(57)【要約】【課題】本発明は、レーザ素子の発振開始閾値電流よりも小さいバイアス電流を流しつつレーザを駆動させてレーザ光を出射するレーザ走査装置及び該レーザ走査装置を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。【解決手段】カラー画像形成装置１は、ＬＤ８０の発振開始閾値電流よりも小さいバイアス電流Ｉｂとして、ＬＤ８０の特性を検出する特性検出処理の検出結果に基づいて設定したバイアス電流Ｉｂを流しつつ、画像データに基づいて駆動されて変調したレーザ光をポリゴンミラー６１に出射するＬＤ８０とポリゴンミラー６１との間に、開閉動作してレーザ光を通過／遮断するシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋが配置されており、このシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを少なくとも特性検出処理期間の間は閉じる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ素子の発振開始閾値電流よりも小さいバイアス電流として、該レーザ素子の特性を検出する特性検出処理の検出結果に基づいて設定したバイアス電流を流しつつ、レーザ駆動手段によって該レーザ素子を画像データに基づいて駆動させて変調したレーザ光をポリゴンミラーに出射し、該ポリゴンミラーでレーザ光を感光体上に走査して該感光体上に静電潜像を形成するレーザ走査装置であって、前記レーザ素子と前記ポリゴンミラーとの間に、開閉動作してレーザ光を通過／遮断するシャッタが配設され、前記特性検出処理期間の間は、少なくとも該シャッタを閉じることを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項２】
前記レーザ走査装置は、前記特性検出処理において、前記レーザ素子の特性として、該レーザ素子の微分量子効率特性と前記発振開始閾値電流を検出することを特徴とする請求項１記載のレーザ走査装置。
【請求項３】
前記シャッタは、前記レーザ素子からのレーザ光の該レーザ素子方向への戻りを防止する戻り防止処理が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーザ走査装置。
【請求項４】
前記シャッタは、前記戻り防止処理として、該シャッタの法線が前記レーザ素子からのレーザ光の入射角からずれた状態で該シャッタを配置する処理が施されていることを特徴とする請求項３記載のレーザ走査装置。
【請求項５】
前記シャッタは、前記戻り防止処理として、少なくとも該シャッタの前記レーザ素子側の面に反射防止処理が施されていることを特徴とする請求項３記載のレーザ走査装置。
【請求項６】
前記レーザ走査装置は、前記特性検出処理期間が、前記レーザ駆動手段の動作速度に基づいて予測した検出可能時間に所定の猶予時間を含めた時間であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ走査装置。
【請求項７】
前記レーザ走査装置は、前記特性検出処理期間の終了時点が、前記レーザ駆動手段から前記特性検出動作の終了を示す検出終了信号が出力されるタイミングで決定される時点であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ走査装置。
【請求項８】
レーザ走査部によって形成された感光体上の静電潜像を現像剤で現像して、給紙部からの用紙に該感光体上の現像剤像を転写して画像形成する画像形成装置において、前記レーザ走査部として、請求項１から請求項７のいずれかに記載のレーザ走査装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成装置は、該画像形成装置本体筐体の開閉扉の開操作等の画像形成動作を中断させる操作を検出する操作検出手段を備え、該操作検出手段が該画像形成動作を中断させる操作を検出すると、前記レーザ走査部の前記シャッタを閉じることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ走査装置及び画像形成装置に関し、詳細には、レーザ素子の発振開始閾値電流よりも小さいバイアス電流を流しつつレーザを駆動させてレーザ光を出射するレーザ走査装置及び該レーザ走査装置を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いて画像を形成するデジタル複写機、レーザプリンター等の画像形成装置においては、光書込ユニットから感光体にレーザビームを走査して静電潜像を形成しており、近年では、レーザ光源として半導体レーザ（以下、ＬＤ：レーザダイオード）が広く用いられている。
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置においては、画像形成を開始する場合、まず、ＬＤから出射されたレーザ光を主走査方向に走査させるポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータを回転スタートさせてからＬＤを点灯開始する。すなわち、ポリゴンミラーが回転していない状態でＬＤを点灯した場合、ミラー面の角度によってはレーザ光が感光体上の１点に静止して照射し続ける場合があり、感光体の特定箇所への過度の光疲労を引き起こして、感光体劣化が発生し、画像への影響を及ぼしかねないことから、点灯開始時にポリゴンモータを回転制御しておくことにより、感光体への光を走査させ、特定箇所へのレーザ光のエネルギー集中を防いでいる。
【０００４】
また、画像形成装置においては、光学系の構成によっては、レーザ光を１ラインの走査周期の間、点灯しっぱなしにすると、ミラー面とレーザ光の入射角が垂直な関係が成り立つ場合があり、その際にＬＤの発光点方向に正反射光が戻り光として戻ってくる。
【０００５】
この戻り光は、通常の画像形成動作時等においては、戻り光が発生するタイミングを避けて点灯制御を行うことで、問題とならないが、ＬＤを点灯開始する際等のモータの回転角を検出するまでは、モータの回転と非同期となり、戻り光が戻ってくるタイミングでＬＤが発光してしまうことを防止することができない。
【０００６】
通常、ポリゴンモータの回転角の検出は、感光体面と同等面上の主走査方向の先頭位置に配置された光検出器にレーザ光が走査したタイミングを元に検出される。
