。
【００４８】
同期検出用点灯の準備状態では、ポリゴンモータのホール素子からの信号をコンパレートした信号、もしくはモータドライバ１３２からのFG信号を監視し、FG信号がアサートしたか否かを判定し（Ｓ１０４）、アサートしていなければ（Ｓ１０４、ＮＯ）、FG信号のアサートエッジが発生するまでウェイト（待機）する。FG信号がアサートしたことを検出したら（Ｓ１０４、ＹＥＳ）、アサートエッジから時間カウントを行い、所定期間ｃが経過したときは（Ｓ１０５、ＹＥＳ）、光源点灯信号であるBD_DATA信号をHighに切り替える、つまり光源を同期検出用に点灯する（Ｓ１０６）。BD_DATA信号をHighに切り替え、同期検出用に光源１０１を点灯させると、ポリゴンミラー１０５の走査に合わせ同期センサ１１２に光ビームが入射し、BD信号を検出することができる。ここで、BD信号を検出すると（Ｓ１０７、ＹＥＳ）、BD_DATA信号をネゲートし、つまり光源を消灯し（Ｓ１０８）１発目のBD信号検出動作を終了する。
【００４９】
このあとは、１発目のBD信号を基準にカウンタ制御を行い、２発目のBD信号検出のためのBD_DATA信号を期間ｂ、または期間ｄ経過後にアサートさせる。
以上の制御フローにより、光源点灯開始時のBD_DATA信号のアサートタイミングとポリゴンミラー１０５のFG信号の立ち上がりエッジのタイミングを同期化することで、光源１０１の点灯タイミングとポリゴンミラー１０５の回転角度を同期化し、感光体１０９への露光を防止することができる。これにより、感光体１０９への不要露光を防止し、感光体１０９を光源１０１の露光による劣化から防止できる。
以下本発明の他の実施形態について説明する。なお、他の実施形態の以下で説明する第１の実施形態と異なる部分以外は、第１の実施形態と共通である。
【００５０】
図１０は、本発明の第２の実施形態のポリゴンミラー１０５の磁力検出用マグネット１０５ｃの構成について説明する図である。
図１０は、本発明の第２の実施形態のポリゴンミラー１０５の磁力検出用マグネット１０５ｃの構成であり、図３とは磁力検出用マグネット１０５ｃの極数とポリゴンミラー１０５の面数が異なる。即ち、図３に示す第１の実施形態では、磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が１２極、ポリゴンミラー１０５の面数が６面であったが、図１０の第２の実施形態では、磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が２極、ポリゴンミラー１０５の面数が４面である。
【００５１】
図１１は、本発明の第２の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。即ち、図１１は、図１０に示した本発明の第２の実施形態のポリゴンミラー１０５を搭載した光走査装置の定常動作時のタイミングチャートである。
第１の実施形態のタイミングチャートの図６とは、HALL信号、FG信号とBD信号の周期が異なっている。
【００５２】
図１０で示した磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が２極、ポリゴンミラー１０５のミラー面数が４面のポリゴンモータを使用した構成では、ポリゴンミラー１０５の１回転中にBD信号は４発検出し、FG信号は２回のＳ極とＮ極を検出するので１周期となる。
【００５３】
図１２は、第２の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
図１２は、図１０で示した第２の実施形態のポリゴンミラー１０５を搭載した光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートである。第１の実施形態のタイミングチャートを示す図８とは、FG信号とBD信号の周期が異なっている。
図１０で示したポリゴンミラー１０５の構成では、ポリゴンミラー１０５の１回転中にBD信号は４発検出し、FG信号は２回のＳ極とＮ極を検出するので１周期となる。１発目のBD信号検出用の光源点灯タイミングを、LDOFF信号解除後のFG信号のアサートエッジから所定期間ｃ経過後にBD_DATA信号をアサートすることにより、１発目のBD信号検出用の光源１０１点灯により感光体１０９への不要発光を防止することができる。
【００５４】
図１３は、第２の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時の制御手順を説明するフローチャートである。即ち、図１３は、図１０で示した第２の実施形態のポリゴンミラー１０５を搭載した光走査装置の光源点灯開始時の制御フローチャートである。
【００５５】
図１０で示したポリゴンミラー１０５の構成では、ポリゴンミラー１０５の１回転中にBD信号は４発検出し、FG信号は２回のＳ極とＮ極を検出するのでこれが１周期となる。このBD信号とFG信号の関係から、BD信号の基準となるFG信号のエッジがアサートエッジだけでなく、ネゲートエッジでもよい。選択したエッジからアサートエッジ又はネゲートエッジに対応する所定時間経過後にBD_DATA信号をアクティブにさせることで、感光体１０９への不要発光による感光体１０９の劣化を防ぐことができる。
【００５６】
即ち、光走査装置コントローラ１３４に光源１０１を点灯させる要求指示があると、まず光偏向器であるポリゴンモータを起動する（Ｓ２０１）。ポリゴンモータ起動後に、モータドライバ１３２からのモータロック信号を監視し、ポリゴンモータが定常回転したか否かを判断する（Ｓ２０２）。ポリゴンモータが定常回転しているときは（Ｓ２０２、ＹＥＳ）、光源強制消灯状態を解除する（Ｓ２０３）。即ち、LDOFF信号をHighからLowへ切り替える。LDOFF信号がLowに切り替わったことで、同期検出用点灯の準備状態へ移行する。
【００５７】
同期検出用点灯の準備状態では、ポリゴンモータのホール素子からの信号（HALL信号）をコンパレートした信号（FG信号）、もしくはモータドライバ１３２からのFG信号を監視し、FG信号がアサート又はネゲートしたか否かを判定し（Ｓ２０４）、アサート又はネゲートしていなければ（Ｓ２０４、ＮＯ）、FG信号のアサートエッジ又はネゲートエッジが発生するまでウェイト（待機）する。FG信号がアサート又はネゲートしたことを検出したら（Ｓ２０４、ＹＥＳ）、アサートエッジ又はネゲートエッジから時間カウントを行い、所定期間ｃが経過したときは（Ｓ２０５、ＹＥＳ）、光源点灯信号であるBD_DATA信号をHighに切り替える、つまり光源を同期検出用に点灯する（Ｓ２０６）。BD_DATA信号をHighに切り替え、同期検出用に光源１０１を点灯させると、ポリゴンミラー１０５の走査に合わせて同期センサ１１２に光ビームが入射し、BD信号を検出することができる。ここで、BD信号を検出すると（Ｓ２０７、ＹＥＳ）、BD_DATA信号をネゲートし、つまり光源を消灯し（Ｓ２０８）１発目のBD信号検出動作を終了する。
【００５８】
図１４は、本発明の第３の実施形態のポリゴンミラー１０５の磁力検出用マグネット１０５ｃの構成について説明する図である。
図１４は、第３の実施形態のポリゴンミラー１０５の構成であり、図３のポリゴンミラー１０５とは磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が異なる。図３に示すポリゴンミラー１０５では、磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が１２極、ポリゴンミラー１０５の面数が６面であった。図１４に示すポリゴンミラー１０５では磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が６極、ポリゴンミラー１０５の面数が６面である。
【００５９】
図１５は、本発明の第３の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。
図１６は、図１４で示した第３の実施形態のポリゴンミラー１０５を搭載した光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートである。第１の実施形態の図８に示すタイミングチャートとは、FG信号とBD信号の周期が異なる。
