(57)【要約】【課題】回転多面鏡の加減速状態を精度よく判定することができる光学走査装置を提供する。【解決手段】光学走査装置３において、半導体レーザ２１と、複数の反射面Ｍを備え、半導体レーザ２１から出射されたレーザ光束Ｌを回転しながら反射面Ｍで反射させて偏向走査する回転多面鏡２４と、回転多面鏡２４により偏向されたレーザ光束Ｌを受光してＢＤ信号を出力するＢＤセンサ２７と、複数の反射面Ｍのうち、同一の反射面で反射されたレーザ光束Ｌを受光して出力されたＢＤ信号を起点とするＢＤ信号周期同士を比較して、回転多面鏡２４の回転速度が加速状態か減速状態かを判定する制御部５０と、を有する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
複数の反射面を備え、前記光源から出射された光束を回転しながら前記反射面で反射させて偏向走査する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡により偏向された光束を受光して信号を出力する出力手段と、
前記複数の反射面のうち、同一の反射面で反射された光束を受光して出力された前記信号を起点とする信号周期同士を比較して、前記回転多面鏡の回転速度が加速状態か減速状態かを判定する制御手段と、
を有することを特徴とする光学走査装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記回転多面鏡が回転を開始してから目標の回転速度に達するまで、前記回転多面鏡の回転速度が加速状態か減速状態かを判定することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記出力手段が出力する信号の信号周期に基づいて、前記回転多面鏡の回転速度を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学走査装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記回転多面鏡が１回転する間に、前記回転多面鏡の回転速度が加速状態か減速状態かを１回のみ判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学走査装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記出力手段が前記信号を出力する度に、前記回転多面鏡の回転速度が加速状態か減速状態かを判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学走査装置。
【請求項６】
前記出力手段が出力した前記信号は、被走査面上の主走査方向の走査開始位置を制御するための走査開始信号として用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学走査装置。
【請求項７】
像担持体と、
前記像担持体に光束を走査して静電潜像を形成する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学走査装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に好適な光学走査装置、及び電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、画像信号に応じて光源から出射されたレーザ光束を光変調し、光変調されたレーザ光束を回転多面鏡により偏向走査し、走査レンズを介して感光体ドラム上に結像させて静電潜像を形成する走査光学装置が用いられる。
【０００３】
ここで回転多面鏡の回転速度を目標回転速度まで加速又は減速させるためには、回転多面鏡の回転速度や、加速状態か減速状態か（以下、加減速状態という）を正確に判定する必要がある。また回転多面鏡の回転速度や加減速状態の情報は、画像形成装置が正しく駆動していることの確認（故障検知）や、他の部材の駆動開始の判定に使用されることもある。
【０００４】
そこで、従来から回転多面鏡の回転速度を判定するための構成が提案されている。例えば特許文献１では、被走査面上の主走査方向（回転多面鏡の回転方向）の走査開始位置の制御に用いられる走査開始信号を取得するとき、この信号の出力間隔（信号周期）から回転多面鏡の回転速度を判定する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−３１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の構成では、回転多面鏡の隣り合う反射面がなす角が、製造時の切削精度や組付時に生じる微小な変形によって理想的な角度から誤差を有する場合、信号周期にばらつきが生じるため、回転速度を正確に判定することができない。
