JP2018189799A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＢＤセンサに入力するレーザの光量が変動すると、ＢＤセンサの検知信号と閾値が交差するポイントにおける検知信号の傾きがレーザ光量に応じて変化してしまい、ＢＤ信号を安定して検知することができない可能性がある。【解決手段】 制御手段は、光照射手段に微小露光を行わせる場合に、第１発光素子に第１光量でレーザ光を照射させ、第２発光素子に前記第１光量より大きい第２光量でレーザ光を照射させるようにし、検知手段は、第１発光素子から第１光量で照射されたレーザ光を検知し、水平同期信号を出力する。【選択図】 図１１

Description

本発明は、主に電子写真プロセスを用いたレーザビームプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

レーザビームプリンタの画像形成装置において、感光ドラムの膜厚変化や環境温度の変化が発生しても安定して画像を形成するために、感光ドラムを走査する際のレーザ光量を感光ドラムの膜厚変化や環境温度の変化に応じて補正する方法が広く行われている。

近年、感光ドラムの長寿命化が進められており、耐久劣化に伴う感光ドラム表層の膜厚変化量が大きくなってきている。感光ドラムの膜厚変化に応じて、感光ドラムを露光するための必要レーザ光量を補正するために、レーザビームプリンタに搭載されるレーザスキャナユニットのレーザ光量の使用範囲幅は広くなっている。レーザ光量の使用範囲幅が広くなった事により、感光ドラムを走査する際の同期タイミングを検知する水平同期検知センサ（以下、ＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔ）センサとも呼ぶ）も幅広い光量範囲のレーザ光を検知できる性能が必要となっている。例えば、ＢＤセンサは、特許文献１のようにセンサに入射したレーザの光量に応じた検知信号が所定の閾値を超えたタイミングに基づき、出力信号の論理が切り替わることで、ＢＤ信号を検知することができるものである。

特開２０１６−１０９７３４

従来のようなＢＤセンサを用いてＢＤ信号を検知する場合に、感光ドラムの膜厚変化や、環境温度の変化に応じてレーザの光量を補正すると、図１５に示すようにＢＤセンサに入力するレーザの光量も変動する。これにより、ＢＤセンサの検知信号と閾値が交差するポイントにおける検知信号の傾きがレーザ光量に応じて変化してしまい、ＢＤ信号を安定して検知することができない可能性があるという課題があった。

本出願に係る発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであり、ＢＤ信号を安定して検知することを目的とする。

上記目的を達成するために、感光体と、レーザ光を発光する複数の発光素子を有し、前記感光体にレーザ光を照射する光照射手段と、前記光照射手段から照射されたレーザ光を検知し、水平同期信号を出力する検知手段と、前記感光体の画像領域に対し通常露光でレーザ光を照射させ、前記感光体の非画像領域に対し前記通常露光より小さい光量である微小露光でレーザ光を照射させるように、前記光照射手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記光照射手段に前記微小露光を行わせる場合に、第１発光素子に第１光量でレーザ光を照射させ、第２発光素子に前記第１光量より大きい第２光量でレーザ光を照射させるようにし、前記検知手段は、前記第１発光素子から前記第１光量で照射されたレーザ光を検知し、前記水平同期信号を出力することを特徴とする。

本発明の構成によれば、ＢＤ信号を安定して検知することができる。

画像形成装置の概略構成図 感光ドラムの電位の遷移を示す図 出力画像を示す図 感光ドラムの電位の遷移を示す図 出力画像を示す図 光学装置の上面図 ＢＤセンサの概略構成図 ＢＤセンサの入出力波形 レーザ光量の制御に関するタイミングチャート 感光ドラムの使用量に応じたレーザ光量の特性を示した図 感光ドラムの使用量と、マルチビームレーザの通常露光及び微小露光の光量制御について示した図 感光ドラムの使用初期と末期におけるＢＤセンサで検知する信号波形 感光ドラムの使用量と、マルチビームレーザの通常露光及び微小露光の光量制御について示した図 感光ドラムの使用初期と末期におけるＢＤセンサで検知する信号波形 従来のＢＤセンサの入力波形を示す図

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

（第１の実施形態）
［画像形成装置］
本実施形態における画像形成装置の概略構成図を図１に示す。画像形成装置であるカラーレーザビームプリンタは、４色（Ｙ：イエロー，Ｍ：マゼンタ，Ｃ：シアン，Ｂｋ：ブラック）の画像を重ね合わせてカラー画像を形成するために、４色夫々に対応する画像形成部を備えている。