図１４で示したポリゴンミラー１０５の磁力検出用マグネット１０５ｃの構成では、ポリゴンミラー１０５の１回転中にBD信号は６発検出され、FG信号は６回のＳ極とＮ極を検出するので３周期となる。１発目のBD信号検出用の光源点灯タイミングを、LDOFF信号解除後のFG信号のアサートエッジもしくはネゲートエッジから所定期間ｃ経過後にBD_DATA信号をアサートすることにより、１発目のBD信号検出用の光源点灯により感光体１０９への不要発光を防止することができる。即ち、制御フローは図１３に示したものと同一のフローにて制御することができる。
【００６０】
図１７は、本実施形態の光走査装置の制御ブロックについて説明する図である。
図１７の光走査装置の制御ブロックは、図５の制御ブロックと比較し、光走査装置コントローラ１３４にメモリ１３６が接続している点が異なる。光走査装置コントローラ１３４に接続したメモリ１３６には、光源１０１を点灯開始する際の１発目のBD信号を検出するため、FG信号のエッジ検出からBD_DATA信号をアクティブにするまでの時間を記憶する。
【００６１】
FG信号のエッジ検出からBD_DATA信号をアクティブにするまでの時間は、ポリゴンミラー面に対する磁力検出用マグネット１０５ｃの着磁位置により増減する。磁力検出用マグネット１０５ｃの着磁位置は、ポリゴンミラー１０５の個体差によりばらつくので、ポリゴンモータごとに時間を記憶する必要がある。光走査装置の組立工程において、同期センサ１１２で検出されるBD信号に対する、ポリゴンミラー１０５からのFG信号の位相を計測し、メモリに記憶することにより、光走査装置の光源１０１を点灯する際にメモリ１３６からの位相情報に基づき、FG信号のアサートエッジ、またはネゲートエッジからBD_DATA信号をアクティブにする経過時間を制御する。これにより、ポリゴンモータの個体差によらず、光走査装置から感光体１０９へ露光する不要発光を防止することができる。
【００６２】
図１８は、以上で説明した本発明の第１〜第３の実施形態の光走査装置を搭載する画像形成装置の構成について説明する図である。
画像形成装置は感光体ドラム１０と、帯電ユニット１２と、現像ユニットとしてのトナーカートリッジ１４と、転写ローラ１６と、感光体ドラム１０上のトナーを除去する図示しないクリーナーと、中間転写ベルト２０と、中間転写ローラ２２と、中間転写ベルトクリーニング装置２４と、転写装置２６と、給紙レジストセンサ２８と、定着装置３０と、排紙ローラ３２と、光走査装置４０とから構成されている。
【００６３】
光走査装置４０は、カラー画像形成装置の開始ボタンが押下されると、あるいはプリンタホストからの印刷ジョブ開始信号が有効にされると、タイミング制御した光ビームを感光体ドラム１０上に露光する。この光走査装置では、ポリゴンモータにより多面反射鏡であるポリゴンミラー１０５を回転させ光源からの光ビームを走査させ、感光体ドラム１０の被走査面にそれぞれ光ビームを書き込み、静電潜像を形成する。
その形成された静電潜像は、トナーカートリッジ１４から供給されるトナーにより現像され、感光体ドラム１０上では単色画像が形成され、転写ローラ１６により中間転写ベルト２０上に転写される。なお、中間転写ベルト２０は、中間転写ローラ２２を駆動ローラとして回転駆動することにより転写されたトナー像を所定方向へ搬送する。
【００６４】
一方、この画像形成装置は、ジョブ開始信号が有効にされると、給紙装置から転写紙Ｓを１枚ずつ分離し、給紙搬送させ、給紙レジストセンサ２８で転写紙Ｓが検出されると、その給紙を一旦停止させる。そして、中間転写ベルト２０上のトナー画像の搬送にタイミングを合わせ、レジストローラ２８ａを回転させ、中間転写ベルト２０と転写装置２６との間に転写紙Ｓを送り込む。転写装置２６は、転写紙Ｓへトナー画像を転写し、定着装置３０は、搬送されるトナー画像が転写された転写紙Ｓに熱と圧力を加えて定着させる。定着後、転写紙Ｓは、排紙装置に取り付けられた排紙ローラ３２により排出され、図示しない排紙トレイ上にスタックされる。
【００６５】
以上で説明したように、本実施形態は、光ビームを光偏向器であるポリゴンミラーにより偏向し、静電潜像を形成する感光体を露光する光走査装置であって、ポリゴンミラーが所定の回転位置に達した時に発生する偏向走査位置信号に基づき、水平同期信号を検出するための光ビーム強制点灯タイミングを制御するようにしている。換言すれば、光ビームの水平同期信号検出用点灯タイミングとポリゴンミラーの回転位相を同期させたので、ポリゴンミラーを用いた光走査装置において、ポリゴンモータの回転制御を複雑化させることなく、機械内の環境変化に伴う光走査装置の光学部品の特性変化に合わせたタイミングで水平同期信号を検出することができる。また、水平同期信号を検出するための光ビームを点灯するタイミングを、ポリゴンミラーが所定の回転位置に達したときに出力される偏向走査位置信号に基づいて制御するため、水平同期信号を検出するための光ビームの点灯により、静電潜像を形成する感光体への露光を防止し、感光体劣化を防止することができる。
なお、以上の実施形態の説明では、光偏向器はポリゴンミラーであるとして説明したが、ここで云うポリゴンミラーは、光を偏向させかつ走査する機能を有するものを総称するものである。
【符号の説明】
【００６６】
１０１・・・光源、１０２・・・カップリングレンズ、１０３・・・アパーチャ、１０４・・・シリンドリカルレンズ、１０５・・・ポリゴンミラー、１０５ａ・・・回転軸、１０５ｂ・・・ポリゴンミラー本体、１０５ｃ・・・磁力検出用マグネット、１０６、１０７・・・レンズ、１０８・・・ミラー、１０９・・・感光体、１１０・・・同期ミラー、１１１・・・同期レンズ、１１２・・・同期センサ、１２０・・・モータの台座、１２２・・・モータ制御ユニット部、１２２ａ・・駆動制御回路基板、１２４・・・コイルユニット、１２４ａ・・・駆動用コイル、１２６・・・磁力検出センサ（ホール素子）、１３０・・・レーザドライバ、１３２・・・モータドライバ、１３４・・・光走査装置コントローラ、１３６・・・メモリ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開平１０−２１３７６０号公報
【特許文献２】特開２０１０−５２３１３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は光走査装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、ファックス装置、デジタル複合機などで用いられる電子写真画像形成装置では、光偏向器として、例えば回転多面鏡であるポリゴンミラーを用いた光走査装置が露光装置として広く使用されている。
この光走査装置では、主走査方向の露光基準位置を検出するため、回転多面鏡により走査偏向された光ビームを、走査経路上の所定位置で検出する光ビーム検出手段を備えたものが知られている。
【０００３】
この光走査装置では、受光センサなどのセンシングデバイスを光ビームの走査系路上に配置する一方、光ビームを、受光センサを走査する直前に点灯させることで主走査方向の露光基準位置を示す水平同期信号を検出している。このため、光偏向器の回転角度を検出して、光ビームの走査タイミングとポリゴンモータなどの光偏向器の回転位相を同期させる必要がある。
【０００４】
ところが、光ビームを消灯状態から点灯状態へ移行した最初のシーケンスでは、光偏向器の回転角度が分からないため、最大で光偏向器の一走査分以上の期間光ビームを点灯させる必要がある。光ビームを光偏向器の一走査分以上点灯させると、今度は静電潜像を形成する感光体にも露光してしまうという問題がある。
また、近年では光ビームを出射する光源の特性を検出するために、光源を点灯状態へ移行した際に、所定時間点灯する処理を持つ光源ドライバが存在している。この光源ドライバを用いた場合には、光源特性検出のための点灯によっても静電潜像を形成する感光体に露光してしまうという問題もある。
【０００５】