【０００７】
従来、上記ポリゴンモータの回転との最初の同期のための点灯タイミングにおいては、感光体の帯電プロセス、トナーを現像するための現像プロセスの高圧出力をＯＦＦ（オフ）するように制御し、不要なトナーが感光体に現像されないようにしている。
【０００８】
しかしながら、このような高圧出力のオフ制御には、同期のための点灯とプロセス制御のタイミング管理が必要となり、制御が煩雑になるという問題点があった。
【０００９】
また、タイミング制御においては何らかの要因により意図せずにズレが生じた場合、トナー像を現像してしまう場合があり、感光体のクリーニングユニットに意図しない負担が生じるため、ユニットの寿命に影響する。さらに、転写ベルト上にトナーが付着し、転写紙の画像形成面とは反対面へトナーが付着してしまうおそれがある。
【００１０】
また、近年、装置の高速化や、形成画像の高密度化の要求から、ＬＤを変調制御して画像を形成する際の変調周波数が年々増加する傾向にあり、ＬＤの変調制御を行う際の応答性も高速化が求められている。
【００１１】
ＬＤ変調を高速に行うために、従来から画像データによる点灯を行わないタイミング（非画像域や白画像部）においても、発振開始閾値電流以下のバイアス電流を流しておく制御が行われており、このバイアス電流を固定値として制御する方式が広く用いられてきた。
【００１２】
すなわち、ＬＤの特性上、ＬＤの電流を流し始めてから、実際にＬＤが発振状態となり、所定の光量が得られるまでには、発振ディレイと呼ばれる応答遅れが生じるが、バイアス電流を流しておくことにより、実際に画像データにより所定の光量で発光する際に電流を流してから、ＬＤが発振を開始するまでの発振ディレイが緩和されることが知られている。
【００１３】
そこで、従来から、ＬＤ変調制御の高速化が求められる画像形成装置においては、バイアス電流を流す制御が一般的に用いられている。
【００１４】
そして、ＬＤは、ＬＤへのバイアス電流の増加量に応じて、変化する発光光量の割合を示す微分量子効率の特性やレーザ発振を開始する発振開始閾値電流の値が、個々のＬＤ素子で大きくばらつきを持っているという特徴を有しており、また、１つのＬＤであっても、これらの特性は使用される環境温度によっても大きく変動するという特性を有していることが知られている。
【００１５】
また、上述のように、近年、高速化や高密度化が要求され、ＬＤにおいても、高密度書込の要求から、従来の波長：７８０ｎｍ近辺の赤外ＬＤから、赤色ＬＤ（６５０ｎｍ近辺）、が採用されるようになってきており、さらに、光ディスクメディア等で実用化が進んでいる青色ＬＤ（４００ｎｍ近辺）の画像形成装置への応用も検討され始めているが、ＬＤの物性上、赤色ＬＤ、青色ＬＤでは、上記の発振ディレイが大きくなる傾向が知られている。
【００１６】
このような理由によって、近年、益々、バイアス電流を流すＬＤ変調方法が広く採用される傾向にある。
【００１７】
ところが、上記バイアス電流を流す制御を行ったとしても、上述のように、ＬＤの発振開始閾値電流Ｉｔｈの特性は、図９に示すように、温度環境により、温度：Ｔ１＜Ｔ２の場合、Ｉｔｈ１＜Ｉｔｈ２のように変動するので、一定のバイアス電流Ｉｂを常に固定値として流す制御を行った場合、画像データによる点灯を開始する際に流す所定の光量が得られる電流（発振開始閾値電流Ｉｔｈよりも大きい値）も発振開始閾値電流Ｉｔｈの変化に応じて変化し、必要な所定光量を得るための電流と、バイアス電流Ｉｂとの差分値が変動することとなる。なお、図９において、Ｉは、レーザ素子に供給される駆動電流であり、Ｐは、レーザ素子からの光出力を示している。
【００１８】
したがって、温度環境が変化すると、この電流差分が変化して、ＬＤの発振ディレイ特性が変動し、結果として、ＬＤの応答特性が変動する。その結果、安定した光パルスが得られず、形成画像が安定しないという問題が生じる。
【００１９】
この問題を解決するために、従来から、ＬＤの微分量子効率特性を検出し、該検出結果に応じてＬＤのバイアス電流制御を行って、安定したＬＤ駆動を図った技術がある（特許文献１参照）。
【００２０】
そして、この従来技術においては、ＬＤの特性を検出する際に、ＬＤの同一パッケージ（ＬＤユニット）内に内蔵されているフォトダイオード（以下、ＰＤ）の出力をモニターして、レーザへの駆動電流に対する光出力特性から、各特性を類推してＬＤ特性を検出して、該検出結果により、図１０に示すように、所定光量のＬＤ駆動電流とバイアス電流Ｉｂとの差分値が一定となるようにバイアス電流Ｉｂを制御することで、環境温度が変化し、ＬＤ特性が変化したとしても、常に安定したＬＤ変調特性が得られるようにしている。すなわち、図１０において、温度Ｔ１のときの発振開始閾値電流Ｉｔｈ１とバイアス電流Ｉｂ１との差（Ｉｔｈ１−Ｉｂ１）が、温度Ｔ２のときの発振開始閾値電流Ｉｔｈ２とバイアス電流Ｉｂ２との差（Ｉｔｈ２−Ｉｂ２）と等しくなるようにバイアス電流を調整する。
【００２１】
【特許文献１】特開２００５−１２９８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上記特許文献１記載の従来技術にあっては、ＬＤの特性を検出する際に、ＬＤユニットに内蔵されたＰＤの出力をモニターして、ＬＤへの駆動電流に対する光出力特性から、各特性を類推しているため、検出動作中に出射されたレーザ光がＰＤに戻り光として入射すると、戻り光の影響がＰＤの出力結果にノイズとして重畳され、検出動作に悪影響を及ぼして、結果としてバイアス制御が適正に行われず、形成画像に悪影響を与えるおそれがあった。
【００２３】
すなわち、ＬＤユニットは、一般的に、内蔵ＰＤがＬＤのリア側の出射パワーをモニタリングしている。ＬＤ特性の検出動作中にＬＤユニットのフロント側から出射されたレーザ光が、外部の鏡面により反射されて、戻り光としてＬＤ素子に入射され、内蔵ＰＤに入射されると、戻り光の影響がＰＤの出力結果にノイズとして重畳し、検出動作に悪影響を及ぼす。その結果、バイアス電流の制御が適正に行われず、その影響が大きい場合、バイアス電流が大きくなって、画像データによる点灯タイミング以外の非画像部でのオフセット発光量が大きくなり、最終的な形成画像に微量のトナーが付着して、地肌汚れ等の画像上の悪影響を与えるおそれがある。
【００２４】
