JP2009216744A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源手段107,108、光源手段を変調駆動する光源駆動手段、光源手段から射出される光ビームを偏向して主走査領域を往復走査する偏向手段106、偏向手段からの光ビームを被走査面上に導く走査結像光学系125、偏向手段からの光ビームを一以上の検出面で検出する光ビーム検出手段PD1、PD2を有し、偏向手段の反射面の最大振れ角が、光源手段から射出される光ビームの偏向手段の反射面への入射角よりも大きい。光源手段の発光光量を制御する光源駆動手段を備え、光源駆動手段には、非画像形成期間のうち、偏向手段の最大振れ角から主走査領域を走査する走査角に至る期間に光源手段107,108を強制消灯する発光量制御期間が設定されている。
【選択図】図1
Description
そのほか、振動ミラーを用いた光走査装置、あるいはこの光走査装置を用いた画像形成装置について、特許文献4、特許文献5などに開示されている。
特許文献8には、画像形成期間以外で、戻り光発生区間を避けて、複数の光源のAPC光量制御すなわち光量が一定になるような制御を行い、濃度ムラを低減する技術が記載されている。
特許文献9には、光偏向器であるポリゴンミラーの反射面に対して、光ビームの入射角が略90度になるタイミングでは発光源の光量調整を行わないことで、光源としての半導体レーザ(以下「LD」ともいう)を含む光源部に内蔵されている光検出器(以下「PD」という)の初期化動作を安定して行うことができる発明が記載されている。
偏向手段がMEMS振動ミラーで構成されている場合、光源からの光ビームが偏向手段の反射面で反射されて発光部に入射する可能性があるのは、反射面に対する光源からの入射光路が略90度になる場合よりも広い範囲になる場合である。
光源ユニット108からの下段のビーム204は、折返しミラー126で反射され、トロイダルレンズ122を介して感光体ドラム101上にスポット状に結像するとともに感光体ドラム101上をその回転軸と平行に走査し、第1の画像形成ステーションとしてイエロー色の画像情報に基づいた潜像を感光体ドラム101上に形成する。
光源ユニット108からの上段のビーム203は、折返しミラー127で反射され、トロイダルレンズ123、折返しミラー128を介して感光体ドラム102上にスポット状に結像するとともに感光体ドラム102上を走査し、第2の画像形成ステーションとしてマゼンタ色の画像情報に基づいた潜像を感光体ドラム102上に形成する。
光源ユニット107からの上段のビーム201は、折返しミラー131で反射され、トロイダルレンズ125、折返しミラー132を介して感光体ドラム104上にスポット状に結像するとともに感光体ドラム104上を走査し、第4の画像形成ステーションとしてブラック色の画像情報に基づいた潜像を感光体ドラム104上に形成する。
これらの構成部品は後述する単一のハウジングに一体的に保持される。
α>2θ0
であり、最大偏向角を
2θmax=α+2θ0
としていたが、実施例では、有効走査率(θd/θ0)を所定値以下、例えば0.6以下に抑えるため、感光体上を走査する有効振れ角をθd、同期検知時の振れ角をθsとしたとき、
θ0≧α/2>θd
θ0≧θs>θd
の関係となるよう、光源からの光ビームの光源手段から振動ミラー面への入射角αを設定している。具体的には、θ0=25°、θd=15°、α=45°、θs=18°である。
なお、同期検知センサを、θs>α/2になるように配置してもよい。
図では、振幅中心が走査レンズの光軸と一致しない例、つまり、振幅中心を光源側にずらして振動させる例を示しているが、実施例では振幅中心を走査レンズの光軸と一致する配置としており、走査レンズ乃至はトロイダルレンズの面形状が主走査方向に沿って対称形をなす曲面形状としている。
従って、通常は、走査周波数fdをこの共振振動数f0に合わせて設定し、あるいは追従するように制御しているが、共振振動数f0は上記したように、振動ミラーを構成する振動子の慣性モーメントIによって決定されるため、仕上がりの寸法精度にばらつきがあると個体間で差が生じてしまい、振動ミラー個々の走査周波数fdを揃えることが困難となる。
そのため、共振振動数f0の近い振動ミラーを選別によってランク分けし、各ランクに応じて走査周波数fdを選択し、設定している。しかし、共振振動数f0のばらつきが大きいとランク分けの数が増え、その分、振動ミラーの駆動回路も走査周波数fdの選択肢も増やさなければならないので、生産効率が悪い。加えて、メンテナンスなどにおいて振動ミラーを交換する際には、同じランクの振動ミラーと入れ換える必要があるためコストもかかる。
そして、ランク分けした周波数帯域内で、共振振動数f0によらず、固定の走査周波数fdを設定するとよい。
上記したように、振動ミラーの裏側に形成した平面コイルには、交互に電流の流れる方向が切り換わるように、可動ミラー駆動部603から交流電圧、またはパルス波状電圧が印加される。振動ミラーの振れ角θが一定となるように、同期検知センサ604によって得られる同期検知信号に基づき、振幅演算部609が振動ミラーを駆動する信号の適切な振幅を演算し、ゲイン調整部602で平面コイルに流す電流のゲインを調節して、振動ミラーを往復振動させる。
従って、初期的には可動ミラーの駆動制御部において固定電極に印加する駆動周波数を共振振動数に合うよう設定することができるが、温度変化に伴うバネ定数の変化などで共振周波数が変動した際には振れ角が激減してしまい、経時的な安定性に乏しいという欠点がある。
θ=θ0・sin2πfd・t
同期検知センサ138において走査角を2θsに対応したビームを検出すると、検出信号は往走査と復走査とで発生され、その時間差Tを用いると、
θs=θ0・cos2πfd・T/2
で表される。θsは固定であるので、Tを計測すれば最大振れ角θ0を検出できることがわかる。
θ0>θ>θs
なる期間では発光源の発光を禁止するようにしている。被走査面である感光体ドラム面では、時間に対して各画素の間隔が均一となるように主走査ドットを形成する必要がある。