この問題に対し、特許文献１には、ポリゴンミラーを用いた光走査装置において、光ビームが所定走査位置を通過したことを低コストで検出することを目的に、水平同期信号を生成するための光ビームを検出するセンサを用いず、ポリゴンミラーに、ポリゴンミラーが所定の回転位置に達した時に出力信号を発生する検知信号発生手段を設け、光源制御回路が検知信号発生手段からの出力信号に基づいて水平同期信号を生成することが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ポリゴンミラーの回転角を正確に制御し、画像書込開始位置を高精度に制御する目的で、水平同期信号を検出するための受光センサの角度をポリゴンミラー毎に対応して記憶することが開示されている。この構成では、ポリゴンモータへの駆動信号は正弦波をＰＷＭ変換させて供給しており、半導体レーザから射出された光ビームが受光センサで検知された時の駆動信号に対応する正弦波角度を、ポリゴンミラーの面毎に対応して記憶している。また、その調整工程では、受光センサを設けてポリゴンミラー面毎の角度を記憶するが、印字工程では受光センサを外し、ポリゴンミラー面毎に記憶した角度に基づき水平同期信号を生成する構成が開示されている。
【０００７】
特許文献１に記載された光走査装置は、以下で説明する本発明とは、ポリゴンモータからの所定回転位置に達した時の信号を利用して水平同期信号を生成する制御を行う点では類似している。しかし、この光走査装置では、ポリゴンミラーの所定の回転位置を検出する検知信号発生手段をポリゴンミラー自体に設け、水平同期信号を生成するための光ビームを検出するセンサを用いていないために、機械内の環境変化があったときにそれを反映することができず、したがって、前記環境変化に伴い画像書込開始位置が変動する虞がある。
また、特許文献２に記載された画像形成装置は、機械内の環境変化に対する影響を考慮し、温度と熱膨張による受光センサの位置変化を記憶する記憶部を追加しているが、位置変化に影響する環境パラメータが複数になることで記憶部が増大化し、環境パラメータを検出するための温度測定手段や湿度測定手段などの測定手段を追加する必要があるため、光走査装置システムとしてコストアップを招く問題が発生する。
【０００８】
さらに、光ビームを点灯させて受光センサに入射する光ビームにより水平同期信号を検出する従来からの手法では、光ビームを消灯状態から点灯状態へ切り替えた最初のシーケンスにより、光ビームの点灯タイミングとポリゴンミラーの回転角度が同期していないことによる不要発光により、光ビームが感光体に露光してしまう問題は解消できていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みなされたものであり、同期信号を検出するための光ビームを点灯する際に、静電潜像を形成する感光体への露光を回避し、感光体劣化を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、光ビーム発生手段と、光ビーム発生手段で発生された光ビームを走査偏向する光偏向手段と、前記光偏向手段の基準位置を検出する位置検出手段と、前記光ビームを走査経路上の感光体露光範囲外の位置で検出する光ビーム検出手段と、前記位置検出手段で検出される光偏向手段の基準位置に基づき、前記光ビーム検出手段で検出される同期検出用光ビームの発生タイミングを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記同期検出用光ビームで前記感光体を露光しないよう前記発生タイミングを制御する光走査装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、同期検出用光ビームを点灯するタイミングを、光偏向器の基準位置の検出に基づいて制御するため、同期検出用光ビームの点灯による静電潜像を形成する感光体への露光を回避し、感光体劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の光走査装置の構成について説明する図である。
【図２】第１の実施形態の光偏向器であるポリゴンミラーの構成について説明する図である。
【図３】第１の実施形態のポリゴンミラーの磁力検出用マグネットの構成について説明する図である。
【図４】従来の光走査装置の制御ブロック構成について説明する図である。
【図５】第１の実施形態の光走査装置の制御ブロック構成について説明する図である。
【図６】第１の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図７】従来の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図８】第１の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図９】第１の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時の制御手順を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態のポリゴンミラーの磁力検出用マグネットの構成について説明する図である。
【図１１】第２の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図１２】第２の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図１３】第２の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時の制御手順を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施形態のポリゴンミラーの磁力検出用マグネットの構成について説明する図である。
【図１５】第３の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。
【図１６】第３の実施形態のポリゴンミラーを搭載した光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートである。
【図１７】第３の実施形態の光走査装置の制御ブロックについて説明する図である。
【図１８】本発明の第１〜第３の実施形態の光走査装置を搭載する画像形成装置の構成について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の光走査装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
ポリゴンミラーなどの光偏向器により光を偏向する光走査装置では、水平同期信号を検出するには受光センサを走査する際に光ビームを点灯させる必要がある。そこで、本実施形態に係る光走査装置では、光偏向器であるポリゴンミラーが所定の回転位置に達した時に発生する偏向走査位置信号（後述のFG信号など）に基づいて、水平同期信号を検出するための光ビーム点灯タイミングを制御するものである。以下、本実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態の光走査装置の構成について説明する図である。
図１の光走査装置は、光源１０１、カップリングレンズ１０２、アパーチャ１０３、シリンドリカルレンズ１０４、ポリゴンミラー１０５、レンズ１０６、１０７、ミラー１０８、感光媒体としての感光体１０９、同期ミラー１１０、同期レンズ１１１、同期センサ１１２を有する。光源１０１は、光走査のための光ビームを発する半導体レーザ素子であり、図示しない駆動部により画像データに応じて駆動される。カップリングレンズ１０２は、光源１０１が発した光ビームを光学系に適応させるためのレンズである。アパーチャ１０３は、カップリングレンズ１０２からの光ビームを所定の形状にするための絞り部材である。
シリンドリカルレンズ１０４は、アパーチャ１０３から入射された光ビームを副走査方向に集光するレンズである。
【００１５】
ポリゴンミラー１０５は、シリンドリカルレンズ１０４から入射した光を偏向反射面において反射する。レンズ１０６、１０７は、ポリゴンミラー１０５からの光ビームを感光体１０９上に結像させる。ミラー１０８は、レンズ１０６、１０７からの光ビームの光路を折り曲げ、その光ビームを感光体１０９に導く。感光体１０９は、図示しない帯電装置により一様に帯電された後に、ミラー１０８からの光ビームにより走査されて静電潜像が形成される。
