(57)【要約】【課題】  ノイズによる同期検知の誤動作を低減するとともに、ポリゴンミラーの回転数変化にも柔軟に対応できる光走査装置を提供する。【解決手段】  発光素子に電流を与えて光ビームを生成するＬＤＵ１と、ＬＤＵ１で生成された光ビームを回転多面鏡の反射によって走査して光ビームを検知して同期検知信号をする受光素子５と、同期検知信号を基にして光ビームの発光タイミングを同期させるＬＤ制御部６を備えた光走査装置において、同期検知信号を検知してから所定の期間、同期検知信号をシャットアウトしておく同期検知信号シャットアウト回路Ａと、回転多面鏡の回転数設定値を基にしてシャットアウト期間を設定するＣＰＵ７を備えている。【選択図】  図２
2006058690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子に電流を与えて光ビームを生成する光ビーム生成手段と、前記光ビーム生成手段により生成された光ビームを回転多面鏡の反射によって走査する走査手段と、前記走査手段によって走査された光ビームを検知して同期検知信号をする同期検知信号生成手段と、前記同期検知信号を基にして光ビームの発光タイミングを同期させる同期制御手段とを備えた光走査装置において、同期検知信号を検知してから所定の期間、同期検知信号を遮断しておく同期検知信号遮断手段と、前記回転多面鏡の回転数設定値を基にして遮断期間を設定する遮断期間設定手段と、を備えていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記回転多面鏡の回転数設定値を基に、前記遮断期間設定手段を、
2006058690.tif 000011
に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
但し、Ｔ：遮断時間（ｓ）、Ｒ：回転多面鏡の回転数（ｒｐｍ）、δ：回転多面鏡固有のジッタ量（％）、ｔｐｄ：同期検知素子の伝播遅延時間（ｓ）とする。
【請求項３】
前記遮断期間設定手段が、請求項２に記載の計算式に基づいた計算結果を予めメモリに内蔵し、このメモリを参照することで、その時々の前記回転多面鏡の回転数設定値に対応した遮断期間を選択する遮断期間選択手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザダイオードから放射される光ビームを走査する光走査装置に関し、中でもデジタル複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等において光ビームで画像の書き込みを行なうための光走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタに代表される画像形成装置では、レーザダイオード（ＬＤ）から射出された光ビームを回転多面鏡によって偏向走査することで、帯電したドラム状感光体表面に画像を描画するという制御が行なわれていることは一般的に知られている（特許文献１ないし３参照）。
この際に回転多面鏡は通常非常に高速で回転されるため、微妙な回転ムラが発生したり、回転多面鏡の精度が若干劣るだけで、走査毎に微妙に書き込み位置のズレを生じてしまう不具合が懸念される。
このため従来のこの種の技術では、感光体上の走査領域外に同期検知素子を配置して、回転多面鏡によって走査された光ビームが同期検知素子を通過するさいに同期検知信号を生成し、この同期検知信号を基にして光ビームの変調タイミングを補正することで感光体上の書き出し位置にズレの無い画像を形成可能にしている。
特許文献１には、感光ドラムがレーザビームで走査される直前に、光電センサに入射した光を検知して、ライン同期信号を出力するレーザ出力タイミング制御手段において、同期信号を出力した後、一定時間は同期信号が来ても無視する手段を備えた電子写真装置が開示されている。
特許文献２には、水平方向の同期信号入力直後から、所定の設定時間同期信号のノイズをマスクする時間を設定して、誤動作を防止する水平同期信号発生装置が開示されている。