そこで、本発明は、レーザ素子の特性を適正に検出して、レーザ素子のバイアス電流制御を安定させ、使用環境の影響を抑制しつつ、安定して画像データで変調されたレーザを出射するレーザ走査装置及び該レーザ走査装置を用いて安定して高画質の画像形成を行う画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１記載の発明のレーザ走査装置は、レーザ素子の発振開始閾値電流よりも小さいバイアス電流として、該レーザ素子の特性を検出する特性検出処理の検出結果に基づいて設定したバイアス電流を流しつつ、レーザ駆動手段によって該レーザ素子を画像データに基づいて駆動させて変調したレーザ光をポリゴンミラーに出射し、該ポリゴンミラーでレーザ光を感光体上に走査して該感光体上に静電潜像を形成するレーザ走査装置であって、前記レーザ素子と前記ポリゴンミラーとの間に、開閉動作してレーザ光を通過／遮断するシャッタが配設され、前記特性検出処理期間の間は、少なくとも該シャッタを閉じることにより、上記目的を達成している。
【００２６】
この場合、例えば、請求項２に記載するように、前記レーザ走査装置は、前記特性検出処理において、前記レーザ素子の特性として、該レーザ素子の微分量子効率特性と前記発振開始閾値電流を検出してもよい。
【００２７】
また、例えば、請求項３に記載するように、前記シャッタは、前記レーザ素子からのレーザ光の該レーザ素子方向への戻りを防止する戻り防止処理が施されていてもよい。
【００２８】
さらに、例えば、請求項４に記載するように、前記シャッタは、前記戻り防止処理として、該シャッタの法線が前記レーザ素子からのレーザ光の入射角からずれた状態で該シャッタを配置する処理が施されていてもよい。
【００２９】
また、例えば、請求項５に記載するように、前記シャッタは、前記戻り防止処理として、少なくとも該シャッタの前記レーザ素子側の面に反射防止処理が施されていてもよい。
【００３０】
さらに、例えば、請求項６に記載するように、前記レーザ走査装置は、前記特性検出処理期間が、前記レーザ駆動手段の動作速度に基づいて予測した検出可能時間に所定の猶予時間を含めた時間であってもよい。
【００３１】
また、例えば、請求項７に記載するように、前記レーザ走査装置は、前記特性検出処理期間の終了時点が、前記レーザ駆動手段から前記特性検出動作の終了を示す検出終了信号が出力されるタイミングで決定される時点であってもよい。
【００３２】
請求項８記載の発明の画像形成装置は、レーザ走査部によって形成された感光体上の静電潜像を現像剤で現像して、給紙部からの用紙に該感光体上の現像剤像を転写して画像形成する画像形成装置において、前記レーザ走査部として、請求項１から請求項７のいずれかに記載のレーザ走査装置を備えていることにより、上記目的を達成している。
【００３３】
この場合、例えば、請求項９に記載するように、前記画像形成装置は、該画像形成装置本体筐体の開閉扉の開操作等の画像形成動作を中断させる操作を検出する操作検出手段を備え、該操作検出手段が該画像形成動作を中断させる操作を検出すると、前記レーザ走査部の前記シャッタを閉じるものであってもよい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のレーザ走査装置によれば、レーザ素子の発振開始閾値電流よりも小さいバイアス電流として、該レーザ素子の特性を検出する特性検出処理の検出結果に基づいて設定したバイアス電流を流しつつ、画像データに基づいて駆動して変調したレーザ光をポリゴンミラーに出射するレーザ素子とポリゴンミラーとの間に、開閉動作してレーザ光を通過／遮断するシャッタを配置して、該シャッタを少なくとも特性検出処理期間の間は閉じているので、特性検出処理期間の間にレーザ素子から出射されたレーザ光がポリゴンミラー等で反射されてレーザ素子側に戻ることをシャッタで阻止して、レーザ素子の特性を正確に検出することができ、レーザ素子のバイアス電流制御を安定させて、使用環境の影響を抑制しつつ、安定して画像データで変調されたレーザを出射することができる。
【００３５】
本発明の画像形成装置は、レーザ素子の発振開始閾値電流よりも小さいバイアス電流として、該レーザ素子の特性を検出する特性検出処理の検出結果に基づいて設定したバイアス電流を流しつつ、画像データに基づいて駆動して変調したレーザ光をポリゴンミラーに出射するレーザ素子とポリゴンミラーとの間に、開閉動作してレーザ光を通過／遮断するシャッタを配設して、該シャッタを少なくとも特性検出処理期間の間は閉じるレーザ走査装置を画像形成を行うレーザ走査部として備えているので、レーザ素子の特性を正確に検出して、レーザ素子のバイアス電流制御を安定させて、使用環境の影響を抑制しつつ、安定して画像データで変調されたレーザを出射することができ、安定して高画質の画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【実施例１】
【００３７】
図１〜図８は、本発明のレーザ走査装置及び画像形成装置の一実施例を示す図であり、図１は、本発明のレーザ走査装置及び画像形成装置の一実施例を適用したカラー画像形成装置１の要部概略構成図である。
【００３８】
図１において、カラー画像形成装置１は、本体筐体内に、給紙部１０、搬送ベルト機構部２０、搬送ベルト機構部２０に沿って配設されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色の画像形成部（画像形成手段）３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ、定着部４０及び画像位置検知部５０等を備えており、これらの他に、図示しないが、モータ及びモータにより駆動される各部に駆動源を伝達する駆動機構部等を備えている。
【００３９】
給紙部１０は、給紙カセット１１内の転写紙１２を、例えば、図示しない給紙コロと分離部材により１枚ずつ分離して図示しないレジストローラ対に送り出し、レジストローラ対が、給紙カセット１１から送られてきた転写紙１２のタイミング調整を行って、転写紙１２を所定のタイミングで搬送ベルト機構部２０に送り出す。
【００４０】