【００１６】
同期ミラー１１０、及び同期レンズ１１１は、レンズ１０６からの光ビームを同期センサ１１２に集光する。同期センサ１１２は、フォトダイオードなどの光検出素子であり、同期レンズ１１１からの光ビームを検出して、水平同期信号即ち同期検出信号を発生する。
【００１７】
半導体レーザ素子である光源１０１が放射する光ビームは、発散性の光束であり、カップリングレンズ１０２によって以後の光学系にカップリングされる。カップリングされた光ビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じたものであり、弱い発散性の光束や弱い集光性の光束であってもよいし、平行光束であってもよい。
カップリングレンズ１０２を通過した光ビームは、アパーチャ１０３の開口部を通過する際に、光束周辺部の光強度の小さい部分が遮断、即ちビーム整形されて、線形結像光学系であるシリンドリカルレンズ１０４に入射する。
【００１８】
シリンドリカルレンズ１０４は、略かまぼこ型をなしており、光を屈折させないパワーのない方向を主走査方向に向け、副走査方向には光を集光させるパワーを持ち、入射してくる光ビームを副走査方向に集光させ、光偏向器であるポリゴンミラー１０５の偏向反射面近傍に集光する。
【００１９】
ポリゴンミラー１０５の偏向反射面によって反射された光ビームは、ポリゴンミラー１０５の等速回転に伴い、等角速度的に偏向されつつ、走査光学系をなす２枚のレンズ１０６、１０７を通過し、ミラー１０８によって光路が折り曲げられ、被走査面をなす光導電性の感光体１０９の感光面である表面に光スポットとして集光し走査する。これによって、感光体１０９上には静電潜像が形成される。
なお、光ビームは、走査に先立って同期ミラー１１０に入射して反射され、同期レンズ１１１によって受光素子である同期センサ１１２に集光される。感光体１０９に対する上記光ビームによる光書き込みのタイミングは、同期センサ１１２の出力信号に基づいて後述する制御部である光走査装置コントローラにより決定される。
【００２０】
図２は、第１の実施形態の光偏向器であるポリゴンミラー１０５の構成について説明する図である。
図２はポリゴンミラーの側面図である。ポリゴンミラー１０５は回転軸１０５ａに対し回転体であるポリゴンミラー本体１０５ｂが取り付けられている。ポリゴンミラー１０５の回転軸１０５ａには、駆動用マグネット、及び磁力検出用マグネット１０５ｃ（図３）が取り付けられている。他方、モータの台座１２０の上面には、コイルユニット１２４とモータ制御ユニット部１２２を備えた駆動制御回路基板１２２ａが備えられている。
【００２１】
モータ制御ユニット部１２２は、モータドライバ１３２（図４）を中心とした制御回路で構成され、コイルユニット１２４には駆動用マグネットに対向するように、３相の駆動用コイル１２４ａが設置されている。コイルユニット１２４の近傍には、ポリゴンミラー１０５側の磁力検出用マグネット１０５ｃ（図３）の磁力を検出するために、磁力検出用マグネット１０５ｃと対向する位置にホール素子などの磁力検出センサ１２６が配置されている。
【００２２】
図３は、第１の実施形態のポリゴンミラー１０５の磁力検出用マグネット１０５ｃの構成について説明する図である。
図３に示すように、磁力検出用マグネット１０５ｃはＮ極とＳ極とがそれぞれ６極ずつ交互に配置するように着磁されており、磁力検出用マグネット１０５ｃが磁力検出センサ（ホール素子）１２６の上方に位置するように、ポリゴンミラー１０５が駆動制御回路基板１２２ａに対し位置決めされている。
ポリゴンミラー１０５を回転させる際、３相の駆動用コイル１２４ａにそれぞれ位相をずらした交流電流を供給することによって、駆動用マグネットと駆動用コイル１２４ａの間に反発力と吸引力を発生させ、所定の回転速度でポリゴンミラー１０５を回転させる。ポリゴンミラー１０５の回転により、磁力検出用マグネット１０５ｃも回転する。
【００２３】
磁力検出用マグネット１０５ｃが回転することにより、磁力検出センサ（ホール素子）１２６は、磁力検出用マグネット１０５ｃの磁力線の変化で出力電圧を発生する。ここで、磁力検出センサ１２６からの出力電圧は、ポリゴンミラー１０５の回転速度、即ち磁力検出用マグネット１０５ｃの回転速度に比例した周波数の交流信号である。モータドライバ１３２（図４）は、この交流信号に基づいてポリゴンミラー１０５の回転速度を検出し、狙いの回転速度になるよう制御する。
【００２４】
図３のポリゴンミラー１０５では、磁力検出用マグネット１０５ｃが１２極で構成されているため、ポリゴンミラー１回転当たり磁力検出センサ１２６からは６周期の交流信号が発生する。また、ポリゴンミラー１０５の面数は６面であるので、ポリゴンミラー１回転当たり同期センサ１１２からの同期検出信号は６回検出される。
本実施形態では、ポリゴンミラー１０５の回転速度を検出する磁力検出用マグネット１０５ｃの極数は１２極、ポリゴンミラー１０５の面数が６面であり、極数がミラー面数の２倍である。
【００２５】
図４は、従来の光走査装置の制御ブロックの構成について説明する図である。
図４の光走査装置の制御ブロックは、レーザドライバ１３０、モータドライバ１３２、光走査装置コントローラ１３４の制御ブロックを有する。また、この光走査装置は、光源１０１、ポリゴンモータ（図示せず）、磁力検出センサ１２６、同期ミラー１１０、同期センサ１１２を有している。
【００２６】
光走査装置コントローラ１３４は、光源１０１やポリゴンモータなどの光走査装置を構成する電子部品の全体制御を担う制御部である。光走査装置コントローラ１３４は、レーザドライバ１３０とモータドライバ１３２、及び同期センサ１１２と接続されている。レーザドライバ１３０に対しては、図示しないコントローラや画像処理部からの画像データや光走査装置のタイミングに基づき光源１０１への点灯データ信号を出力し、レーザドライバ１３０からの信号に基づき光源１０１の故障やエラー状態を検出する。
また、光走査装置コントローラ１３４は、図示しない画像形成装置の全体制御を行うＣＰＵなどで構成されるエンジン制御部からの作像指令に基づき、モータドライバ１３２に対してポリゴンモータの起動及び停止命令を出力し、他方、ポリゴンモータのモータドライバ１３２から出力する信号に基づき、ポリゴンモータの回転状態や故障、エラー情報を検出する。
【００２７】
レーザドライバ１３０は光源１０１と接続され、光走査装置コントローラ１３４からの点灯信号に基づき光源１０１への点灯信号を出力する。光源１０１はレーザドライバ１３０からの点灯信号に基づいて光ビームを出射する。光源１０１から出射した光ビームは、ポリゴンモータの回転体であるポリゴンミラー１０５に入射し、ポリゴンミラー１０５により反射される。反射された光ビームはポリゴンミラー１０５の回転に合わせて走査し、図２のレンズ１０２、１０４、１０６、１０７、ミラー１０８などを透過、反射し、感光体１０９上に結像される。
【００２８】
走査する光ビームの一部は、感光体１０９に結像する領域外に設けられた同期ミラー１１０により感光体１０９とは異なる方向に反射される。同期ミラー１１０により反射された光ビームは、同期レンズ１１１を通過し同期センサ１１２に集光される。同期センサ１１２に実装されたフォトダイオードなどの光検出素子は、同期レンズ１１１からの光ビームを検出し同期検出信号を発生する。即ち、ポリゴンミラー１０５により所定タイミングで走査した光ビームのみを検出し同期検出信号を発生する。
【００２９】
同期センサ１１２で発生した同期検出信号は、光走査装置コントローラ１３４へ出力される。光走査装置コントローラ１３４では、同期センサ１１２からの同期検出信号を走査基準タイミング信号として検出し、ポリゴンミラー１０５が主走査方向に走査する基準信号として使用する。即ち、同期検出信号に基づき、レーザドライバ１３０への光源１０１の点灯データを出力するタイミングを制御し、ポリゴンミラー１０５の回転と光源１０１の点灯データのタイミングを同期化させている。
【００３０】
図５は、第１の実施形態の光走査装置の制御ブロックの構成について説明する図である。