カラーレーザビームプリンタ２０１は、ホストコンピュータ２０２から画像データ２０３を入力されると、カラーレーザビームプリンタ２０１内のビデオコントローラ２０４で画像データを展開し、画像形成するための画像データへ変換する。そして、ビデオコントローラ２０４は、その画像データに基づいてレーザダイオードを発光制御するためのビデオ信号形式データである、ビデオ信号２０５を生成する。制御手段としてのエンジンコントローラ２０６はＣＰＵ２０９等の演算処理手段を有している。ビデオコントローラ２０４で生成されたビデオ信号２０５は、ビデオコントローラ２０４からエンジンコントローラ２０６に送信される。

そして、光照射手段としての光学装置２１０内にあるレーザ制御基板２５５上に配置されたレーザ制御ＩＣ２２６ａ、２２６ｂにより複数の発光素子としてのレーザダイオード２１１ｙ、２１１ｍ、２１１ｃ、２１１ｋをビデオ信号に応じて駆動する。各レーザダイオードから出射されたレーザビーム２１２ｙ、２１２ｍ、２１２ｃ、２１２ｋは、回転多面鏡であるポリゴンミラー７０３の反射面で反射される。そして、レンズ２１３ｙ、２１３ｍ、２１３ｃ、２１３ｋを透過し、折り返しミラー２１４ｙ、２１４ｍ、２１４ｃ、２１４ｋにより偏向される。変更された各レーザビームは、各プロセスカートリッジ２２５ｙ、２２５ｍ、２２５ｃ、２２５ｋ内にそれぞれ配置された感光体としての感光ドラム２１５ｙ、２１５ｍ、２１５ｃ、２１５ｋ上に照射される。

感光ドラム２１５ｙ、２１５ｍ、２１５ｃ、２１５ｋは、帯電手段２１６ｙ、２１６ｍ、２１６ｃ、２１６ｋにより所望の電位に帯電される。帯電された感光ドラムにレーザビームを照射して表面電位を部分的に下げることにより、感光ドラム表面に静電潜像を形成する。形成した静電潜像を現像手段２１７ｙ、２１７ｍ、２１７ｃ、２１７ｋにより現像することで、感光ドラム上に静電潜像に応じたトナー画像が形成される。

感光ドラム上に形成されたトナー画像は、一次転写部材２１８ｙ、２１８ｍ、２１８ｃ、２１８ｋに一次転写バイアスが印加されることにより、中間転写体である無端状の中間転写ベルト２１９上に一次転写される。最初にイエローのトナー画像が中間転写ベルト上に一次転写され、その上にマゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が順次転写され、カラー画像が形成される。中間転写ベルトは中間転写ベルト駆動ローラ２５６により駆動される。

給紙カセット２２０内に積載されている紙である記録材２２１は、給紙ローラ２２２によって給紙される。そして、中間転写ベルト上に一次転写されたカラー画像に同期するように二次転写部２２３へと搬送される。そして、二次転写ローラに二次転写バイアスが印加されることにより、記録材上にカラー画像が二次転写される。カラー画像が二次転写された記録材２２１は、定着器２２４にて熱と圧力により熱定着が行なわれ記録材上にカラー画像が定着される。そして、排紙部より排紙トレイに排紙される。以上が画像形成装置の概略の説明である。次に、画像形成装置の現像プロセスについて説明を行い、その後に光学装置の構成、レーザ発光制御について詳細に説明をする。

［現像プロセス］
カラー画像形成装置で多色プリントをする場合において、上流ステーションで中間転写ベルト上に一次転写したトナー画像は、下流ステーションの感光ドラムと中間転写ベルトからなる一次転写ニップ部に搬送される。この際に、中間転写ベルト上には上流ステーションのトナー画像が形成されている部分と、トナー画像が形成されていない部分とが生じる。上流ステーションで形成されたトナー画像が、下流ステーションの一次転写ニップ部に搬送されると、一次転写ニップ部において、トナー画像が形成されている部分と形成されていない部分とで、感光ドラムと中間転写ベルト間の抵抗値に差異が生じる。

その結果、中間転写ベルトから感光ドラムに流れる転写電流は、トナー画像形成部と非トナー画像形成部とにおいて差異が生じ、この転写電流量の差により、図２に示すように、転写後の感光ドラムの表面電位にムラΔＶ１が残る（図２（ａ））。この表面電位ムラを持った状態で再度帯電を行うと、表面電位ムラを十分に埋めることができず帯電後のドラム表面電位はＶＤに対してΔＶ２高い部分が残る（図２（ｂ））。この状態でレーザにより静電潜像を形成すると、感光ドラム上の表面電位ムラが発生している箇所は、レーザにより露光した後表面電位はＶＬではなく、局所的にＶＬより電位が高い部分が残る（図２（ｃ））。