【０００７】
また上記誤差の誤差量によっては、回転多面鏡の加減速状態を判定するとき、加速状態にも関わらず減速状態であると判定してしまうおそれがある。この場合、故障検知が誤検知されることや、画像形成装置内の他のユニットの駆動開始判定が正しくなされずに誤作動を起こしてしまうおそれがある。
【０００８】
そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、回転多面鏡の加減速状態を精度よく判定することができる光学走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る光学走査装置の代表的な構成は、光源と、複数の反射面を備え、前記光源から出射された光束を回転しながら前記反射面で反射させて偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により偏向された光束を受光して信号を出力する出力手段と、前記複数の反射面のうち、同一の反射面で反射された光束を受光して出力された前記信号を起点とする信号周期同士を比較して、前記回転多面鏡の回転速度が加速状態か減速状態かを判定する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転多面鏡の加減速状態を精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の断面概略図である。
【図２】光学走査装置の平面概略図である。
【図３】面分割誤差を有する回転多面鏡の形状を示す平面概略図である。
【図４】図３に示す形状の回転多面鏡が目標回転数で定常回転したときのＢＤ信号の波形を示す図である。
【図５】図３に示す形状の回転多面鏡が目標速度で定常回転したときに検知されるＢＤ信号周期を示したグラフである。
【図６】面分割誤差を有する回転多面鏡の形状と、その形状の回転多面鏡が目標速度で定常回転したときに検知されるＢＤ信号周期を例示したものである。
【図７】面分割誤差を有する回転多面鏡の形状と、その形状の回転多面鏡が目標速度で定常回転したときに検知されるＢＤ信号周期を例示したものである。
【図８】面分割誤差を有する回転多面鏡の形状と、その形状の回転多面鏡が目標速度で定常回転したときに検知されるＢＤ信号周期を例示したものである。
【図９】面分割誤差を有する回転多面鏡の形状と、その形状の回転多面鏡が目標速度で定常回転したときに検知されるＢＤ信号周期を例示したものである。
【図１０】回転多面鏡が加速状態のときのＢＤ信号周期を示すグラフである。
【図１１】回転多面鏡が減速状態のときのＢＤ信号周期を示すグラフである。
【図１２】加減速状態を判定するシーケンスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、まず本発明の第１実施形態に係る光学走査装置を備える画像形成装置Ａの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
図１に示す様に、画像形成装置Ａは、シートにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着させる定着部と、を備える。
【００１４】
画像形成部は、装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジＰ、光学走査装置３、転写ローラ５を備える。プロセスカートリッジＰは、回転可能な感光体ドラム１（像担持体）、感光体ドラム１を帯電させる帯電ローラ２、現像装置４などを備える。
【００１５】
画像形成に際しては、不図示の制御部がプリント信号を発すると、シート積載部１０に積載収納されたシートＳが給送ローラ１１、搬送ローラ１２により画像形成部に搬送される。
【００１６】
一方、画像形成部においては、まず感光体ドラム１が帯電ローラ２によって表面を帯電させられる。その後、光学走査装置３が画像データに応じて感光体ドラム１表面にレーザ光束Ｌを照射して感光体ドラム１表面に静電潜像を形成する。この静電潜像を現像装置４によってトナーを付着させて現像することで感光体ドラム１上にトナー像が形成される。