図５に示す光走査装置の制御ブロックは、従来の制御ブロックを示す図４と比較して、ポリゴンモータの磁力検出センサ１２６からの磁力検出信号をモータドライバ１３２だけでなく光走査装置コントローラ１３４へも出力している点で異なっている。
磁力検出センサ１２６は既に述べたようにホール素子などで構成され、ポリゴンミラー１０５側に配置された磁力検出用マグネット１０５ｃの磁力を検出する。モータドライバ１３２は、磁力検出センサ１２６で検出された磁力検出信号によりポリゴンミラー１０５の回転速度を検出し、狙いの回転速度になるよう制御する。
【００３１】
これに加え、本実施形態では、光走査装置コントローラ１３４は、磁力検出センサ１２６から検出された磁力検出信号によりポリゴンミラー１０５の基準位置である例えばその回転位置を検出する。即ち、ポリゴンミラー１０５の基準となる回転角度位置（回転位相）を検出する。ポリゴンミラー１０５の回転位相を検出することで、光走査装置コントローラ１３４は、レーザドライバ１３０へ出力する光源１０１の点灯データのタイミングを制御する。その制御方法については後述する。
【００３２】
図６は、第１の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。
図６のタイミングチャートは、磁力検出センサ１２６からの出力信号（HALL信号という）をコンパレート処理した信号（FG信号という）、同期センサ１１２からの出力信号（同期検出信号；BD信号という）、同期センサ１１２へ入射するための光源点灯信号（BD_DATA信号という）、光源１０１への画像データ信号（VIDEO_DATA信号という）、光源１０１への点灯データ信号（LD_DATA信号という）で構成されている。
ホール素子などで構成される磁力検出センサ１２６からの出力信号即ちHALL信号は、ポリゴンミラー１０５に取り付けられた磁力検出用マグネット１０５ｃからの磁力がポリゴンミラー１０５の回転に合わせて変化することに伴い変化する。即ち、磁力検出用マグネット１０５ｃはＳ極とＮ極を互いに隣り合うように配置されているため、HALL信号は交流信号として出力される。
【００３３】
HALL信号は、光走査装置コントローラ１３４のコンパレート回路（図示せず）を通してFG信号（コンパレート処理した信号）として生成される。
なお、HALL信号からFG信号へのコンパレート処理は、光走査装置コントローラ１３４ではなく、モータドライバ１３２にて処理されてもよい。ポリゴンミラー１０５の回転速度を制御するためにモータドライバ１３２でもHALL信号をコンパレート処理したFG信号を要する場合がある。その場合はコンパレート処理回路は共有されるために、モータドライバ１３２にて処理されたFG信号をモータドライバ１３２から光走査装置コントローラ１３４へ出力する構成も考えられる。その構成の場合は、磁力検出センサ１２６から光走査装置コントローラ１３４への結線がなくなるので、図５の制御ブロックは、図４の制御ブロックと同一になる。
【００３４】
図３で示した構成、即ち、磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が１２極、ポリゴンミラー１０５のミラー面数が６面のポリゴンモータを使用した構成では、同期センサ１１２から出力されるBD信号（同期検出信号）と、FG信号は位相はずれるが周期は一致している。即ち、BD信号とFG信号は、ポリゴンミラー面に対する磁力検出用マグネット１０５ｃの着磁位置のずれの分だけ位相がずれる。周期はポリゴンミラー１０５の１回転中に、ミラー面は６面でBD信号については６発検出し、FG信号は１２極を検出するが、１２回のＳ極とＮ極を検出するので６周期となり、周期は一致する。
【００３５】
BD信号を検出するためには、同期センサ１１２に対し光ビームが走査するタイミングで光源１０１を点灯させる必要がある。そこで、光源１０１を点灯させるために、光走査装置コントローラ１３４はBD信号から所定のタイミングを逆カウントし、光ビームが同期センサ１１２を走査する手前（直前）のタイミングでBD_DATA（光源点灯データ）信号をアクティブにさせる。BD_DATA信号をアクティブにさせることで、レーザドライバ１３０では光源１０１を点灯させ、光源１０１からの光ビームが同期センサ１１２に入射することでBD信号を検出することができる。
BD信号が光走査装置コントローラ１３４へ入力されると、光走査装置コントローラ１３４ではBD_DATA信号を非アクティブにさせることで、不要な光ビーム発光を防止している。
【００３６】
感光体１０９へ露光する画像データが存在しない場合は、感光体１０９へ露光する必要は無いので、光源１０１への光源点灯信号（データ）はBD信号を検出するためのBD_DATA信号のみである。
これに対し、図示しないコントローラや画像処理部などから感光体１０９へ露光する画像データが供給された場合は、感光体１０９へ露光する画像データをライン単位に処理する。即ち、図中「VIDEO_DATA」として示すように、それぞれBD信号の１周期内で、１ライン目（line1）、２ライン目（line2）・・・の画像データを処理する。
【００３７】
このVIDEO_DATA信号の処理タイミングは、BD信号を検出した後、主走査書き出しタイミング分だけ時間が経過したタイミングで１ライン分のデータを処理する。この主走査書き出しタイミングは、line1、line2、line3・・・で共通な時間で処理される。共通な時間で処理されないと、感光体１０９へ露光する画像データの主走査タイミングがラインごとに異なるため、出力画像の画像データ配列が主走査方向にずれる異常画像を招くことになる。
【００３８】
最終的な光源１０１への点灯データ（LD_DATA）信号は、主走査書き出しタイミングを調整したVIDEO_DATA信号と、BD信号検出用の光源点灯信号（BD_DATA信号）を合わせた信号となる。即ち、感光体１０９へ露光する画像領域に対応したVIDEO_DATA信号と、同期センサ１１２に入射する非画像領域に対応したBD_DATA信号とから成るLD_DATA信号となる。
【００３９】
図７は、従来の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
図７のタイミングチャートは、磁力検出センサ１２６からの出力信号をコンパレート処理した信号（FG信号）と、同期センサ１１２からの出力信号（BD信号）と、光源１０１の強制消灯信号（LDOFF信号）と、同期センサ１１２へ入射するための光源点灯信号（BD_DATA信号）とで構成されている。
【００４０】
レーザダイオードなどを光源１０１として使用する光走査装置では、安全規格上レーザダイオードからの光ビームが固定点を照射し続けることを防ぐため、光源１０１を点灯させる前に必ずポリゴンミラーを起動させ、定常に偏向できていることを保証する必要がある。
そこで、ポリゴンミラーにポリゴンモータなどの回転器を用いた光走査装置では、ポリゴンモータを定常回転させていることを検出してから光源１０１を点灯させる。即ち、ポリゴンモータが回転ロックしたことを通知するロック信号をモータドライバ１３２から光走査装置コントローラ１３４へ出力し、ロック信号に基づいて光源１０１を点灯させている。
【００４１】
従来の光走査装置では、ポリゴンモータのロック信号を検出したことで、光源１０１を点灯させている。即ち、光源１０１を点灯させるためには、強制消灯信号（LDOFF信号）を解除（High→Low）することで、同期検出信号を検出するための光源点灯を開始（BD_DATA信号をアクティブ）している。そのため、LDOFF信号解除タイミングがポリゴンモータのミラー回転位相と同期しておらず、同期センサ１１２に光ビームが入射するポリゴンミラー位置でLDOFF信号を解除した場合、最大でポリゴンミラー１０５の１面分の期間（時間）だけ光源１０１を点灯させる必要がある。
【００４２】
即ち、図７の期間ａの区間がポリゴンミラー１０５の１面分に達する時である。光源１０１を点灯開始し、１発目のBD信号（同期検出信号）を検出すると、BD_DATA信号はネゲートし、光源１０１は消灯する。１発目のBD信号から所定タイミング経過後、図７では期間ｂ経過後、同期センサ１１２に走査する直前にBD_DATA信号をアサートさせ光源１０１を点灯する。BD_DATA信号による点灯により、同期センサ１１２に入射するタイミングで２発目のBD信号を検出する。