感光ドラム上の表面電位ムラが残った状態でトナーによる現像が行われると、現像後のトナー画像の濃度にムラが発生する（図２（ｄ））。そのトナー画像を転写すると（図２（ｅ））、図３に示すように局所的に濃度の薄いトナー画像が形成される。ここで、４０１は出力画像、４０２は上流ステーションで形成された画像（例えばイエローのベタパターン）である。４０３は下流ステーションで形成された画像（例えばブラックのハーフトーン画像）、４０４は下流ステーションで形成された画像に発生する画像濃度ムラ部である。すなわち、下流ステーションで感光ドラムの表面電位にムラが生じたまま再度帯電を行うと、この表面電位ムラを十分に解消することができず、次の現像プロセスにおいて感光ドラム表面へのトナー付着量が異なり、画像濃度ムラが発生する。

［バックグラウンド露光］
次に、画像濃度ムラを解決する方法について説明する。図４に示すように、転写後の表面電位のムラ（図４（ａ））を解消するために、帯電バイアスの設定値を従来のバイアス設定値ＶＤに対してΔＶ３高く設定し、ＶＤ’＝−８５０Ｖとする。これにより、転写後の感光ドラムの表面電位ムラを帯電プロセスにおいてΔＶ４（ΔＶ４＜ΔＶ２）に低減することができる（図５（ｂ））。しかしながら、転写後の帯電バイアスの出力値をＶＤ’＝−８５０Ｖと高くすることにより、帯電後の感光ドラムの表面電位は従来の感光ドラムの表面電位ＶＤに比べてΔＶ３だけ高くなる。そのため、所望の濃度で画像を形成するためには、露光プロセスにおいて表面電位ΔＶ３を打ち消す必要がある。

つまり、感光ドラムの表面電位の上昇分ΔＶ３を打ち消すために、画像領域（トナー画像形成領域）においては、感光ドラムを露光するビームの発光量をＬ１にする。さらに、非画像領域（非トナー画像形成領域）においても、ΔＶ３を打ち消すために、余分なトナー付着を起こさない程度の発光量Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ＞Ｌ２）で発光素子を発光させて露光（以下、バックグラウンド露光とも呼ぶ）を行う。バックグラウンド露光を行うことにより、露光後の非画像領域の表面電位をＶＤ、画像形成領域の表面電位をＶＬにすることができる。これにより、帯電により感光ドラムの表面電位をＶＤ’＝−８５０Ｖと高くしたことによる表面電位差ΔＶ３を打ち消すことができる（図４（ｃ））。なお、トナー付着を起こさない程度の発光量Ｌ２は、レーザ発光の閾値より大きいレーザ発光領域内の発光量である。レーザ発光の閾値を下回ってしまうと、光を安定して発光できなくなる可能性があるため、微小露光においてもレーザ発光させる。

感光ドラム上の表面電位ムラを小さくした状態でトナーによる現像が行われると、現像後のトナー画像の濃度ムラを抑制できる（図４（ｄ））。ここで、感光ドラムの表面電位を、非画像領域においては表面電位ＶＤにするためのレーザ発光を微小露光（弱発光）、画像領域においては表面電位ＶＬにするためのレーザ発光を通常露光（強発光）とも呼ぶ。また、その際に必要となるレーザ光量は、それぞれ弱発光光量Ｌ２、強発光光量Ｌ１とする。バックグラウンド露光を実施したトナー画像を転写すると（図４（ｅ））、図５に示すように濃度の均一なトナー画像が形成される。下流ステーションで形成された画像は、領域６０３と領域６０５においても濃度が均一となっており、濃度ムラを抑制したトナー画像を形成することができる。

なお、微小露光を行う場合には、レーザダイオードに微小露光用の駆動電流Ｉｂを、通常露光を行う場合には、レーザダイオードに通常露光用の駆動電流Ｉｄｒｖ＋Ｉｂを、夫々供給すればよい。この駆動電流Ｉｂ、及び駆動電流Ｉｄｒｖ＋Ｉｂの電流量を調整することで、微小露光の発光量、及び通常露光の発光量を制御することができる。