搬送ベルト機構部２０は、搬送ベルト２１、駆動ローラ２２及び従動ローラ２３等を備えており、搬送ベルト２１は、駆動ローラ２２と従動ローラ２３に張り渡されている。駆動ローラ２２が、図示しないシステムコントローラの制御下で図外のモータ等の駆動機構により回転駆動されることにより、図１中反時計方向に回転駆動され、搬送ベルト２１は、給紙部１０から送り出されてきた転写紙１２を、各色の画像形成部３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ（３０Ｙ〜３０Ｋ）に順次搬送して、搬送される転写紙１２に各色の画像形成部３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋで、それぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像及びブラックトナー画像が順次転写紙１２に重ね合わせて転写されて、カラー画像が形成される。
【００４１】
各色の画像形成部３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ（３０Ｙ〜３０Ｋ）は、感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ（３１Ｙ〜３１Ｋ）が搬送ベルト２１の搬送方向に沿って所定間隔で配設されており、図１に示すように、それぞれ感光体３１Ｙ〜３１Ｋの周囲に、帯電部３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ（３２Ｙ〜３２Ｋ）、光書込ユニット３３、現像部３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ（３４Ｙ〜３４Ｋ）、転写部３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ（３５Ｙ〜３５Ｋ）、クリーニング部３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋ（３６Ｙ〜３６Ｋ）及び図示しない除電部等が配設されている。
【００４２】
各画像形成部３０Ｙ〜３０Ｋは、図外の駆動機構により図１中時計方向に回転駆動される感光体３１Ｙ〜３１Ｋを、帯電部３２Ｙ〜３２Ｋで一様に帯電させて、光書込ユニット３３から、各色の画像データで変調されたレーザが感光体３１Ｙ〜３１Ｋに照射されて静電潜像が形成されると、当該静電潜像の形成された感光体３１Ｙ〜３１Ｋに、現像部３４Ｙ〜３４Ｋで、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色のトナーを付着させて、各色の２次元のトナー画像を形成する。そして、画像形成部３０Ｙ〜３０Ｋは、搬送ベルト２１と感光体３１Ｙ〜３１Ｋとの間に上記転写紙１２が搬送されると、搬送ベルト２１の背面に配設された転写部３５Ｙ〜３５Ｋが、転写電位を付与して、感光体３１Ｙ〜３１Ｋ上のイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色のトナー画像を順次転写紙１２に重ねて転写させる。トナー画像の転写の完了した感光体３１Ｙ〜３１Ｋは、クリーニング部３６Ｙ〜３６Ｋで残留トナーがクリーニングされ、除電部で除電された後、再度、帯電部３２Ｙ〜３２Ｋで帯電されて、次の画像形成動作を行う。カラー画像形成装置１は、このカラー画像の形成において、各色トナー画像の画像位置が転写紙１２上で一致するように、レーザ光による各色の走査タイミング、感光体３１Ｙ〜３１Ｋの副走査タイミング及び転写紙１２の搬送速度を制御する。
【００４３】
上述のようにしてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色のトナー画像が順次重ね合わされて転写されてカラー画像の形成された転写紙１２は、静電的に搬送ベルト２１に吸着された状態で、搬送ベルト２１によりさらに搬送されて、搬送ベルト２１から分離されて、定着部４０に搬送される。
【００４４】
定着部４０は、定着ローラ４１、加圧ローラ４２及び図示しない排紙ローラ対等を備えている。定着ローラ４１と加圧ローラ４２は、所定の押圧力で押圧されて、一方が回転駆動されることにより、他方が連れ回りし、定着ローラ４１は、内蔵の加熱ヒータにより所定の定着温度に加熱制御される。
【００４５】
定着部４０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色のトナー画像が転写されて、搬送ベルト２１により搬送されてきた転写紙１２を定着ローラ４１と加圧ローラ４２で加熱・加圧することにより、各色のトナーを転写紙１２に定着させ、排紙ローラ対により図示しない排紙トレイ上に排出する。
【００４６】
上記光書込ユニット３３は、副走査方向（搬送ベルト２１の搬送方向）に所定長さにわたって配設されており、図２に示すように、該副走査方向略中央部に、図示しないポリゴンモータで回転駆動されるポリゴンミラー６１が配設されている。光書込ユニット３３は、ポリゴンミラー６１を中心に、副走査方向に、それぞれ対称の位置に、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）用のｆθレンズ６２ＹＭとシアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）用のｆθレンズ６２ＫＣ、マゼンタ（Ｍ）用の第１ミラー６３Ｍ、シアン（Ｃ）用の第１ミラー６３Ｃ、イエロー（Ｙ）用の第１ミラー６３Ｙ、ブラック（Ｋ）用の第１ミラー６３Ｋ、各色用のＬＤユニット６４Ｙ、６４Ｍ、６４Ｃ、６４Ｋ（６４Ｙ〜６４Ｋ）とコリメートレンズ６５Ｙ、６５Ｍ、６５Ｃ、６５Ｋ、イエロー（Ｙ）とブラック（Ｋ）用の反射ミラー６６Ｙ、６６Ｋ及び各色用の同期検知センサ６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋ及び同期反射ミラー６８Ｙ、６８Ｍ、６８Ｃ、６８Ｋ等を備えている。各ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋは、ポリゴンミラー６１による回転走査位置の主走査方向の基準位置を検出する同期検知センサ６７Ｙ〜６７Ｋからの同期基準信号（ＤＥＴＥＣＴ信号）を基準としてタイミング制御されて、内蔵するＬＤが各色の画像データに応じて変調されて点灯、消灯制御されることで、変調されたレーザ光を出射する。
【００４７】