特許文献３には、同期検知信号が検出されないときには、擬似同期信号を発生させ、発光素子の電流値を計測し、異常の場合は警告を発する光走査装置が開示されている。
しかしながら、上述の技術においては、画像形成時の画像データが高速変調信号であることなどが原因となって、まれに同期検知信号にノイズが混入することがある。
そしてこの場合、光ビームの変調タイミング制御装置がノイズを同期検知信号と誤認することで誤動作を引き起こし、まだ光ビームが画像形成中であるにもかかわらず画像データに基づいた動作を停止して、次の同期検知信号生成に向けて同期検知板に光ビームを入射させるためにＬＤを連続点灯させることになる。画像領域でＬＤが連続点灯した場合、現像後にそこにトナーが付着することで黒い筋を形成し、画像劣化を招いてしまうことになる。このため、光ビームの変調タイミング制御装置に前回の同期検知信号が入ってから一定時間が経過するまで同期検知信号をマスクしておくという技術が公開されている
【特許文献１】特開平０７−１８６４４１号公報
【特許文献２】特開平０８−２４２３４３号公報
【特許文献３】特開２００３−０５７５８０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の技術では、マスク期間の設定方法が明示的でない上、マスク期間が固定的である。このため、上述の技術では、ポリゴンミラーの回転数を変化させたときにも柔軟な対応ができないという問題点があった。
そこで、本発明の目的は、ノイズによる同期検知の誤動作を低減するとともに、ポリゴンミラーの回転数変化にも柔軟に対応できる光走査装置を提供することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、発光素子に電流を与えて光ビームを生成する光ビーム生成手段と、前記光ビーム生成手段により生成された光ビームを回転多面鏡の反射によって走査する走査手段と、前記走査手段によって走査された光ビームを検知して同期検知信号をする同期検知信号生成手段と、前記同期検知信号を基にして光ビームの発光タイミングを同期させる同期制御手段とを備えた光走査装置において、同期検知信号を検知してから所定の期間、同期検知信号を遮断しておく同期検知信号遮断手段と、前記回転多面鏡の回転数設定値を基にして遮断期間を設定する遮断期間設定手段と、を備えている光走査装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記回転多面鏡の回転数設定値を基に、前記遮断期間設定手段を、
2006058690.tif 000003
に基づいて設定する請求項１に記載の光走査装置を特徴とする。（但し、Ｔ：遮断時間（ｓ）、Ｒ：回転多面鏡の回転数（ｒｐｍ）、δ：回転多面鏡固有のジッタ量（％）、ｔｐｄ：同期検知素子の伝播遅延時間（ｓ）、とする。）
また、請求項３に記載の発明は、前記遮断期間設定手段が、請求項２に記載の計算式に基づいた計算結果を予めメモリに内蔵し、このメモリを参照することで、その時々の前記回転多面鏡の回転数設定値に対応した遮断期間を選択する遮断期間選択手段を備えている請求項２に記載の光走査装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、回転多面鏡の回転数設定値を基にして算出した遮断期間に基づいて、前回の同期検知信号を検知してから所定の遮断期間だけ、同期検知信号を遮断しておく同期検知信号遮断手段を備えているため、ノイズによる同期検知の誤動作を低減すると同時に回転多面鏡の回転数変化にも柔軟に対応できる光走査装置を提供することができる。
また、本発明によれば、情報・通信分野において使用されるレーザビーム走査装置に適用することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はレーザプリンタとして説明する画像形成装置の第１の実施の形態の概略構成を示す斜視図である。