【００１７】
感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１と転写ローラ５から形成される転写ニップ部において、転写ローラ５にトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることでシートに転写される。
【００１８】
トナー像が転写されたシートは、定着装置８に送られ、加熱、加圧されてトナー像がシートに定着された後、排出ローラ９により画像形成装置Ａの外側に排出される。
【００１９】
なお、本実施形態では感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４を一体としたプロセスカートリッジＰを用いる構成としたものの、これらの部材を別体として装置本体に支持させる構成としてもよい。
【００２０】
＜光学走査装置＞
次に、光学走査装置３の構成について説明する。
【００２１】
図２は光学走査装置３の平面概略図である。図２に示す様に、光学走査装置３は、レーザ光束を出射する半導体レーザ２１（光源）、コリメータレンズとシリンドリカルレンズを一体に成形したアナモフィックコリメータレンズ２２、開口絞り２３、ｆθレンズ２６（走査レンズ）を備える。また複数（本実施形態では４つ）の反射面Ｍ（Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ）を備え、回転しながらレーザ光束Ｌを反射面Ｍで反射させて偏向走査する回転多面鏡２４、回転多面鏡２４を回転駆動させるスキャナモータ２５を備える。また回転多面鏡２４により偏向されたレーザ光束Ｌを受光して、感光体ドラム１上（被走査面上）の主走査方向の走査開始位置の制御に用いられるＢＤ信号（走査開始信号）を出力するＢＤセンサ２７（出力手段）を備える。
【００２２】
また、光学走査装置３の制御系として、情報の記憶や各種の制御を行う制御部５０（制御手段）、画像信号を生成する画像信号生成部５２、レーザ駆動部５３、内部カウンタ５１を備える。
【００２３】
次に、光学走査装置３の基本動作について説明する。
【００２４】
まず半導体レーザ２１から出射されたレーザ光束Ｌは、アナモフィックコリメータレンズ２２に入射し、主走査断面内では略平行光または収束光とされ、副走査断面内では収束光とされる。
【００２５】
次に、レーザ光束Ｌは開口絞り２３を通過することで光束幅が制限され、回転多面鏡２４の反射面Ｍにおいてほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。その後、回転多面鏡２４が回転しながら各々の反射面Ｍ（Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ）でレーザ光束Ｌを反射させることでレーザ光束Ｌが偏向走査される。
【００２６】
回転多面鏡２４により偏向されたレーザ光束Ｌは、まずＢＤセンサ２７に入射する。このときＢＤセンサ２７はＢＤ信号を出力する。このＢＤ信号の出力タイミングが、感光体ドラム１の主走査方向の書き出し位置の同期タイミングとされる。つまりＢＤ信号は、感光体ドラム１上の主走査方向の走査開始位置を制御するための走査開始信号である。
【００２７】
なお、ＢＤセンサ２７によるＢＤ信号の出力は、回転多面鏡２４の各々の反射面Ｍ（Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ）でレーザ光束Ｌが偏向される度に行われる。その際、内部カウンタ５１によりＢＤ信号の出力間隔（以下、ＢＤ信号周期）を測定して検知する。
【００２８】
回転多面鏡２４の回転速度の制御は、ＢＤ信号周期に基づいて制御部５０で行う。具体的には、検知されたＢＤ信号周期が目標周期より遅い場合にはスキャナモータ２５に対して加速させる信号を出力し、目標周期より速い場合には減速させる信号を出力する。なお、回転速度を制御する信号の出力タイミングは、ＢＤ信号周期を検知する度に行う制御としてもよいし、回転多面鏡２４の反射面Ｍのうち、同一の反射面を起点とするＢＤ信号周期を検知した時に行う制御としてもよい。
【００２９】
また制御部５０は、画像形成装置Ａ内の他のユニットの駆動開始を指示する等の目的で、検知されたＢＤ信号周期がある設定周期に達した際に信号を出力している。また後述する通り、ＢＤ信号周期の変化から回転多面鏡２４の加減速状態を判定する。