そして、マゼンタ（Ｍ）とシアン（Ｃ）用のＬＤユニット６４Ｍ、６４Ｃから出射された各色用のレーザ光は、対応するコリメートレンズ６５Ｍ、６５Ｃを通過して回転されているポリゴンミラー６１によりそれぞれの主走査方向（図２において、主走査方向は、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）とシアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）とは逆方向である。）に走査されて、それぞれ対応するｆθレンズ６２ＹＭ及びｆθレンズ６２ＫＫを通過してそれぞれ対応する第１ミラー６３Ｍ及び第１ミラー６３Ｃで反射されて、それぞれ対応する色用の感光体３１Ｍと感光体３１Ｃ上に等速で照射される。また、イエロー（Ｙ）とブラック（Ｋ）用のＬＤユニット６４Ｙ、６４Ｋから出射された各色用のレーザ光は、対応するコリメートレンズ６５Ｙ、６５Ｋを通過して回転されているポリゴンミラー６１によりそれぞれの主走査方向に走査されて、それぞれ対応するｆθレンズ６２ＹＭ及びｆθレンズ６２ＫＫを通過してそれぞれ対応する第１ミラー６３Ｙ及び第１ミラー６３Ｋで反射されて、それぞれ対応する色用の感光体３１Ｙと感光体３１Ｋ上に等速で照射される。また、光書込ユニット３３は、各感光体３１Ｙ〜３１Ｋ上でのビームスポット形状が走査位置で一定となるように光学的に設計されている。
【００４８】
また、各ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋから出射されたレーザ光は、ポリゴンミラー６１で反射された後、主走査方向の画像形成領域外に配置されている同期反射ミラー６８Ｙ〜６８Ｋで反射されて、対応する同期検知センサ６７Ｙ〜６７Ｋに入射される。
【００４９】
同期検知センサ６７Ｙ〜６７Ｋは、入射されるレーザ光を光電変換して、同期検知信号として、カラー画像形成装置１の図示しないシステムコントローラに出力し、システムコントローラは、この同期検知信号に基づいて、各ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋの発光タイミング等を制御する。
【００５０】
なお、上記実施例では、１つのポリゴンミラー６１を各色で共用しているが、各色で、ポリゴンミラーを独立して有する構成であってもよい。
【００５１】
そして、光書込ユニット３３は、図３に示すように、各ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋとポリゴンミラー６１との間に、それぞれシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋが配設されており、各シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋは、図示しないＤＣモータとギア列等の駆動機構により、図３に矢印で示す遮断／通過方向（ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋからポリゴンミラー６１に出射されるレーザ光を遮断／通過させる方向）にスライド（開閉）動作して、レーザ光がポリゴンミラー６１に到達して、その反射光がＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋに戻り光として入射することを防ぐことができる構成となっている。
【００５２】
なお、このシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋは、ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋからのレーザ光が反射して戻り光としてＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋに戻ることを防止する戻り光防止処理として、図４に示すように、シャッタ７０Ｙ〜７０ＫのＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋ側の面の法線が、ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋからのレーザ光に対して所定角度傾斜した状態（ずれた状態）で配置する処理を施し、このようにシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋをレーザ光に対して所定角度傾斜した状態で、図４（ａ）に示すように、開放位置から閉じ方向にスライドさせ、また、図４（ｂ）に示すように、閉じ位置から開放方向にスライドさせるようにしてもよい。この場合、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋのシャッタ面の法線方向に対して、レーザ光が一定の入射角度を持って入射することとなり、シャッタ面による反射光がＬＤ８０（図５参照）の発光点方向に戻ることを防止することができる。
【００５３】
また、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋは、ポリゴンミラー６１での反射による戻り光の発生を防止する戻り防止処理としては、レーザ光に対するシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋの角度設定だけでなく、例えば、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋの表面を反射率を抑制する表面処理を施す方法、具体的には、例えば、艶消しの黒色の塗装等を施すことで、反射光を、例えば、数％以下に抑制する方法等を用いてもよい。
【００５４】
したがって、光学系の構成等によってシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋの角度を自由に設定できない場合においても、シャッタ面による反射光がＬＤ８０の発光点方向に戻ることを防止することができる。
【００５５】
また、ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋは、一般的に、図５に示すように構成されており、ＬＤ８０、ＦＤ（Photo Diode ）８１、基板８２等がシーケンス８３内に密閉されている。ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋは、ＬＤ８０から出力されたレーザ光を、図示しないシーケンス８３の出射窓から外部に出射するとともに、ＰＤ８１が、ＬＤ８０のリア側の出射パワーをモニタリングしている。