レーザプリンタでは、図１に示すように、レーザダイオードユニット（ＬＤＵ）１内部において、レーザダイオード（ＬＤ）から射出されたレーザビームがＬＤＵ１内部のコリメートレンズによって平行光線となり、回転多面鏡（以下ポリゴンミラー）２によって偏向走査された後、ｆ−θレンズ３等から構成される結像レンズによってドラム状の感光体４の帯電した表面に画像を結像する。
この際にレーザビームは画像信号に基づいて変調されて点灯、消灯を繰り返し、ポリゴンミラー２の回転にしたがって図中矢印の主走査方向に反復して走査されると同時に、感光体ドラム４が回転して副走査を行なうことによって感光体ドラム４上に静電潜像を形成する。
形成された静電潜像は帯電した現像剤（トナー）によって現像され、さらに現像剤とは反対の電荷を与えられた転写紙等の転写材が感光体ドラム４に密着させられることで現像剤が転写材に転写される。そして、転写材が感光体ドラム４から分離した後、加熱されることで現像剤が転写材上に融着して定着が行われる。
ここで、感光体ドラム４上の走査領域外に配置された受光素子５はレーザビームを検知したときに同期検知信号を生成している。さらにＬＤ制御部は、この同期検知信号を基にして画像が感光体ドラム４上に書き込まれる期間である有効走査期間を割り出すとともに、所望の画像を形成するためにＬＤを点灯・消灯すべきタイミングを割り出してＬＤドライバを制御している。
本実施の形態におけるＬＤＵ１は発光素子に電流を与えて光ビームを生成する光ビーム生成手段に相当し、回転多面鏡２は光ビームを回転多面鏡の反射によって走査する走査手段にそれぞれ相当する。また、感光体上の走査領域外に配置された受光素子５は走査された光ビームを検知して同期検知信号を生成する同期検知信号生成手段に、ＬＤ制御部６は同期検知信号を基にして光ビームの発光タイミングを同期させる同期制御手段にそれぞれ相当する。
【０００７】
図２はＬＤ制御部周辺の回路構成を示すブロック図である。次に、ＬＤ制御部周辺について詳細を記述していく。図２において中央演算処理装置（以下、ＣＰＵ）７はレーザプリンタ全体を制御している。
ＬＤ制御部６は、コリメートレンズやＬＤ１１、ＬＤドライバ１０等で構成されるＬＤＵ１に対して画像データ（図中、一括してＤＡＴＡ）ならびに制御信号を送信している。ＬＤＵ１に属するＬＤドライバ１０はＬＤ制御部６から送信された画像データならびに制御信号に基づいてＬＤを駆動しているものとする。
また、ＬＤ制御部６は、ポリゴンモータ制御部（ポリゴンモータドライバ）１２に対してもポリゴン制御信号を送信しているものとして、ポリゴンモータ制御部１２は送信されたポリゴン制御信号に基づいてポリゴンモータ（図示せず）を駆動しているものとする。
ＬＤ１１はＬＤドライバ１０によって定電流制御が行われているが、単純に定電流制御を行なうだけでは、温度変動によって光量変動してしまう懸念がある。そのため、これを補正するために有効走査期間外においてＬＤ制御部６からＡＰＣ信号を送出し、ＡＰＣ信号に基づいてＬＤドライバ１０がオートマチックパワーコントロール（以下、ＡＰＣ）を行なっている。
【０００８】
図３はＬＤドライバの内部回路を示すブロック図である。ＬＤドライバ１０は、図３に示すように構成され、その内部において次に示す手順でＡＰＣを行なう。
まず、ＬＤ制御部６から送られるＡＰＣ信号に基づいてＬＤ１１を点灯し、ＬＤパッケージに内蔵されたフォトダイオード（ＰＤ）１３で発生するモニター電流を抵抗からなるＩ／Ｖ変換回路１５よって電圧に変換したものをＬＤドライバ１０内部にフィードバックし、変換した電圧をコンパレータ１４によって光量基準電圧と比較する。
次にＬＤドライバ１０内部のサンプル＆ホールド回路をサンプル状態にすることで、上記比較結果に基づいてホールドコンデンサ１８の充放電を行なって、ＬＤ駆動電流量の制御を行なう。
ＬＤ駆動電流量が安定してＬＤ制御部６からのＡＰＣ信号がオフすることで、その際にＬＤドライバ１０内部のサンプル＆ホールド回路をホールド状態にすることで、電流発生回路１６から出力されるＬＤ駆動電流量を固定するようにしている。
