(57)【要約】【課題】レーザ素子の光量の検出と同期制御用の光ビームの検出とを１つの光検出センサで兼用する構成において、回転多面鏡の大径化及び迷光による悪影響を避けることができるようにする。【解決手段】回転多面鏡２２の同一の反射面５１上において、像形成用の光ビームを反射させる像形成用ビーム反射領域を挟んでその回転方向前側に、同期制御用の光ビームを反射させる同期制御用ビーム反射領域を設定すると共に、像形成用ビーム反射領域の回転方向後側に、光量検出時の光ビームを反射させる光量検出時ビーム反射領域を設定する。【選択図】図５
2008009025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発生する光源と、この光源からの光ビームを偏向して被走査体上に走査させる回転多面鏡と、前記光源に近接配置されて当該光源の光量を検出すると共に同期制御用の光ビームを反射手段により反射させて戻ってきた戻りビームを検出する光検出センサと、この光検出センサで検出された光量に基づいて前記光源の光量を制御する光量制御手段と、前記光検出センサで検出された戻りビームに基づいて像形成時の走査タイミングを制御する同期制御手段とを有し、
前記回転多面鏡の同一反射面上において、前記光源からの像形成用の光ビームを反射させる像形成用ビーム反射領域を挟んでその回転方向前側に、前記光源からの同期制御用の光ビームを反射させる同期制御用ビーム反射領域が設定されると共に、前記像形成用ビーム反射領域の回転方向後側に、光量検出時に前記光源からの光ビームを反射させる光量検出時ビーム反射領域が設定されたことを特徴とする走査露光装置。
【請求項２】
前記反射手段が、前記回転多面鏡であり、前記光源からの同期制御用の光ビームが、前記回転多面鏡の反射面で反射されて、その反射ビームが前記戻りビームとして前記光検出センサに入射するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の走査露光装置。
【請求項３】
前記反射手段が、前記回転多面鏡とは別に設けられた同期ミラーであり、前記光源からの同期制御用の光ビームが、前記回転多面鏡の反射面を介して前記同期ミラーに入射し、その反射ビームが前記回転多面鏡の反射面を介して前記戻りビームとして前記光検出センサに入射するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の走査露光装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の走査露光装置を備えた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、光源に近接配置された光検出センサを光源の光量を検出する用途と同期制御用の光ビームを検出する用途とに兼用するようにした走査露光装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスにより記録紙に画像を形成する画像形成装置（プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機など）では、感光体上に潜像を形成するために、レーザ素子が発生する光ビームを回転多面鏡で偏向して感光体上に走査させる走査露光装置が設けられている。この走査露光装置では、温度などの環境変化に応じて変動するレーザ素子の光量を一定に保持するため、レーザ素子の実際の光量を検出してレーザ素子の駆動電流を調整する光量制御が行われており、また感光体上の所定の画像形成領域に適切に露光が行われるように、レーザ素子から出射された光ビームをミラーで反射させて戻ってきた戻りビームを検出して走査タイミングを調整する同期制御が行われている。
【０００３】
このような走査露光装置においては、光量制御のためにレーザ素子の光量を検出する光検出センサと、同期制御のために光ビームを検出する光検出センサとを別々に設ける構成が一般的であるが、部品点数の削減によるコスト削減を図るため、１つの光検出センサをレーザ素子の光量を検出する用途と同期制御用の光ビームを検出する用途とに兼用するようにした技術が知られている（特許文献１・２・３参照）。
【特許文献１】特許第２９８８６８２号公報（第３図）
【特許文献２】特公平５−８５１００号公報（第１図）
【特許文献３】特開平４−１４６４６５号公報（第１図、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、前記のように１つの光検出センサをレーザ素子の光量の検出と同期制御用の光ビームの検出との双方に兼用する構成においては、それぞれの検出動作を同時に行うには困難性を伴うことから、これらの検出動作を異なるタイミングで実施する必要がある。一方、回転多面鏡の反射面は、端部の面精度及び薄膜形成状態が中心部に比較して劣るため、画質低下を避ける観点から、像形成時に光ビームを反射させる像形成用ビーム反射領域を反射面の中心部に設定することが望ましい。