【００３０】
次に、レーザ光束Ｌはｆθレンズ２６に入射する。ｆθレンズ２６は、レーザ光束Ｌを感光体ドラム１上にスポットを形成するように集光し、且つ、スポットの走査速度が等速に保たれるように設計されている。このような特性を得るため、ｆθレンズ２６は非球面レンズで形成されている。ｆθレンズ２６を通過したレーザ光束Ｌは、感光体ドラム１上に結像走査される。
【００３１】
このようにして光学走査装置３は、レーザ光束Ｌを感光体ドラム１上に走査して静電潜像を形成する。具体的には、回転多面鏡２４の回転によりレーザ光束Ｌの偏向される角度が変化してレーザ光束Ｌが結像したスポット像が主走査方向に走査される。また感光体ドラム１が軸線まわりに回転することでレーザ光束Ｌが結像したスポット像が副走査方向（感光体ドラム１の回転方向、回転多面鏡２４の軸方向）に走査される。
【００３２】
＜ＢＤ信号周期＞
次に、ＢＤ信号周期のばらつきについて説明する。
【００３３】
前述した通り、回転多面鏡２４は、隣り合う反射面がなす角が製造時の切削精度や組付時に生じる微小な変形によって理想的な角度から誤差を有する。以下、この誤差を面分割誤差と称する。
【００３４】
例えば本実施形態のように反射面Ｍが４つの回転多面鏡２４の場合、各々の反射面Ｍ間の角度が９０度になるように狙って製造されるが、加工誤差により±数度程度の面分割誤差が生じる。このため、次に説明するように、ＢＤ信号周期は完全に等間隔にはならず、数ｎｓｅｃから数十ｎｓｅｃのばらつきを生じる。
【００３５】
図３は、面分割誤差を有する回転多面鏡２４の形状を示す平面概略図である。図４は図３に示す形状の回転多面鏡２４が目標回転速度で定常回転している状態において、各々の反射面Ｍで反射されたレーザ光束ＬがＢＤセンサ２７に入射して出力されたＢＤ信号の波形（実線）を示す図である。なお、破線は面分割誤差がない理想面の場合のＢＤ信号波形である。また図５はこのときのＢＤ信号周期を示すグラフである。
【００３６】
図４に示す様に、面分割誤差を有する場合、反射面Ｍａで反射されたレーザ光束ＬがＢＤセンサ２７に入射するタイミングを基準とすると、反射面Ｍｂで反射されたレーザ光束Ｌは、理想面で反射されたものより遅いタイミングでＢＤセンサ２７に入射する。このため、反射面Ｍｂで反射されたレーザ光束Ｌに基づくＢＤ信号の出力は、理想面で反射されたレーザ光束Ｌに基づくＢＤ信号の出力よりも遅くなる。
【００３７】
一方、反射面Ｍｃで反射されたレーザ光束Ｌは、理想面で反射されたレーザ光束Ｌより早いタイミングでＢＤセンサ２７に入射する。このため、反射面Ｍｃで反射されたレーザ光束Ｌに基づくＢＤ信号の出力は、理想面で反射されたレーザ光束Ｌに基づくＢＤ信号の出力よりも早くなる。同様に、反射面Ｍｄで反射されたレーザ光束Ｌに基づくＢＤ信号の出力は、理想面で反射されたレーザ光束Ｌに基づくＢＤ信号の出力よりも遅くなる。
【００３８】
以上説明した理由により、図５に示す様に、このときのＢＤ信号周期（Ｔａｂ、Ｔｂｃ、Ｔｃｄ、Ｔｄａ）は完全に等間隔にならずにばらつきが生じたものとなる。
【００３９】
なお、図６、図７、図８、図９は、図３に示す回転多面鏡２４とは異なる面分割誤差を有する回転多面鏡２４の形状と、その形状の回転多面鏡２４が目標速度で定常回転したときに検知されるＢＤ信号周期を例示したものである。図６〜図９に示す様に、図３に示す回転多面鏡２４の形状とは異なる面分割誤差を有する形状の場合でも、同様の理由でＢＤ信号周期にばらつきが生じる。
【００４０】
＜加減速状態の判定＞
次に、回転多面鏡２４の加減速状態の判定方法について説明する。
【００４１】
図１０は回転多面鏡２４が加速状態のときのＢＤ信号周期を示すグラフであり、図１１は減速状態のときのＢＤ信号周期を示すグラフである。ここで図１０、図１１において、Ｔｎは基準となる任意のＢＤ信号を起点とするＢＤ信号周期である。また、その次のＢＤ信号を起点とするＢＤ信号周期をＴｎ＋１、その次のＢＤ信号を起点とするＢＤ信号周期をＴｎ＋２という様に、Ｔｎの起点となるＢＤ信号が出力されてからｎ回目に出力されたＢＤ信号を起点とするＢＤ信号周期をＴｎ＋ｎとして示す。
【００４２】
まず従来の判定方法について説明する。従来、回転多面鏡２４の加減速状態を判定する場合には、隣り合うＢＤ信号周期同士を比較していた。例えばＴｎとＴｎ＋１を比較し、Ｔｎ＜Ｔｎ＋１であれば減速状態、Ｔｎ＞Ｔｎ＋１であれば加速状態と判定していた。