【００４３】
ポリゴンモータの定常回転時には、直前のBD信号から期間ｂ経過後にBD_DATA信号をアクティブにさせることで、BD信号を検出できる。この期間ｂは同期センサ１１２に光ビームが入射するタイミングよりも手前であり、しかもそのタイミングは、感光体１０９へ光ビームが露光する有効画像領域の後端部よりも後方である。即ち、主走査後端の無効画像領域において、同期センサ１１２に光ビームが入射可能となるタイミングの手前のタイミングで光源１０１を点灯させる。この同期センサ１１２に光ビームが入射するタイミングの手前のタイミングは、同期センサ１１２の取り付け位置がばらついた場合でも、必ず手前のタイミングになるように、同期センサ１１２の取り付け精度を考慮して光源１０１を点灯させる必要がある。
【００４４】
一方、光源点灯開始時のタイミングは期間ａを有する。光源点灯開始時は２発目の期間ｂのように基準となる直前のBD信号が無いため、１発目の点灯タイミングはポリゴン回転位相とは同期していない。従って、既に述べたように、期間ａは最大ポリゴンミラー１０５の１面分を点灯させてしまい、感光体１０９への露光期間である有効画像領域の期間に点灯させることになり、感光体１０９上に横スジの不要点灯をしてしまう。この感光体１０９への不要点灯は、感光体１０９へダメージを与え劣化を早めることになる。
【００４５】
図８は、第１の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
図８のタイミングチャートは、図７と同様に構成されている。図８と図７との異なる点は、光源点灯開始時の点灯開始信号であるBD_DATA信号のアサートタイミングが異なる。即ち、図７では強制消灯信号（LDOFF信号）が解除されたタイミングでBD_DATA信号がアサートしているが、図８のタイミングチャートでは、LDOFF信号解除後のFG信号のアサートエッジから期間ｃ経過後にBD_DATA信号がアサートしている。これは、１発目のBD信号検出の点灯タイミングをFG信号エッジからタイミング管理（制御）していることを示している。
【００４６】
これにより、１発目のBD信号検出用の点灯により感光体１０９への不要発光を防止することができる。即ち、期間ｄ、図７の期間ｂと同様に期間ｃでBD_DATA信号のアサートタイミングを非画像領域に移動することができる。２発目のBD信号検出用の点灯は、図７と同様１発目のBD信号から期間ｄ経過後にBD_DATA信号をアサートさせる。
このように本実施形態によれば、BD_DATA信号のアサートタイミング、したがってBD信号検出タイミングの取り方を、１発目と２発目以降で変えており、ここでは光走査装置コントローラ１３４がその切り替えを行う。
【００４７】
図９は、第１の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時の制御手順を説明するフローチャートである。
光走査装置コントローラ部１３４に光源１０１を点灯させる要求指示があると、まず光偏向器であるポリゴンモータを起動する（Ｓ１０１）。ポリゴンモータ起動後に、モータドライバ１３２からのモータロック信号を監視し、ポリゴンモータが定常回転したか否かを判断する（Ｓ１０２）。ポリゴンモータが定常回転している場合（Ｓ１０２、ＹＥＳ）、強制消灯状態を解除する（Ｓ１０３）。即ち、LDOFF信号をHigh→Lowへ切り替える。LDOFF信号がLowに切り替わったことで、同期検出用点灯の準備状態へ移行する。
【００４８】
同期検出用点灯の準備状態では、ポリゴンモータのホール素子からの信号をコンパレートした信号、もしくはモータドライバ１３２からのFG信号を監視し、FG信号がアサートしたか否かを判定し（Ｓ１０４）、アサートしていなければ（Ｓ１０４、ＮＯ）、FG信号のアサートエッジが発生するまでウェイト（待機）する。FG信号がアサートしたことを検出したら（Ｓ１０４、ＹＥＳ）、アサートエッジから時間カウントを行い、所定期間ｃが経過したときは（Ｓ１０５、ＹＥＳ）、光源点灯信号であるBD_DATA信号をHighに切り替える、つまり光源を同期検出用に点灯する（Ｓ１０６）。BD_DATA信号をHighに切り替え、同期検出用に光源１０１を点灯させると、ポリゴンミラー１０５の走査に合わせ同期センサ１１２に光ビームが入射し、BD信号を検出することができる。ここで、BD信号を検出すると（Ｓ１０７、ＹＥＳ）、BD_DATA信号をネゲートし、つまり光源を消灯し（Ｓ１０８）１発目のBD信号検出動作を終了する。
【００４９】
このあとは、１発目のBD信号を基準にカウンタ制御を行い、２発目のBD信号検出のためのBD_DATA信号を期間ｂ、または期間ｄ経過後にアサートさせる。
以上の制御フローにより、光源点灯開始時のBD_DATA信号のアサートタイミングとポリゴンミラー１０５のFG信号の立ち上がりエッジのタイミングを同期化することで、光源１０１の点灯タイミングとポリゴンミラー１０５の回転角度を同期化し、感光体１０９への露光を防止することができる。これにより、感光体１０９への不要露光を防止し、感光体１０９を光源１０１の露光による劣化から防止できる。
以下本発明の他の実施形態について説明する。なお、他の実施形態の以下で説明する第１の実施形態と異なる部分以外は、第１の実施形態と共通である。
【００５０】
図１０は、本発明の第２の実施形態のポリゴンミラー１０５の磁力検出用マグネット１０５ｃの構成について説明する図である。
図１０は、本発明の第２の実施形態のポリゴンミラー１０５の磁力検出用マグネット１０５ｃの構成であり、図３とは磁力検出用マグネット１０５ｃの極数とポリゴンミラー１０５の面数が異なる。即ち、図３に示す第１の実施形態では、磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が１２極、ポリゴンミラー１０５の面数が６面であったが、図１０の第２の実施形態では、磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が２極、ポリゴンミラー１０５の面数が４面である。
【００５１】
図１１は、本発明の第２の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。即ち、図１１は、図１０に示した本発明の第２の実施形態のポリゴンミラー１０５を搭載した光走査装置の定常動作時のタイミングチャートである。
第１の実施形態のタイミングチャートの図６とは、HALL信号、FG信号とBD信号の周期が異なっている。
【００５２】
図１０で示した磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が２極、ポリゴンミラー１０５のミラー面数が４面のポリゴンモータを使用した構成では、ポリゴンミラー１０５の１回転中にBD信号は４発検出し、FG信号は２回のＳ極とＮ極を検出するので１周期となる。
【００５３】
図１２は、第２の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートについて説明する図である。
図１２は、図１０で示した第２の実施形態のポリゴンミラー１０５を搭載した光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートである。第１の実施形態のタイミングチャートを示す図８とは、FG信号とBD信号の周期が異なっている。
図１０で示したポリゴンミラー１０５の構成では、ポリゴンミラー１０５の１回転中にBD信号は４発検出し、FG信号は２回のＳ極とＮ極を検出するので１周期となる。１発目のBD信号検出用の光源点灯タイミングを、LDOFF信号解除後のFG信号のアサートエッジから所定期間ｃ経過後にBD_DATA信号をアサートすることにより、１発目のBD信号検出用の光源１０１点灯により感光体１０９への不要発光を防止することができる。
【００５４】
図１３は、第２の実施形態の光走査装置の光源点灯開始時の制御手順を説明するフローチャートである。即ち、図１３は、図１０で示した第２の実施形態のポリゴンミラー１０５を搭載した光走査装置の光源点灯開始時の制御フローチャートである。
【００５５】