【０００５】
そこで、像形成の直前に実施される同期制御用の光ビームの検出に引き続いて、あるいはこれに先だって光量の検出を像形成の前に実施することが考えられるが、この場合、回転多面鏡の反射面上の像形成用ビーム反射領域の片側に、同期制御用の光ビームを反射させる領域と、光量検出時に光ビームを反射させる領域とを確保する必要が生じることから、回転多面鏡の反射面の有効長が増大して回転多面鏡の大径化を招き、温度や騒音の観点から望ましくない。さらに、光量の検出及び同期制御用の光ビームの検出の各タイミングが互いに近接していると、光量検出時の光ビームに起因する迷光が同期制御用の光ビーム検出時に光検出センサに入射することで光ビームのタイミングの誤検出を招いたり、あるいは同期制御用の光ビームに起因する迷光が光量検出時に光検出センサに入射することで光量の誤検出を招くなどの悪影響を及ぼすという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような発明者の知見に基づき案出されたものであり、その主な目的は、レーザ素子の光量の検出と同期制御用の光ビームの検出とを１つの光検出センサで兼用する構成において、回転多面鏡の大径化及び迷光による悪影響を避けることができるように構成された走査露光装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、光ビームを発生する光源と、この光源からの光ビームを偏向して被走査体上に走査させる回転多面鏡と、前記光源に近接配置されて当該光源の光量を検出すると共に同期制御用の光ビームを反射手段により反射させて戻ってきた戻りビームを検出する光検出センサと、この光検出センサで検出された光量に基づいて前記光源の光量を制御する光量制御手段と、前記光検出センサで検出された戻りビームに基づいて像形成時の走査タイミングを制御する同期制御手段とを有し、前記回転多面鏡の同一反射面上において、前記光源からの像形成用の光ビームを反射させる像形成用ビーム反射領域を挟んでその回転方向前側に、前記光源からの同期制御用の光ビームを反射させる同期制御用ビーム反射領域が設定されると共に、前記像形成用ビーム反射領域の回転方向後側に、光量検出時に前記光源からの光ビームを反射させる光量検出時ビーム反射領域が設定された構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回転多面鏡の反射面の中心部に設定された像形成用ビーム反射領域の両側の余剰部分にそれぞれ同期制御用ビーム反射領域及び光量検出時ビーム反射領域を設定すれば良く、これにより反射面の有効長を増大させずに済むため、回転多面鏡の大径化を避けることができる。さらに、光量検出及び同期制御用の光ビーム検出の各実施時期が大きくずれて、それぞれの工程で出射された光ビームの反射角度が大きく異なるため、各工程で出射された光ビームが迷光となって相互に悪影響を及ぼす不都合を避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、光ビームを発生する光源と、この光源からの光ビームを偏向して被走査体上に走査させる回転多面鏡と、前記光源に近接配置されて当該光源の光量を検出すると共に同期制御用の光ビームを反射手段により反射させて戻ってきた戻りビームを検出する光検出センサと、この光検出センサで検出された光量に基づいて前記光源の光量を制御する光量制御手段と、前記光検出センサで検出された戻りビームに基づいて像形成時の走査タイミングを制御する同期制御手段とを有し、前記回転多面鏡の同一反射面上において、前記光源からの像形成用の光ビームを反射させる像形成用ビーム反射領域を挟んでその回転方向前側に、前記光源からの同期制御用の光ビームを反射させる同期制御用ビーム反射領域が設定されると共に、前記像形成用ビーム反射領域の回転方向後側に、光量検出時に前記光源からの光ビームを反射させる光量検出時ビーム反射領域が設定された構成とする。
【００１０】
これによると、回転多面鏡の反射面の中心部に設定された像形成用ビーム反射領域の両側の余剰部分にそれぞれ同期制御用ビーム反射領域及び光量検出時ビーム反射領域を設定すれば良く、これにより反射面の有効長を増大させずに済むため、回転多面鏡の大径化を避けることができる。さらに、光量検出及び同期制御用の光ビーム検出の各実施時期が大きくずれて、それぞれの工程で出射された光ビームの反射角度が大きく異なるため、各工程で出射された光ビームが迷光となって相互に悪影響を及ぼす不都合を避けることができる。
【００１１】