［光学装置］
図６に光学装置２１０の上面図を示す。なお、光学装置２１０は各色で同じ構成であるので、説明の便宜上イエローステーションについて図示して説明をする。

レーザ制御基板２５５上に配置したレーザダイオード２１１ｙは、１つのパッケージ中に独立して発光可能な２つの発光素子を有するツインビームレーザダイオード（以下、レーザダイオードとも呼ぶ）である。レーザダイオード２１１ｙより出射したレーザ光７０１ａ、７０１ｂは、コリメータレンズ７０２によりビーム形状が整形され、且つ平行ビームとされる。そして、回転するポリゴンミラー７０３の反射面により反射されて偏向走査される。偏向走査されたレーザ光７０１ａ、７０１ｂは、レンズ２１３ｙを透過したのちに、折り返しミラー２１４ｙで折り返され、感光ドラム２１５ｙを走査する。感光ドラム２１５ｙの表面上に結像されたレーザ光は、ドット状のスポットとなり、図中矢印で示した主走査方向ＳからＳ’（感光ドラム２１５ｙの回転軸方向に平行）に移動することで走査線を形成し、感光ドラム２１５ｙを露光する。

一方、感光ドラム２１５ｙ上の走査線の走査開始位置Ｓよりも主走査方向の上流側の位置にあるレーザ光が入射する位置にレンズ７０４が設けられており、このレンズに入射したレーザ光は集光されて検知手段としてのＢＤセンサ７０５に入射する。このＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔ）センサ７０５はレーザ光が入射したことを検知し、レーザ光に応じた水平同期信号であるＢＤ信号を出力する。このＢＤセンサ７０５からのＢＤ信号に基づいて、感光ドラム２１５ｙにおけるレーザ光の走査の開始タイミングが決定される。また、感光ドラム２１５ｙを走査した後で、次に再び感光ドラム２１５ｙを走査する前に、レーザ光量の自動光量制御であるＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）がレーザ制御ＩＣで行われる。そして、次の走査のためにレーザダイオード２１１ｙの発光光量が調整される。

［ＢＤセンサの構成］
図７は、ＢＤセンサ７０５の概略構成図である。ＢＤセンサ７０５の受光部８０１にレーザ光が照射されると、フォトダイオード８０２に電流Ｉが流れる。フォトダイオード８０２に流れる電流Ｉは、電流アンプ８０３でα倍に増幅され閾値設定抵抗８０４で電圧変換される。コンパレータ８０５の反転入力端子には、以下の式（１）で計算される電圧Ｖｉｎが入力され、非反転入力端子に入力される電圧Ｖｒｅｆと比較を行う。

Ｖｉｎ ＝ Ｉ×α×閾値設定抵抗８０４・・・（１）
コンパレータ８０５の反転入力端子の電圧ＶｉｎがＶｒｅｆ以下の時は、ＢＤ信号出力端子の出力はＨレベルを維持し、ＶｉｎがＶｒｅｆより大きくなると出力が反転してＬレベルとなる。前述のように、ＢＤセンサ７０５にレーザ光が入射されるとＢＤ信号出力がＨレベルからＬレベルへ反転する。つまり、ＢＤ信号出力端子の信号がＨレベルからＬレベルに反転したタイミングをレーザ光がＢＤセンサ７０５を通過したタイミングとして認識することができる。なお、ＢＤセンサ７０５がレーザ光を検知する際の閾値は前述の通り式（１）とＶｒｅｆの関係で決まる。よって、閾値設定抵抗８０４の定数を大きくすると、閾値は低く設定され、閾値設定抵抗８０４の定数を小さくすると、閾値は高く設定される。

ＢＤ信号を検知するための閾値電圧である閾値９０３は、図８に示すようにＢＤセンサに入射した光量をＩ−Ｖ変換した電圧値９０１のピーク電圧９０２の半分の電圧付近に設定することが望ましい。閾値９０３の設定をピーク電圧９０２の半分の電圧付近にすることにより、ＢＤセンサ７０５の入力波形の傾きが急峻となるタイミングで閾値との比較を行うことができ、閾値との比較の結果に応じてＢＤ信号９０４を出力することができる。このように閾値９０３を設定することでレーザ光を走査するごとに繰り返し検知するＢＤ信号の検知ばらつきであるＢＤ信号のジッタを抑制でき、画質の低下も抑制できる。