そして、有効走査期間内においてはＬＤドライバ１０の出力電流はそのまま一定値に固定されて、ＬＤ制御部６から送出される画像データ信号に基づいて、ＬＤドライバ１０内部のＬＤ変調用スイッチ回路１７が切り換わり、ＬＤ光源を変調して感光体ドラムに画像の書き込みが行われる。
コンパレータ１４での比較対象となる光量基準電圧は、図２に示したようにＬＤ制御部６からのデジタル制御信号によって制御されている。
ポリゴン制御信号は、回転開始か回転停止かを決定するオン信号と、回転数を決定するクロック周波数との２つの信号から構成される。
ポリゴンモータ制御部１２は、オン信号に基づいて回転開始と回転停止を制御するとともに、内蔵しているＰＬＬ回路によってクロック周波数を基準にしてポリゴンモータの回転数を制御している。
ここで、本実施の形態の画像形成装置において、ＬＤ制御部６は１つの専用集積回路で構成されている。ＬＤ制御部６は、上述したように同期検知信号を基にして画像が感光体ドラム４上に書き込まれる期間である有効走査期間を割り出す。それとともに、ＬＤ制御部６は所望の画像を形成するためにＬＤ１１を点灯・消灯すべきタイミングを割り出してＬＤドライバ１０を制御する機能を担っている。
【０００９】
図４は同期検知信号シャットアウト（遮断）回路を示すブロックである。ＬＤ制御部６である専用集積回路は同期検知信号の入力端子を備えている。この専用集積回路内部において、同期検知信号の入力端子から入力された同期検知信号は、まず図４に示された同期検知信号シャットアウト回路Ａを通過してから、ＬＤ制御部６内部に同期検知信号を伝達する構成となっている。
図４に示された同期検知信号シャットアウト回路Ａは、同期検知信号を検知してから所定の期間、同期検知信号をシャットアウト（遮断）しておく同期検知信号遮断手段に相当する。
また、本発明では、ＣＰＵが回転多面鏡の回転数設定値を基に、上記シャットアウト期間を設定する遮断期間設定手段に相当する。
次に、図４に示された同期検知信号シャットアウト回路について詳述する。図４から解るように、この回路はＬＤ制御部６に入力された同期検知信号を内部に取り込むか、シャットアウトするかをＡＮＤゲート１９によって選択可能なように構成されている。
さらにこのＡＮＤゲート１９は、コンパレータ２０の出力によって開閉が制御されているものとする。また、ＡＮＤゲート１９を制御するコンパレータ２０は、図４の前回の同期検知信号を検知してからの時間経過を測定するカウンタ２１の値と所定のレジスタ２２のレジスタ値を比較し、カウンタ値の方が大きい時にＨを出力する。
また図４から解るように上記カウンタ２１は、上記ＡＮＤゲート１９を通過した同期検知信号によってリセットされるように構成されている。このため、カウンタ値は前回の同期検知信号を検知してからのクロックカウント数になっており、このカウンタ値を読むことで前回の同期検知信号を検知してからの時間経過を測定することが可能となっている。
また、同期検知信号で直接カウンタ２１をリセットしてしまうと、すぐに同期検知信号が遮断され、内部ブロックに伝達される同期検知信号のパルス幅が短くなってしまうため、図４に示すようにディレイ回路２３を通して所定の時間をとってからカウンタ２１のリセット信号を生成する。
一方の前記レジスタ２２は、集積回路化されたＬＤ制御部６に内蔵されているＣＰＵインターフェイス２４によって、外部のＣＰＵから自在にレジスタ値を設定可能なように構成されており、任意のカウンタ値になるまでＡＮＤゲート１９を閉じておくことが可能な構成になっている。
【００１０】
図５は同期検知信号シャットアウト回路における信号のタイミングを示すタイミングチャートである。さて、上述のようにＬＤ制御部６に同期検知信号シャットアウト回路Ａを備えた結果、図５に示すように同期検知信号にノイズが重畳していたとしても、カウンタ値が所定値になるまで同期検知信号はマスクされる。