前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記の第１の発明において、前記反射手段が、前記回転多面鏡であり、前記光源からの同期制御用の光ビームが、前記回転多面鏡の反射面で反射されて、その反射ビームが前記戻りビームとして前記光検出センサに入射するようにした構成とする。
【００１２】
前記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記の第１の発明において、前記反射手段が、前記回転多面鏡とは別に設けられた同期ミラーであり、前記光源からの同期制御用の光ビームが、前記回転多面鏡の反射面を介して前記同期ミラーに入射し、その反射ビームが前記回転多面鏡の反射面を介して前記戻りビームとして前記光検出センサに入射するようにした構成とする。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明が適用される画像形成装置を示す模式的な断面図である。この画像形成装置は、図示しない画像読取装置やＰＣなどのホスト装置から入力される画像データに基づいて、所要の画像を電子写真方式により記録紙（画像形成媒体）Ｓ上に形成する画像形成部１を有し、給紙部２の記録紙Ｓが、ピックアップローラ３、搬送ローラ４及びレジストローラ５を介して画像形成部１に供給されて画像形成処理が行われ、ついで定着部６に搬送され、ここで加熱ローラ７及び加圧ローラ８による熱と圧力の作用により記録紙Ｓ上のトナー像を定着させる定着処理が行われた後、搬送ローラ９及び排紙ローラ１０を介して排紙トレイ１１上に排出される。
【００１５】
画像形成部１は、感光体ドラム（被走査体）１３と、この感光体ドラム１３上に露光用の光ビームを照射して静電潜像を形成するＬＳＵ（レーザ・スキャニング・ユニット、走査露光装置）１４と、感光体ドラム１３上に現像ローラ１５でトナーを供給して静電潜像を現像する現像器１６と、感光体ドラム１３上に形成されたトナー像を記録紙Ｓ上に転写する転写ローラ１７とを有している。なお、画像形成部１には、この他に、感光体ドラム１３を均一に帯電させる帯電器や、感光体ドラム１３を清掃するクリーニングユニットなどが設けられている。
【００１６】
図２は、図１に示したＬＳＵ１４の断面図である。このＬＳＵ１４は、光ビームを発生するレーザ素子を内蔵するレーザブロック２１と、このレーザブロック２１から出射された光ビームを偏向して感光体ドラム１３上で走査させる回転多面鏡２２と、この回転多面鏡２２により偏向された光ビームを感光体ドラム１３上に結像させるｆθレンズ２３・２４と、これらを収容するハウジング２５とを有している。
【００１７】
図３は、図２に示したレーザブロック２１に内蔵される光源装置の断面図である。レーザブロック２１は、いわゆるキャンタイプの光源装置３１を備えており、この光源装置３１は、光ビームを発生するレーザ素子（光源）３２と、このレーザ素子３２が搭載されるヒートシンク３３と、このヒートシンク３３を支持するステム３４と、レーザ素子３２及びヒートシンク３３を外囲するキャップ３５と、ステム３４から延出されたリードピン３６とを有している。キャップ３５には光学ガラス窓３７が設けられており、レーザ素子３２の前面で発生した主ビームが光学ガラス窓３７を通過して外部に出射される。
【００１８】
さらに、この光源装置３１では、受光素子（光検出センサ）３８がステム３４上に配置されており、レーザ素子３２の背面から発生した光量検出用の副ビームが受光素子３８に入射し、レーザ素子３２の光量が検出される。また受光素子３８には、後に詳しく説明するように、レーザ素子３２の前面から発生した主ビームを所要の反射手段で反射させて戻ってきた戻りビームが入射するようになっている。
【００１９】
なお、図２に示したレーザブロック２１には、この光源装置３１の他に、レーザ素子３２が発する光ビームを平行光に変換するコリメータレンズ、光ビームを副走査方向に集光するシリンドリカルレンズ、及び光ビームを所定の径に整形すると共に外光の入射を制限するアパーチャなどの光学系部品が設けられている。
【００２０】
図４は、図２に示したＬＳＵ１４の制御部の概略構成を示すブロック図である。ＬＳＵ１４の制御部は、レーザ駆動回路４１と、ビーム光量検出回路４３と、光量制御回路４４と、ビームタイミング検出回路４５とを有している。
【００２１】
レーザ駆動回路４１は、光源装置３１のレーザ素子３２にレーザ駆動電流を供給してレーザ素子３２を駆動するものであり、本体側の制御部に設けられたレーザ変調制御回路４７から入力される画信号（nVIDEO）にしたがってレーザ素子３２の点灯・消灯が制御される。レーザ変調制御回路４７では、パルス幅変調（ＰＷＭ）やパルス強度変調（ＰＡＭ）などの所要の方式で変調が行われる。
【００２２】