【００５６】
ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋは、ＰＤ８１によるリア側の出射パワーの検出動作中に、ＬＤ８０のフロント側から出射されたレーザ光が、外部のポリゴンミラー６１等の鏡面によって反射されて、戻り光として入射されてＰＤ８１に入射されると、戻り光の影響がＰＤ８１の検出出力にノイズとして重畳し、検出動作に悪影響を及ぼす場合がある。
【００５７】
なお、このＰＤ８１の検出出力にノイズが重畳されると、上述のように、結果として、ＬＤ８０に流すバイアス電流の制御が適正に行われず、その影響が大きい場合、バイアス電流が大きくなり、画像データによる点灯タイミング以外の非画像部でのオフセット発光量が大きくなって、最終的な形成画像に微量のトナーが付着することにより、地肌汚れ等の画像上の悪影響を与える。
【００５８】
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例のカラー画像形成装置１は、ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋとポリゴンミラー６１との間に、適宜のタイミングに開閉動作して、該ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋへの戻り光を遮蔽する。
【００５９】
すなわち、カラー画像形成装置１は、画像形成を開始する場合、上述のように、ポリゴンミラー６１のミラー面の角度によってはレーザ光が感光体３１Ｙ〜３１Ｋ上の１点にレーザ光が静止して照射し続けて感光体３１Ｙ〜３１Ｋの特定箇所への過度の光疲労を引き起こし、感光体３１Ｙ〜３１Ｋの劣化が発生して、画像への影響を及ぼすことを防止するために、まず、ポリゴンミラー６１を回転駆動させるポリゴンモータを回転スタートさせてからＬＤユニット６４Ｙ〜６４ＫのＬＤ８０を点灯開始する。
【００６０】
そして、上述のように、その際に、光学系の構成によっては、レーザ光を１ラインの走査周期の間、点灯を継続すると、ミラー面とレーザ光の入射角が垂直な関係が成り立つ場合があり、その際に、ＬＤ８０の発光点方向に正反射光が戻り光として戻ってくるが、この戻り光は、通常の画像形成動作時等では、丁度戻り光が発生するタイミングを避けて点灯制御することで、問題とならないが、ＬＤ８０を点灯開始する際等モータの回転角を検出するまでは、モータの回転と非同期となり、戻り光が戻ってくるタイミングでＬＤ８０が発光してしまうことを防ぐことができない。このポリゴンモータの回転角の検出は、感光体面と同等面上の主走査の先頭位置に配置された同期検知センサ６７Ｙ〜６７Ｋにレーザ光が走査したタイミングを元に検出される。
【００６１】
そこで、本実施例のカラー画像形成装置１は、近年の高速化や形成画像の高密度化の要求に対応するためのＬＤ変調の高速化を行うために、画像データによる点灯を行わないタイミング（非画像域や白画像部）においても、発振開始閾値電流（Ｉｔｈ）以下のバイアス電流を流すＬＤ変調方式を採用している。
【００６２】
ところが、ＬＤ変調方式の制御を行っても、図９の説明で記載したように、ＬＤ８０の発振開始閾値電流Ｉｔｈの特性は温度環境により、ＬＤ８０の発振ディレイ特性が変動し、結果としてＬＤ８０の応答特性が変動するので、安定した光パルスが得られず、形成画像が安定しない。
【００６３】
そして、カラー画像形成装置１は、ＬＤ８０の微分量子効率特性及び発振開始閾値電流というＬＤ特性（レーザ素子の特性）を検出し、該ＬＤ特性の検出結果に応じてＬＤ８０のバイアス電流制御を適切に行うが、この検出動作中に、上述のように、ＬＤ８０の発光点方向にポリゴンミラー６１からの正反射光が戻り光として戻ってくると、微分量子効率特性（ＬＤ特性）及び発振開始閾値電流の正確な検出を行うことができない。
【００６４】
そこで、カラー画像形成装置１は、ＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋとポリゴンミラー６１との間に、駆動機構によってＬＤユニット６４Ｙ〜６４Ｋからポリゴンミラー６１に出射されるレーザ光を遮断／通過させる方向にスライドするシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋが配設されており、上記微分量子効率特性及び発振開始閾値電流というＬＤ特性の検出動作（特性検出処理期間）中は、このシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋをレーザ光を遮断する方向にスライドさせる（以下、閉じるという。）制御を行う。
【００６５】
すなわち、カラー画像形成装置１は、図５に示すように、まず、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを閉じ、このシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを閉じた状態で、ＬＤ特性（微分量子効率特性及び発振開始閾値電流）の検出を開始し（ステップＳ１０１）、ＬＤ特性の検出を開始すると、予め設定されている検出時間が経過したかチェックする（ステップＳ１０２）。
【００６６】
このＬＤ特性検出時間は、ＬＤユニット６４Ｙ〜６４ＫのＬＤ８０を駆動するＬＤ駆動回路の動作速度等から類推することができ、この類推に基づいて予測した検出可能時間に所定の猶予時間を含めた時間である。
【００６７】
したがって、ＬＤ特性の検出中においては、ＬＤ８０に対して戻り光が反射して入射しない構成となっているので、ＬＤ特性検出中に戻り光の影響が内蔵のＰＤ８１の出力に影響を与えることを防止して、ＬＤ特性の適正な検出を行うことができ、常に安定したＬＤ変調特性を行って、高画質の画像形成が可能となる。
【００６８】
カラー画像形成装置１は、ステップＳ１０２で、検出時間が経過すると、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを開き（ステップＳ１０３）、該ＬＤ特性の検出結果に基づいてバイアス電流制御を行って、ＬＤ８０を駆動させることで、作像プロセスを実行して画像形成する（ステップＳ１０４）。
【００６９】