したがって、画像データ等によって発生したノイズの除去された信号がＬＤ制御部６内部に伝達されることになる。このようにして本実施の形態は同期検知機構のノイズによる誤動作を低減することができる。
また本実施の形態においては、画像調整等を目的として、ＣＰＵからＬＤ制御部６のレジスタ値を設定することで、ポリゴン制御部に送信されるポリゴンドライバ制御信号であるクロック周波数が変化して、微妙に回転多面鏡の回転数を調節するようにしている。
【００１１】
図６は同期検知信号のシャットアウト期間設定を説明するフローチャートである。図６において、上記レジスタ設定により回転多面鏡の回転数を設定したかどうかを判断し（Ｓ１）、設定したと判断した場合、ＣＰＵはポリゴンミラー制御部に存在するポリゴンミラーの回転数を設定するためのレジスタ値を読み出す（Ｓ２）。
この値を基に、予め（式６）の計算式に基づいて計算を行い、ＨＤＤ８（図２）等に記憶されているテーブルの値を基に最適なシャットアウト期間を呼び出して（Ｓ３）、集積回路化されたＬＤ制御部６に内蔵されているＣＰＵインターフェイス２４を介して、前記シャットアウト期間を設定するレジスタ２２を設定する（Ｓ４）。なお、（式６）の計算式については後述する。
シャットアウト期間が短すぎるとノイズを拾いやすくなり、逆にシャットアウト期間が長すぎると本来の同期検知信号入力をもシャットアウトしてしまうため、シャットアウト期間を最適値に設定することが重要なポイントになる。
そこで、本実施の形態において、後述する（式６）の計算式に基づいて前記シャットアウト期間を設定するようにしている。
【００１２】
以下、シャットアウト期間を設定することによる効果について説明する。
回転多面鏡２の回転数を高くすると、レーザダイオードから照射されたビームの走査速度は速まるためビームの走査周期が短くなる。その結果、同期検知信号の時間間隔は狭まると考えることができる。
またこのときにビームが感光体ドラム４面で走査される距離は不変であることから、結局、同期検知信号の時間間隔はビームの走査速度に反比例すると考えることができる。言い換えれば、同期検知信号の時間間隔はビームの走査速度の逆数に比例すると言える。
一方、ビームの走査速度は回転多面鏡２の回転数に比例するので、結局のところ、同期検知信号の時間間隔は回転多面鏡２の回転数の逆数に比例すると考えることができる。
したがって、
ｔ：同期検知信号の時間間隔（ｓ）
Ｒ：回転多面鏡の回転数（ｒｐｍ）
とすれば、Ｒが１分＝６０秒当たりの回転数であることに注意して、
2006058690.tif 000004
・・・（式１）
で表現することができる。
但し、同期検知信号の発生間隔は、回転多面鏡の回転数のみで決まるものではなく、主に回転多面鏡２の面精度に起因して発生するポリゴンジッタと呼ばれる揺らぎを持つことが知られている。したがってシャットアウト期間を最適にするためには、ポリゴンジッタも考慮して決定する必要性がある。
【００１３】
ポリゴンジッタδ（％）は、同期検知間隔をｎ回測定して、ｉ番目の同期検知信号の時間間隔をＴｉとした場合に、
2006058690.tif 000005
・・・（式２）
ただしここで、
2006058690.tif 000006
・・・（式３）
として規定されていることが多い。
ポリゴンジッタがδ％以下であることが解っている場合、同期検知信号の時間間隔は、上記計算値である
2006058690.tif 000007
・・・（式１）
に対して、±δ％のバラツキを持っていると考えることができる。
したがって、同期検知信号の時間間隔は、
2006058690.tif 000008
・・・（式４）
以上の時間間隔を持つと考えることができる。
したがって、この時間間隔よりシャットアウト期間を短くしないと本来の同期検知信号入力をもシャットアウトしてしまうことになる。
【００１４】