ビーム光量検出回路４３は、光源装置３１の受光素子３８から出力されるモニタ信号（Vm）に基づいて、レーザ素子３２の背面から発生する光量検出用の副ビームの強度変化を検出するものである。光量制御回路４４は、ビーム光量検出回路４３からの光量検出信号が示す光量を所定の基準値と比較して光量補正量を取得し、これに応じた光量制御信号をレーザ駆動回路４１に出力するものであり、これにより温度などの環境変化に応じて変動するレーザ素子３２の光量を一定に保持することができる。
【００２３】
ビームタイミング検出回路４５は、受光素子３８から出力されるモニタ信号（Vm）に基づいて、レーザ素子３２の前面から発生した主ビームを所要の反射手段にて反射させて戻ってきた戻りビームのタイミングを検出して、ビームタイミング信号（nHSYNC）をレーザ変調制御回路４７に出力するものであり、レーザ変調制御回路４７では、ビームタイミング検出回路４５からのビームタイミング信号（nHSYNC）を基準にして、レーザ駆動回路４１及び光量制御回路４４に駆動タイミングを規定するタイミング信号を出力し、レーザ駆動回路４１では、レーザ変調制御回路４７からのタイミング信号に基づいてレーザ素子３２を駆動して１ラインの書き込みが開始される。またビーム光量検出回路４３では、レーザ変調制御回路４７から出力されるＡＰＣタイミング信号（nSH）により光量検出のタイミングが規定される。
【００２４】
図５は、図２に示した回転多面鏡２２における光ビーム反射領域を模式的に示す斜視図である。回転多面鏡２２では、同一の反射面５１上において、像形成用の光ビームを反射させる像形成用ビーム反射領域を挟んでその回転方向前側に、同期制御用の光ビームを反射させる同期制御用ビーム反射領域が設定されると共に、像形成用ビーム反射領域の回転方向後側に、光量検出時の光ビームを反射させる光量検出時ビーム反射領域が設定されている。
【００２５】
図６は、図４に示した各信号のタイミング図である。回転多面鏡２２の反射面５１の１つであるｎ面について、レーザ素子３２の点灯・消灯を切り替える画信号（nVIDEO）にしたがって、像形成用画信号の前に、同期制御用の光ビームを発生させるためにレーザ素子３２が強制点灯され、また、像形成用画信号の後に、光量検出用の副ビームを発生させるためにレーザ素子３２が強制点灯される。これに応じて、レーザ素子３２が発する主ビームの戻りビームや副ビームが受光素子３８にて受光され、受光素子３８から出力されるモニタ信号（Vm）が変化する。
【００２６】
光量検出のための強制点灯時には、受光素子３８から出力されるモニタ信号（Vm）に、副ビームの受光による変化が現れ、ビーム光量検出回路４３では、ＡＰＣタイミング信号（nSH）により規定された光量検出期間（ＡＰＣ区間）内で光量検出動作が実行される。他方、同期制御のための強制点灯時には、モニタ信号（Vm）に、副ビームに加えて主ビームの戻りビームの受光による変化が現れ、ビームタイミング検出回路４５では、モニタ信号（Vm）を所定のしきい値と比較することで主ビームの戻りビームを検知してビームタイミング信号（nHSYNC）を出力する。
【００２７】
図７は、図２に示したＬＳＵ１４における同期制御用の光ビームを反射させる状態を示す上面図である。図８は、図２に示したＬＳＵ１４における像形成用の光ビームを反射させる状態を示す上面図である。図９は、図２に示したＬＳＵ１４における光量検出時の光ビームを反射させる状態を示す上面図である。
【００２８】
像形成の直前に実施される同期制御用の光ビームの検出時には、図７に示すように、光源装置３１のレーザ素子３２から出射された同期制御用の光ビームを、回転多面鏡２２の反射面５１の回転方向前側の端部で反射させ、図７（Ａ）に示す状態から光ビームの検出動作が開始され、図７（Ｂ）に示す状態で回転多面鏡２２の反射面５１からの戻りビームが光源装置３１の受光素子３８に入射し、光ビームのタイミングが検出され、この間、光源装置３１のレーザ素子３２から出射された光ビームは、図５に示したように、像形成用ビーム反射領域の回転方向前側の同期制御用ビーム反射領域で反射される。
【００２９】
像形成時には、図８に示すように、光源装置３１のレーザ素子３２から出射された光ビームを、回転多面鏡２２の反射面５１の中心部で反射させて、感光体ドラム１３に対する走査が行われ、このとき、前記の同期制御用の光ビームの検出により取得した走査タイミングに基づいて、図８（Ａ）に示す状態で書き込みが開始されて、図８（Ｂ）に示す状態まで継続され、この間、光源装置３１のレーザ素子３２から出射された光ビームは、図５に示したように、反射面５１の中心部に設定された像形成用ビーム反射領域で反射される。
【００３０】