図１０で示したポリゴンミラー１０５の構成では、ポリゴンミラー１０５の１回転中にBD信号は４発検出し、FG信号は２回のＳ極とＮ極を検出するのでこれが１周期となる。このBD信号とFG信号の関係から、BD信号の基準となるFG信号のエッジがアサートエッジだけでなく、ネゲートエッジでもよい。選択したエッジからアサートエッジ又はネゲートエッジに対応する所定時間経過後にBD_DATA信号をアクティブにさせることで、感光体１０９への不要発光による感光体１０９の劣化を防ぐことができる。
【００５６】
即ち、光走査装置コントローラ１３４に光源１０１を点灯させる要求指示があると、まず光偏向器であるポリゴンモータを起動する（Ｓ２０１）。ポリゴンモータ起動後に、モータドライバ１３２からのモータロック信号を監視し、ポリゴンモータが定常回転したか否かを判断する（Ｓ２０２）。ポリゴンモータが定常回転しているときは（Ｓ２０２、ＹＥＳ）、光源強制消灯状態を解除する（Ｓ２０３）。即ち、LDOFF信号をHighからLowへ切り替える。LDOFF信号がLowに切り替わったことで、同期検出用点灯の準備状態へ移行する。
【００５７】
同期検出用点灯の準備状態では、ポリゴンモータのホール素子からの信号（HALL信号）をコンパレートした信号（FG信号）、もしくはモータドライバ１３２からのFG信号を監視し、FG信号がアサート又はネゲートしたか否かを判定し（Ｓ２０４）、アサート又はネゲートしていなければ（Ｓ２０４、ＮＯ）、FG信号のアサートエッジ又はネゲートエッジが発生するまでウェイト（待機）する。FG信号がアサート又はネゲートしたことを検出したら（Ｓ２０４、ＹＥＳ）、アサートエッジ又はネゲートエッジから時間カウントを行い、所定期間ｃが経過したときは（Ｓ２０５、ＹＥＳ）、光源点灯信号であるBD_DATA信号をHighに切り替える、つまり光源を同期検出用に点灯する（Ｓ２０６）。BD_DATA信号をHighに切り替え、同期検出用に光源１０１を点灯させると、ポリゴンミラー１０５の走査に合わせて同期センサ１１２に光ビームが入射し、BD信号を検出することができる。ここで、BD信号を検出すると（Ｓ２０７、ＹＥＳ）、BD_DATA信号をネゲートし、つまり光源を消灯し（Ｓ２０８）１発目のBD信号検出動作を終了する。
【００５８】
図１４は、本発明の第３の実施形態のポリゴンミラー１０５の磁力検出用マグネット１０５ｃの構成について説明する図である。
図１４は、第３の実施形態のポリゴンミラー１０５の構成であり、図３のポリゴンミラー１０５とは磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が異なる。図３に示すポリゴンミラー１０５では、磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が１２極、ポリゴンミラー１０５の面数が６面であった。図１４に示すポリゴンミラー１０５では磁力検出用マグネット１０５ｃの極数が６極、ポリゴンミラー１０５の面数が６面である。
【００５９】
図１５は、本発明の第３の実施形態の光走査装置の定常動作時のタイミングチャートについて説明する図である。
図１６は、図１４で示した第３の実施形態のポリゴンミラー１０５を搭載した光走査装置の光源点灯開始時のタイミングチャートである。第１の実施形態の図８に示すタイミングチャートとは、FG信号とBD信号の周期が異なる。
図１４で示したポリゴンミラー１０５の磁力検出用マグネット１０５ｃの構成では、ポリゴンミラー１０５の１回転中にBD信号は６発検出され、FG信号は６回のＳ極とＮ極を検出するので３周期となる。１発目のBD信号検出用の光源点灯タイミングを、LDOFF信号解除後のFG信号のアサートエッジもしくはネゲートエッジから所定期間ｃ経過後にBD_DATA信号をアサートすることにより、１発目のBD信号検出用の光源点灯により感光体１０９への不要発光を防止することができる。即ち、制御フローは図１３に示したものと同一のフローにて制御することができる。
【００６０】
図１７は、本実施形態の光走査装置の制御ブロックについて説明する図である。
図１７の光走査装置の制御ブロックは、図５の制御ブロックと比較し、光走査装置コントローラ１３４にメモリ１３６が接続している点が異なる。光走査装置コントローラ１３４に接続したメモリ１３６には、光源１０１を点灯開始する際の１発目のBD信号を検出するため、FG信号のエッジ検出からBD_DATA信号をアクティブにするまでの時間を記憶する。
【００６１】
FG信号のエッジ検出からBD_DATA信号をアクティブにするまでの時間は、ポリゴンミラー面に対する磁力検出用マグネット１０５ｃの着磁位置により増減する。磁力検出用マグネット１０５ｃの着磁位置は、ポリゴンミラー１０５の個体差によりばらつくので、ポリゴンモータごとに時間を記憶する必要がある。光走査装置の組立工程において、同期センサ１１２で検出されるBD信号に対する、ポリゴンミラー１０５からのFG信号の位相を計測し、メモリに記憶することにより、光走査装置の光源１０１を点灯する際にメモリ１３６からの位相情報に基づき、FG信号のアサートエッジ、またはネゲートエッジからBD_DATA信号をアクティブにする経過時間を制御する。これにより、ポリゴンモータの個体差によらず、光走査装置から感光体１０９へ露光する不要発光を防止することができる。
【００６２】
図１８は、以上で説明した本発明の第１〜第３の実施形態の光走査装置を搭載する画像形成装置の構成について説明する図である。
画像形成装置は感光体ドラム１０と、帯電ユニット１２と、現像ユニットとしてのトナーカートリッジ１４と、転写ローラ１６と、感光体ドラム１０上のトナーを除去する図示しないクリーナーと、中間転写ベルト２０と、中間転写ローラ２２と、中間転写ベルトクリーニング装置２４と、転写装置２６と、給紙レジストセンサ２８と、定着装置３０と、排紙ローラ３２と、光走査装置４０とから構成されている。
【００６３】
光走査装置４０は、カラー画像形成装置の開始ボタンが押下されると、あるいはプリンタホストからの印刷ジョブ開始信号が有効にされると、タイミング制御した光ビームを感光体ドラム１０上に露光する。この光走査装置では、ポリゴンモータにより多面反射鏡であるポリゴンミラー１０５を回転させ光源からの光ビームを走査させ、感光体ドラム１０の被走査面にそれぞれ光ビームを書き込み、静電潜像を形成する。
その形成された静電潜像は、トナーカートリッジ１４から供給されるトナーにより現像され、感光体ドラム１０上では単色画像が形成され、転写ローラ１６により中間転写ベルト２０上に転写される。なお、中間転写ベルト２０は、中間転写ローラ２２を駆動ローラとして回転駆動することにより転写されたトナー像を所定方向へ搬送する。
【００６４】
一方、この画像形成装置は、ジョブ開始信号が有効にされると、給紙装置から転写紙Ｓを１枚ずつ分離し、給紙搬送させ、給紙レジストセンサ２８で転写紙Ｓが検出されると、その給紙を一旦停止させる。そして、中間転写ベルト２０上のトナー画像の搬送にタイミングを合わせ、レジストローラ２８ａを回転させ、中間転写ベルト２０と転写装置２６との間に転写紙Ｓを送り込む。転写装置２６は、転写紙Ｓへトナー画像を転写し、定着装置３０は、搬送されるトナー画像が転写された転写紙Ｓに熱と圧力を加えて定着させる。定着後、転写紙Ｓは、排紙装置に取り付けられた排紙ローラ３２により排出され、図示しない排紙トレイ上にスタックされる。
【００６５】
以上で説明したように、本実施形態は、光ビームを光偏向器であるポリゴンミラーにより偏向し、静電潜像を形成する感光体を露光する光走査装置であって、ポリゴンミラーが所定の回転位置に達した時に発生する偏向走査位置信号に基づき、水平同期信号を検出するための光ビーム強制点灯タイミングを制御するようにしている。換言すれば、光ビームの水平同期信号検出用点灯タイミングとポリゴンミラーの回転位相を同期させたので、ポリゴンミラーを用いた光走査装置において、ポリゴンモータの回転制御を複雑化させることなく、機械内の環境変化に伴う光走査装置の光学部品の特性変化に合わせたタイミングで水平同期信号を検出することができる。また、水平同期信号を検出するための光ビームを点灯するタイミングを、ポリゴンミラーが所定の回転位置に達したときに出力される偏向走査位置信号に基づいて制御するため、水平同期信号を検出するための光ビームの点灯により、静電潜像を形成する感光体への露光を防止し、感光体劣化を防止することができる。