ところで、同期検知信号の発生間隔は、ポリゴンジッタの他に同期検知素子自体で発生する揺らぎの影響を受けると考えることができる。この揺らぎの発生原因は、主に同期検知素子に内蔵されたフォトダイオードが光入力に応答して同期信号を発生する閾値電圧までに到達する時間のバラツキによって発生すると考えることができる。
一方、同期検知素子には、光入力から同期信号出力までに伝播遅延時間ｔｐｄが存在するが、この伝播遅延時間は、光入力に応答して同期信号を発生する閾値電圧までに到達する時間のバラツキよりは大きいと考えることができる。このため、この伝播遅延時間ｔｐｄを同期検知素子自体で発生する同期信号の揺らぎとして代用することができる。
したがって、同期検知信号の時間間隔は、
2006058690.tif 000009
・・・（式５）
より若干大きい程度と考えることができる。
但し、本実施の形態では、シャットアウト期間はレジスタ設定値によってデジタル的に設定されているため、シャットアウト期間はレジスタ設定値に対応する離散的な値をとることしかできない。
そこで、本実施の形態では、レジスタ設定値をなるべく（式５）に近い値に設定することとして、
Ｔ：シャットアウト（遮断）時間（ｓ）
として
2006058690.tif 000010
・・・（式６）
を満たすようにレジスタ２２を設定することにより、最適なシャットアウト時間を実現するようにしている。
【００１５】
ところで、上述のように本実施の形態では、説明が解り易いように同期検知信号シャットアウト回路の中にカウンタ２１やＣＰＵインターフェイス２４、レジスタ２２を備えるという構成を採っているとしたが、ＬＤ制御部６は１つの集積回路としているので、当然のことながらＬＤ制御部６の他の回路とこれら構成要素を共有するものであってもよい。
例えば、通常の光走査装置のＬＤ制御部６は、主走査カウンタと呼ばれるカウンタを内蔵し、同期検知信号をきっかけとして主走査カウンタの値をリセットすることで、前回の同期信号が入力されてからの時間を計測し、主走査カウンタの値によって画像データの書き込み位置を割り当てるという制御を行なっている。
一方、本実施の形態に記載されている前回の同期検知信号を検知してからの時間経過を測定するカウンタも主走査カウンタと同じ構成を持つものであるので、本実施の形態に記載のカウンタは主走査カウンタを兼用するものであってもよい。
また、本実施の形態の同期検知信号シャットアウト回路は、図４に示したように、初めに同期検知信号の論理を反転してからＡＮＤゲート１９に入力させている。しかし、逆にコンパレータ２０からの出力の論理を反転させてＮＯＲゲートに入力させる構成をとっているものであっても、単に論理が反転しているだけであり、本実施の形態と同等の構成と考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】レーザプリンタとして説明する画像形成装置の実施の形態の概略構成を示す斜視図である。
【図２】ＬＤ制御部周辺の回路構成を示すブロック図である。
【図３】ＬＤドライバの内部回路を示すブロック図である。
【図４】同期検知信号シャットアウト回路の構成を示した図である。
【図５】同期検知信号シャットアウト回路における信号のタイミングを示したタイミングチャートである。
【図６】同期検知信号シャットアウト期間設定を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００１７】
１  光ビーム生成手段（ＬＤＵ）、２  走査手段（回転多面鏡、ポリゴンミラー）、４  感光体ドラム、５  同期検知信号生成手段（受光素子）、６  同期制御手段（ＬＤ制御部）、７  シャットアウト期間設定手段（ＣＰＵ）、Ａ  同期検知信号シャットアウト手段（同期検知信号シャットアウト回路）
【図１】
2006058690.tif 000012
【図２】
2006058690.tif 000013
【図３】
2006058690.tif 000014
【図４】
2006058690.tif 000015
【図５】
2006058690.tif 000016
【図６】
2006058690.tif 000017