また、光源装置３１のレーザ素子３２の背面から発生した光量検出用の光ビームを受光素子３８に検出させる光量検出時には、図９に示すように、レーザ素子３２の前面から出射される光ビームを、回転多面鏡２２の反射面５１の回転方向後側の端部で反射させ、図９（Ａ）に示す状態から図９（Ｂ）に示す状態まで光量の検出動作が継続され、この間、光源装置３１のレーザ素子３２から出射された光ビームは、図５に示したように、像形成用ビーム反射領域の回転方向後側の光量検出時ビーム反射領域で反射される。このとき、回転多面鏡２２で反射された光ビームは、光源装置３１とは大きく異なる方向に進むため、光ビームが迷光となっても高強度のままで光源装置３１の受光素子３８に入射することがなく、迷光による悪影響を避けることができる。
【００３１】
図１０は、図１に示したＬＳＵ１４の別の例を示す断面図である。図１１は、図１０に示したＬＳＵ１４における同期制御用の光ビームを反射させる状態を示す上面図である。
【００３２】
ここでは、回転多面鏡２２の走査タイミングを調整するための同期制御用の光ビームを反射させる同期ミラー（反射手段）９１が設けられており、光源装置３１のレーザ素子３２から出射された光ビームが、回転多面鏡２２の反射面５１を介して同期ミラー９１に入射し、その反射ビームが回転多面鏡２２の反射面５１を介して戻りビームとして光源装置３１の受光素子３８に入射するようになっている。
【００３３】
像形成の直前に実施される同期制御用の光ビームの検出時には、図１１（Ａ）に示す状態から光ビームの検出動作が開始され、図１１（Ｂ）に示す状態で回転多面鏡２２の反射面５１からの戻りビームが光源装置３１の受光素子３８に入射し、光ビームのタイミングが検出され、この間、光源装置３１のレーザ素子３２から出射された光ビームは、図５に示したように、反射面５１の中心部に設定された像形成用ビーム反射領域の回転方向前側の同期制御用ビーム反射領域で反射される。
【００３４】
また、像形成時には、前記の図８に示した例と同様に、光源装置３１のレーザ素子３２から出射された光ビームが、回転多面鏡２２の反射面５１の中心部で反射されて、感光体ドラム１３上を走査する。
【００３５】
また、光量検出時には、前記の図９に示した例と同様に、光源装置３１のレーザ素子３２から出射された主ビームが、回転多面鏡２２の反射面５１の回転方向後側の端部で反射されるタイミングで、光量検出用の副ビームを受光素子３８が検出し、このとき、主ビームは光源装置３１とは大きく異なる方向に反射されるため、光ビームが迷光となっても高強度のままで光源装置３１の受光素子３８に入射することがなく、迷光による悪影響を避けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明にかかる走査露光装置及びこれを備えた画像形成装置は、回転多面鏡の大径化及び迷光による悪影響を避けることができる効果を有し、光源に近接配置された光検出センサを光源の光量を検出する用途と同期制御用の光ビームを検出する用途とに兼用するようにした走査露光装置及びこれを備えた画像形成装置、例えばプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明が適用される画像形成装置を示す模式的な断面図
【図２】図１に示したＬＳＵの断面図
【図３】図２に示したレーザブロックに内蔵される光源装置の断面図
【図４】図２に示したＬＳＵの制御部の概略構成を示すブロック図
【図５】図２に示した回転多面鏡における光ビーム反射領域を模式的に示す斜視図
【図６】図４に示した各信号のタイミング図
【図７】図２に示したＬＳＵにおける同期制御用の光ビームを反射させる状態を示す上面図
【図８】図２に示したＬＳＵにおける像形成用の光ビームを反射させる状態を示す上面図
【図９】図２に示したＬＳＵにおける光量検出時の光ビームを反射させる状態を示す上面図
【図１０】図１に示したＬＳＵの別の例を示す断面図
【図１１】図１０に示したＬＳＵにおける同期制御用の光ビームを反射させる状態を示す上面図
【符号の説明】
【００３８】
１  画像形成部
１３  感光体ドラム（被走査体）
１４  ＬＳＵ（走査露光装置）
２１  レーザブロック
２２  回転多面鏡
３１  光源装置
３２  レーザ素子（光源）
３８  受光素子（光検出センサ）
４１  レーザ駆動回路
４７  レーザ変調制御回路（同期制御手段）
４３  ビーム光量検出回路
４４  光量制御回路（光量制御手段）
４５  ビームタイミング検出回路
５１  反射面
９１  同期ミラー
【図１】
2008009025.tif 000003
【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】
2008009025.tif 000008
【図７】
2008009025.tif 000009
【図８】
2008009025.tif 000010
【図９】
2008009025.tif 000011
【図１０】
2008009025.tif 000012
【図１１】
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