このように、本実施例のカラー画像形成装置１は、ＬＤ８０の発振開始閾値電流Ｉｔｈよりも小さいバイアス電流Ｉｂとして、ＬＤ８０の特性を検出する特性検出処理の検出結果に基づいて設定したバイアス電流Ｉｂを流しつつ、画像データに基づいて駆動されて変調したレーザ光をポリゴンミラー６１に出射するＬＤ８０とポリゴンミラー６１との間に、開閉動作してレーザ光を通過／遮断するシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを配設して、該シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを少なくとも特性検出処理期間の間は閉じている。
【００７０】
したがって、ＬＤ８０のバイアス電流制御を安定させて、使用環境の影響を抑制しつつ、安定して画像データで変調されたレーザを出射することができ、安定して高画質の画像形成を行うことができる。
【００７１】
すなわち、カラー画像形成装置１は、上述のように、ＬＤ特性の検出動作中には、ポリゴンモータ（ポリゴンミラー６１）の回転角と非同期である程度の時間、ＬＤ８０を点灯しているため、感光体３１Ｙ〜３１Ｋに対して、不要なレーザ光が走査されるが、カラー画像形成装置１では、このＬＤ特性検出動作中に シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを閉じているので、ＬＤ特性検出動作中に感光体３１Ｙ〜３１Ｋにレーザ光が走査することによる種々の不具合を解消することができる。
【００７２】
また、本実施例のカラー画像形成装置１は、特性検出処理において、ＬＤ８０の特性として、ＬＤ８０の微分量子効率特性と発振開始閾値電流を検出している。
【００７３】
したがって、ＬＤ８０の特性を適切に検出することができ、使用環境の影響を抑制しつつ、安定して画像データで変調されたレーザを出射することができ、安定して高画質の画像形成を行うことができる。
【００７４】
さらに、本実施例のカラー画像形成装置１は、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋに、ＬＤ８０からのレーザ光のＬＤ８０方向への戻りを防止する戻り防止処理を施している。
【００７５】
したがって、ＬＤ８０の特性の検出中に、ＬＤ８０から出射されたレーザ光がシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋによって反射されて、戻り光として内蔵のＰＤ８１の出力に影響を与えることを適切に防止することができ、ＬＤ特性の適正な検出を行って、常に安定したＬＤ変調特性を行って、高画質の画像形成を行うことができる。
【００７６】
また、本実施例のカラー画像形成装置１は、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋに、戻り防止処理として、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋの法線がＬＤ８０からのレーザ光の入射角からずれた状態で該シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを配置する処理を施している。
【００７７】
したがって、ＬＤ８０の特性の検出中に、ＬＤ８０から出射されたレーザ光がシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋによって反射されて、戻り光として内蔵ＰＤ８１の出力に影響を与えることを確実に防止することができ、ＬＤ特性の適正な検出を行って、常により安定したＬＤ変調特性を行って、高画質の画像形成を行うことができる。
【００７８】
さらに、本実施例のカラー画像形成装置１は、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋに、戻り防止処理として、少なくともシャッタ７０Ｙ〜７０ＫのＬＤ８０側の面に反射防止処理を施している。
【００７９】
したがって、ＬＤ８０の特性の検出中に、ＬＤ８０から出射されたレーザ光がシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋによって反射されて、戻り光として内蔵ＰＤ８１の出力に影響を与えることを簡単な構成でかつ確実に防止することができ、ＬＤ特性の適正な検出を行って、常により安定したＬＤ変調特性を行って、高画質の画像形成を行うことができる。
【００８０】
また、本実施例のカラー画像形成装置１は、特性検出処理期間を、レーザ駆動回路の動作速度に基づいて予測した検出可能時間に所定の猶予時間を含めた時間として設定している。
【００８１】
したがって、予め予想され算出されるＬＤ特性検出時間が経過した後にシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを開放して、ＬＤ特性検出において無駄な待ち時間が発生することを防止することができ、利用性を向上させることができる。
【００８２】
なお、上記説明においては、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋの開放をＬＤ特性検出時間の経過を待って行っているが、図６に示すように、ＬＤ駆動回路からの検出終了信号に基づいて行うようにしてもよい。なお、図６においては、図５と同様の処理ステップには、同一のステップナンバーを付している。
【００８３】
すなわち、カラー画像形成装置１は、図６に示すように、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを閉じ、このシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを閉じた状態で、ＬＤ特性（微分量子効率特性及び発振開始閾値電流）の検出を開始し（ステップＳ１０１）、ＬＤ特性の検出を開始すると、ＬＤ駆動回路から検出終了信号が出力されるかチェックする（ステップＳ２０１）。
【００８４】
カラー画像形成装置１は、ステップＳ２０１で、ＬＤ駆動回路から検出終了信号が出力されると、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを開き（ステップＳ１０３）、該ＬＤ特性の検出結果に基づいてバイアス電流制御を行って、ＬＤ８０を駆動させることで、作像プロセスを実行して画像形成する（ステップＳ１０４）。
【００８５】