【００４３】
この方法では、例えば図１０においてＴｎ＋２とＴｎ＋３を比較した場合、面分割誤差の影響により加速状態であるにも関わらずＴｎ＋２＜Ｔｎ＋３となって減速状態と誤判定するおそれがある。同様に、図１１においてＴｎ＋２とＴｎ＋３を比較した場合、減速状態であるにも関わらずＴｎ＋２＞Ｔｎ＋３となって加速状態と誤判定してしまうおそれがある。
【００４４】
そこで本実施形態では、上記のような誤判定を抑制するため、回転多面鏡２４の複数の反射面Ｍのうち、同一の反射面で反射されたレーザ光束ＬがＢＤセンサ２７に入射して出力されたＢＤ信号を起点とするＢＤ信号周期同士を比較して加減速状態を判定する。以下、図１２に示すフローチャートを用いて加減速状態を判定するシーケンスを説明する。
【００４５】
図１２に示す様に、まず基準となる任意のＢＤ信号周期Ｔｎを検知して制御部５０内の記憶部で記憶する（Ｓ１）。このＢＤ信号周期Ｔｎは、回転多面鏡２４の複数の反射面Ｍのうち、いずれの反射面に反射されてＢＤセンサ２７に入射して出力されたＢＤ信号を起点としたＢＤ信号周期であってもよい。なお、以下の説明では、上記同様にＴｎの起点となるＢＤ信号が出力されてからｎ回目に出力されたＢＤ信号を起点とするＢＤ信号周期をＴｎ＋ｎとして示す。
【００４６】
次に、少なくとも４つ先までのＢＤ信号周期（Ｔｎ＋１〜Ｔｎ＋４）を制御部５０内の記憶部に同時に記憶させる（Ｓ２）。この時点で、制御部５０には、少なくとも連続した５つのＢＤ信号周期（Ｔｎ〜Ｔｎ＋４）が記憶されている。
【００４７】
次に、制御部５０は、記憶されたＢＤ信号周期のうち、回転多面鏡２４の同一の反射面Ｍで反射されたレーザ光束ＬがＢＤセンサ２７に入射して出力されたＢＤ信号を起点とするＢＤ信号周期同士を比較する。例えば、この場合であればＴｎとＴｎ＋４とを比較し（Ｓ３）、Ｔｎ＜Ｔｎ＋４であれば減速状態（Ｓ４）、Ｔｎ＞Ｔｎ＋４であれば加速状態（Ｓ５）と判定する。本実施形態では、このようなシーケンスを実行して加減速状態の判定を行う。
【００４８】
なお、その後はＴｎ＋４とＴｎ＋８を比較、Ｔｎ＋８とＴｎ＋１２を比較、という具合に、回転多面鏡２４の面数＋１（本実施形態では５）のＢＤ信号周期を検知する度にこのシーケンスを実行して加減速状態を判定する。
【００４９】
このよう同一の反射面で反射されたレーザ光束ＬがＢＤセンサ２７に入射して出力されたＢＤ信号を起点とするＢＤ信号周期同士を比較することで、面分割誤差の影響によるＢＤ信号周期のばらつきの影響を受けずに加減速状態を判定することができる。従って、精度よく回転多面鏡２４の加減速状態を判定することができる。
【００５０】
また新たな部材を追加することなく、既存の構成で上記判定を行うことができるため、コストアップすることなく回転多面鏡２４の加減速状態の判定精度を向上させることができる。
【００５１】
なお、ＢＤ信号周期を連続的に記憶する場合、同時に記憶するＢＤ信号周期は回転多面鏡２４の面数＋１以上であればよい。すなわち、新たに内部カウンタ５１により検知されたＢＤ信号周期（例えばＴｎ＋５）を制御部５０に記憶する時、最も古いＢＤ信号周期（ここではＴｎ）を消去する構成としてもよい。
【００５２】
また本実施形態では、回転多面鏡２４が１回転する間に加減速状態を１回のみ判定する構成について説明したものの、本発明はこれに限定されない。すなわち、Ｔｎ＋１とＴｎ＋５を比較、Ｔｎ＋２とＴｎ＋６を比較、というように、ＢＤセンサ２７がＢＤ信号を出力してＢＤ信号周期が検知される度に加減速状態の判定を行う構成としてもよい。これにより、さらに精度よく回転多面鏡２４の加減速状態を判定することができる。
【００５３】
また回転多面鏡２４に関して、各角の面分割誤差にあえて大小関係を持たせて、意図的にＢＤ信号周期を等間隔ではない構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…感光体ドラム（像担持体）
３…光学走査装置
２１…半導体レーザ（光源）
２４…回転多面鏡
２７…ＢＤセンサ（出力手段）
５０…制御部（制御手段）
Ａ…画像形成装置
Ｍ…反射面
Ｌ…レーザ光束（光束）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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