なお、以上の実施形態の説明では、光偏向器はポリゴンミラーであるとして説明したが、ここで云うポリゴンミラーは、光を偏向させかつ走査する機能を有するものを総称するものである。
【符号の説明】
【００６６】
１０１・・・光源、１０２・・・カップリングレンズ、１０３・・・アパーチャ、１０４・・・シリンドリカルレンズ、１０５・・・ポリゴンミラー、１０５ａ・・・回転軸、１０５ｂ・・・ポリゴンミラー本体、１０５ｃ・・・磁力検出用マグネット、１０６、１０７・・・レンズ、１０８・・・ミラー、１０９・・・感光体、１１０・・・同期ミラー、１１１・・・同期レンズ、１１２・・・同期センサ、１２０・・・モータの台座、１２２・・・モータ制御ユニット部、１２２ａ・・駆動制御回路基板、１２４・・・コイルユニット、１２４ａ・・・駆動用コイル、１２６・・・磁力検出センサ（ホール素子）、１３０・・・レーザドライバ、１３２・・・モータドライバ、１３４・・・光走査装置コントローラ、１３６・・・メモリ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開平１０−２１３７６０号公報
【特許文献２】特開２０１０−５２３１３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム発生手段と、光ビーム発生手段で発生された光ビームを走査偏向する光偏向手段と、前記光偏向手段の基準位置を検出する位置検出手段と、前記光ビームを走査経路上の感光体露光範囲外の位置で検出する光ビーム検出手段と、前記位置検出手段で検出される光偏向手段の基準位置に基づき、前記光ビーム検出手段で検出される同期検出用光ビームの発生タイミングを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記同期検出用光ビームで前記感光体を露光しないよう前記発生タイミングを制御する光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載された光走査装置において、
前記制御部は、前記位置検出手段で前記光偏向手段の前記基準位置が検出されたとき、同期検出用光ビームを発生させる制御を行う光走査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された光走査装置において、
前記同期検出用光ビームが光ビーム検出手段で検出されたとき、前記同期検出用光ビームの発生を停止する光走査装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載された光走査装置において、
前記光偏向手段は回転多面鏡であり、前記位置検出手段は前記回転多面鏡の回転位置を検出するである光走査装置。
【請求項５】
請求項４に記載された光走査装置において、
前記位置検出手段は、前記回転多面鏡に設けられた磁力検出用マグネットと、ホール素子である光走査装置。
【請求項６】
請求項５に記載された光走査装置において、
前記回転多面鏡のミラー面数が、前記位置検出手段に設けられた磁力検出用マグネットの極数の１／２倍である光走査装置。
【請求項７】
請求項５に記載された光走査装置において、
前記回転多面鏡のミラー面数が、前記位置検出手段に設けられた磁力検出用マグネットの極数の２倍である光走査装置。
【請求項８】
請求項５に記載された光走査装置において、
前記回転多面鏡のミラー面数が、前記位置検出手段に設けられた磁力検出用マグネットの極数と同数である光走査装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載された光走査装置において、
前記光ビーム発生手段の点灯開始時に、前記基準位置の検出から前記同期検出用光ビームの発生までの時間を記憶する記憶手段を有する光走査装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載された光走査装置において、
前記制御部における前記光ビーム検出手段で光ビームを発生する光源の点灯開始時の１発目の前記同期検出用光ビームを発出するタイミング制御と、２発目以降の前記同期検出用光ビームを発出するタイミング制御を切り替える切替手段を有する光走査装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載された光走査装置を有する画像形成装置。
【請求項１】
光ビーム発生手段と、光ビーム発生手段で発生された光ビームを走査偏向する光偏向手段と、前記光偏向手段の基準位置を検出する位置検出手段と、前記光ビームを走査経路上の感光体露光範囲外の位置で検出する光ビーム検出手段と、前記位置検出手段で検出される光偏向手段の基準位置に基づき、前記光ビーム検出手段で検出される同期検出用光ビームの発生タイミングを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記同期検出用光ビームで前記感光体を露光しないよう前記発生タイミングを制御する光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載された光走査装置において、
前記制御部は、前記位置検出手段で前記光偏向手段の前記基準位置が検出されたとき、同期検出用光ビームを発生させる制御を行う光走査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された光走査装置において、
前記同期検出用光ビームが光ビーム検出手段で検出されたとき、前記同期検出用光ビームの発生を停止する光走査装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載された光走査装置において、
前記光偏向手段は回転多面鏡であり、前記位置検出手段は前記回転多面鏡の回転位置を検出するである光走査装置。
【請求項５】
請求項４に記載された光走査装置において、
前記位置検出手段は、前記回転多面鏡に設けられた磁力検出用マグネットと、ホール素子である光走査装置。
【請求項６】
請求項５に記載された光走査装置において、
前記回転多面鏡のミラー面数が、前記位置検出手段に設けられた磁力検出用マグネットの極数の１／２倍である光走査装置。
【請求項７】
請求項５に記載された光走査装置において、
前記回転多面鏡のミラー面数が、前記位置検出手段に設けられた磁力検出用マグネットの極数の２倍である光走査装置。
【請求項８】
請求項５に記載された光走査装置において、
前記回転多面鏡のミラー面数が、前記位置検出手段に設けられた磁力検出用マグネットの極数と同数である光走査装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載された光走査装置において、
前記光ビーム発生手段の点灯開始時に、前記基準位置の検出から前記同期検出用光ビームの発生までの時間を記憶する記憶手段を有する光走査装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載された光走査装置において、
前記制御部における前記光ビーム検出手段で光ビームを発生する光源の点灯開始時の１発目の前記同期検出用光ビームを発出するタイミング制御と、２発目以降の前記同期検出用光ビームを発出するタイミング制御を切り替える切替手段を有する光走査装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載された光走査装置を有する画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−２５１２１（Ｐ２０１３−２５１２１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６０４８８（Ｐ２０１１−１６０４８８）
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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