このようにすると、カラー画像形成装置１の使用条件によるＬＤ発光光量の狙い値やＬＤ８０のばらつき等によりＬＤ特性の検出動作時間にある一定幅以上のばらつきに影響されることなく、最適な時間だけシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを開いて、正確にかつ速やかにＬＤ特性を検出して、速やかに画像形成を開始することができる。
【００８６】
なお、カラー画像形成装置１は、通常、メンテナンス上必要な開閉ドア、スライド可能な給紙トレイ及び取り外し可能なユニット等が設けられているが、これらの開閉ドアの開放、給紙トレイの引き出し及びユニットの取り外し等の画像形成動作を中断させる操作が行われると、これらの操作をセンサ等の操作検出手段で検出することで、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを閉じるようにしてもよい。
【００８７】
このようにすると、操作者が、カラー画像形成装置１の開閉ドアを開放したり、ユニットを取り外した際に、レーザ光を遮断することができ、カラー画像形成装置１の安全を確保することができる。
【００８８】
また、メンテナンス上必要な開閉ドア、スライド可能な給紙トレイ及び取り外し可能なユニットとシャッタ７０Ｙ〜７０Ｋの開閉機構とを機械的に連結して、開閉ドアの開放、給紙トレイの引き出し及びユニットの取り外しに連動して、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを閉じるようにしてもよい。
【００８９】
このようにすると、操作者が、カラー画像形成装置１の開閉ドアを開放したり、ユニットを取り外した際に、制御等の不確定要素を排除して、レーザ光を確実に遮断することができ、カラー画像形成装置１の安全をより一層確保することができる。
【００９０】
そして、カラー画像形成装置１は、上述のように、画像形成を開始する場合、ポリゴンミラー６１のミラー面の角度によってはレーザ光が感光体３１Ｙ〜３１Ｋ上の１点にレーザ光が静止して照射し続けて感光体３１Ｙ〜３１Ｋの特定箇所への過度の光疲労を引き起こし、感光体３１Ｙ〜３１Ｋの劣化が発生して、画像への影響を及ぼすことを防止するために、図８に示すように、画像形成を行う場合、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを閉じた状態で、まず、ポリゴンミラー６１を回転駆動させるポリゴンモータを回転スタートさせてから、ＬＤユニット６４Ｙ〜６４ＫのＬＤ８０を点灯開始し（ステップＳ３０１）、ＬＤ８０の点灯を開始すると、ポリゴンミラー６１の回転が適切な回転になって準備が完了するのを待つ（ステップＳ３０２）。
【００９１】
カラー画像形成装置１は、ステップＳ３０２で、ポリゴンミラー６１の準備が完了すると、さらに、Ｔ秒待った後に（ステップＳ３０３）、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを開放し（ステップＳ３０４）、作像プロセスを実行して画像形成する（ステップＳ３０５）。
【００９２】
したがって、ポリゴンミラー６１の回転が規定の回転に安定するのが確実な状態となった後に、シャッタ７０Ｙ〜７０Ｋを開いて画像形成動作に移行することができ、画像品質を向上させることができるとともに、感光体３１Ｙ〜３１Ｋの劣化を防止してカラー画像形成装置１の安全をより一層確保することができる。
【００９３】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、レーザ素子の発振開始閾値電流よりも小さいバイアス電流を流しつつレーザを駆動させてレーザ光を出射するレーザ走査装置及びこのレーザ走査装置を備えて画像形成するプリンタ、複合装置、ファクシミリ装置、複写装置等の画像形成装置一般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明のレーザ走査装置及び画像形成装置の一実施例を適用したカラー画像形成装置の要部概略構成図。
【図２】図１の光書込ユニットの概略構成図。
【図３】図２のＬＤユニットとポリゴンミラー及びシャッタの斜視図。
【図４】レーザ光に対してその法線が角度ずれして配置されているシャッタの開状態（図４（ａ））と閉状態（図４（ｂ））を示すシャッタ、ＬＤユニット及びポリゴンミラーの平面図。
【図５】図２及び図３のＬＤユニットの要部正面図。
【図６】図１のカラー画像形成装置によるシャッタ開閉制御処理を示すフローチャート。
【図７】図１のカラー画像形成装置による他のシャッタ開閉制御処理を示すフローチャート。
【図８】図１のカラー画像形成装置によるポリゴンミラー動作に基づくシャッタ開放制御処理を示すフローチャート。
【図９】ＬＤの発振開始閾値電流特性を示す図。
【図１０】所定光量のＬＤ駆動電流を得るためのバイアス電流と発振開始閾値電流の関係を示す図。
【符号の説明】
【００９６】
１  カラー画像形成装置
１０  給紙部
１１  給紙カセット
１２  転写紙
２０  搬送ベルト機構部
２１  搬送ベルト
２２  駆動ローラ
２３  従動ローラ
３０Ｙ〜３０Ｋ  画像形成部
３１Ｙ〜３１Ｋ  感光体
３２Ｙ〜３２Ｋ  帯電部
３３  光書込ユニット
３４Ｙ〜３４Ｋ  現像部
３５Ｙ〜３５Ｋ  転写部
３６Ｙ〜３６Ｋ  クリーニング部
４０  定着部
４１  定着ローラ
４２  加圧ローラ
５０  画像位置検知部
６１  ポリゴンミラー
６２ＹＭ  ｆθレンズ
６２ＫＣ  ｆθレンズ
６３Ｙ〜６３Ｋ  第１ミラー
６４Ｙ〜６４Ｋ  ＬＤユニット
６５Ｙ〜６５Ｋ  コリメートレンズ
６６Ｙ、６６Ｋ  反射ミラー
６７Ｙ〜６７Ｋ  同期検知センサ
６８Ｙ〜６８Ｋ  同期反射ミラー
７０Ｙ〜７０Ｋ  シャッタ
８０  ＬＤ
８１  ＦＤ  ８２  基板
８３  シーケンス
【図１】
2008129214.tif 000003
【図２】
2008129214.tif 000004
【図３】
2008129214.tif 000005
【図４】
2008129214.tif 000006
【図５】
2008129214.tif 000007
【図６】
2008129214.tif 000008
【図７】
2008129214.tif 000009
【図８】
2008129214.tif 000010
【図９】
2008129214.tif 000011
【図１０】
2008129214.tif 000012