像高0、つまり画像中心から任意の像高Hまでの時間をtとすると、像高Hと振れ角θ(走査角2θ)との関係は、
H=ω・t=(ω/2πfd)・sin−1(θ/θ0)
となる。ここで、ωは定数である。
H=(ω/2πfd)・sin−1{(θ−Δθ)/θ0}
Δθ/θ0=sin2πfdt―sin2πfd(t−Δt)
ここで、走査レンズをfθレンズに近いパワー配分となるようにし、その残差を画素クロックの位相Δtにより補正する場合、
H=(ω/2πfd)・{(θ−Δθ)/θ0}
=(ω/2πfd)・sin−1(θ/θ0)
Δθ/θ0=θ/θ0−sin−1(θ/θ0)
なる関係式となる。主走査方向に沿った所定画素の位相Δt(sec)は、
(θ/θ0)−sin−1(θ/θ0)
=sin2πfdt−sin2πfd(t−Δt)
なる関係式に基づいて決定されるように、発光源をパルス変調すればよい。
例えば、i領域の画素数をNi、各画素でのシフト量を画素ピッチpの1/16単位とし、各領域の両端における主走査位置のずれがΔLiであったとすると、
ni=Ni・p/16ΔLi
となり、ni画素毎に位相をシフトすればよい。
画素クロックをfcとすると、トータルでの位相差Δtは、位相シフト回数Ni/niを用い
Δt=1/16fc×∫(Ni/ni)di
となる。Nドット目の画素における位相差Δtについても同様に、それまでの位相シフトの累積回数により設定できる。
4 光ビーム検出手段
5 画素クロックカウント計測手段
6 偏向制御手段
101,102,103,104 像担持体
106 振動ミラー
107,108 光源ユニット(光源手段)
125 走査結像光学系
138
PD1 同期検知センサ(光検ビーム出手段)
PD2 同期検知センサ(光ビーム検出手段)
441 振動ミラー面
Claims (11)
- 光ビームを射出する発光部を備えた光源手段と、
前記光源手段を変調駆動する光源駆動手段と、
前記光源手段から射出される光ビームを偏向して主走査領域を往復走査する偏向手段と、
前記偏向手段からの光ビームを被走査面上に導く走査結像光学系と、
前記偏向手段からの光ビームを一以上の検出面で検出する光ビーム検出手段を有し、
前記偏向手段の反射面の最大振れ角が、前記光源手段から射出される光ビームの前記偏向手段の反射面への入射角よりも大きい光走査装置であって、
前記光源手段の発光光量を制御する光源駆動手段を備え、
前記光源駆動手段には、非画像形成期間のうち、前記偏向手段の最大振れ角から主走査領域を走査する走査角に至る期間に前記光源手段を強制消灯する発光量制御期間が設定されていることを特徴とする光走査装置。 - 光ビームを射出する発光部を備えた光源手段と、
前記光源手段を変調駆動する光源駆動手段と、
前記光源推断から射出される光ビームを偏向して主走査領域を往復走査する偏向手段と、
前記偏向手段からの光ビームを被走査面上に導く走査結像光学系と、
前記偏向手段からの光ビームを一以上の検出面で検出する光ビーム検出手段を有し、
前記偏向手段の反射面の最大振れ角が、前記光源手段から射出される光ビームの前記偏向手段の反射面への入射角よりも大きい光走査装置であって、
前記光源手段の発光光量を制御する光源駆動手段を備え、
前記光源駆動手段には、非画像形成期間のうち、前記偏向手段の最大振れ角から主走査領域を走査する走査角に至る期間に前記光源手段の駆動電流を所定以下に抑制する発光量制御期間が設定されていることを特徴とする光走査装置。 - 光源駆動手段は、光ビーム検出手段で検知された検出信号に基づいて、光源手段を強制消灯する発光量制御期間のタイミングおよび時間幅を制御することを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
- 光源駆動手段は、光ビーム検出手段で検知された検出信号に基づいて、光源手段の駆動電流を所定以下に抑制する発光量制御期間のタイミングおよび時間幅を制御することを特徴とする請求項2記載の光走査装置。
- 偏向手段は、ねじり梁によって支持され、光源手段からの光ビームを偏向して主走査領域を往復走査する振動ミラーであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光走査装置。
- 強制消灯する発光量制御期間を除く非画像形成期間内で発光部を順次点灯し、前記発光部から射出される光ビームの光量を自動パワー制御により調整することを特徴とする請求項1、3または5記載の光走査装置。
- 前記発光部が複数の発光源を有し、各々について強制消灯する発光量制御期間または駆動電流を所定以下に抑制する発光量制御期間を設けることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光走査装置。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の光走査装置において、光ビーム検出手段で検出された検出信号にもとづいて最大振幅が一定になるように偏向手段を制御する偏向制御手段を有することを特徴とする光走査装置。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の光走査装置において、光源駆動手段は、光ビーム検出手段で検出された検出信号に基づいて演算された偏向手段の走査周波数に応じてタイミングおよび時間設定を行うことを特徴とする光走査装置。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の光走査装置において、光源駆動手段は、光ビーム検出手段で検出された検出信号に基づいて演算された偏向手段の振幅中心のシフト量に応じてタイミングおよび時間設定を行うことを特徴とする光走査装置。
- 少なくとも一つの像担持体と、電子写真プロセスを実行するために、光走査装置を含むプロセスユニットが前記像担持体に対応して配置されてなる画像形成装置であって、前記光走査装置は請求項1〜10のいずれかに記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。
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