［レーザ光量の制御（ＡＰＣ）］
図９は、レーザ光量の制御に関するタイミングチャートである。区間１００１は、１ＢＤ周期であり、４面ポリゴンミラーを用いたスキャナユニットにおいては、ポリゴンミラーが１／４回転する期間である。ＢＤセンサ７０５から出力するＢＤ信号１００９のタイミングに基づき、ポリゴンミラーが所望の回転速度になるように、すなわち感光ドラム上へのレーザ光の走査速度が所望の速度となるように、ポリゴンモータの回転速度を制御する。

画像領域１００２において、非画像領域に微小露光をする、画像領域に通常露光をするために、微小露光及び通常露光の光量調整のためにＡＰＣを行う。ＡＰＣは、レーザ光が非画像領域１００３を走査しているタイミングで行う。マルチビームレーザにおける第１レーザによる通常露光量のＡＰＣは区間１００４において行い、第２レーザによる通常露光量のＡＰＣは区間１００５において行う。さらに、第１レーザによる微小露光量のＡＰＣは区間１００６において行い、第２レーザによる微小露光量のＡＰＣは区間１００７において行う。

なお、ここでは一例としてＢＤ信号を検知してから第１レーザの微小露光のＡＰＣ、第２レーザの微小露光のＡＰＣ、第２レーザの通常露光のＡＰＣ、第２レーザの通常露光のＡＰＣの順番で行っているが、これに限られるものではない。ＢＤ信号を検知してから通常露光のＡＰＣを先に行っても良い。区間１００８は、ＢＤ信号を検知するためにレーザ光を発光する区間である。ＢＤ信号を検知するためのレーザ光量の制御方法の詳細については後述する。

［感光ドラムの変化に応じたレーザ光量の制御］
画像形成装置の環境温湿度が変化したり、例えば感光ドラムの膜厚の変化等のプロセスカートリッジの使用量が変化したりしても、感光ドラムへのトナーの現像量を一定に保つためにレーザ光量の制御を行う。つまり、画像形成装置の環境温湿度やプロセスカートリッジの使用量に応じて、前述した微小露光及び通常露光の目標光量を変更する制御を行う。なお、以下では感光ドラムの膜厚の変化（感光ドラムの使用量）に応じて目標光量を変更する制御について説明する。

図１０は、感光ドラムの使用量に応じたレーザ光量の特性を示した図である。１１０１は感光ドラムの使用量と微小露光の光量との関係を示しており、１１０２は感光ドラムの使用量と通常露光の光量との関係を示している。感光ドラムの使用量に応じて、図１０に示すように最適な光量が変化する。

例えば、通常露光の最大光量をＡ、微小露光の最大光量をＢとする。新品である初期状態のプロセスカートリッジ２２５が装着されている場合は、通常露光の目標光量は最大光量の５０％程度（Ａ×０．５）に設定する。その後、感光ドラムの使用量が増え、膜厚が薄くなっていくとレーザ光量に対するドラム感度が鈍くなる。そこで、感光ドラムの使用量が末期状態となるまで、使用量が増加するに応じて光量を徐々に高くする。そして、使用量が末期状態となると通常露光の目標光量を最大光量Ａとする。

同様に、新品である初期状態のプロセスカートリッジ２２５が装着されている場合は、微小露光の目標光量は最大光量の５０％程度（Ｂ×０．５）に設定する。その後、感光ドラムの使用量が末期状態となるまで、使用量が増加するに応じて光量を徐々に高くする。そして、使用量が末期状態となると微小露光の目標光量を最大光量Ｂとする。このように、感光ドラム２１５の摩耗など使用量の変化に応じて、レーザ光量を適切に変更することで、感光ドラム２１５上を所望の電位に露光できるため、使用量の変化による画像濃度の低下を抑制することができる。

［本実施形態におけるレーザ光量の制御］
図１１は、本実施形態における、感光ドラムの使用量と、マルチビームレーザの通常露光及び微小露光の光量制御について示した図である。１０１は第１レーザの通常露光のレーザ光量特性、１０２は第２レーザの通常露光のレーザ光量特性を示している。通常露光の光量は、感光ドラムの使用量が変化しても適切な濃度で画像を形成するために第１レーザ、第２レーザとも感光ドラムの使用量に応じて同じ光量となるようにレーザ光量の制御を行う。このように、通常露光の光量をマルチビームレーザの夫々で同じように調整することで、画像濃度の変動を抑制して画像形成を行うことができる。

１０３は第１レーザの微小露光のレーザ光量特性、１０４は第２レーザの微小露光のレーザ光量特性を示している。また、１０５は第１レーザと第２レーザの微小露光の平均光量を示しており、感光ドラム上における第１レーザ及び第２レーザによる微小露光を行った結果の光量特性に相当するものである。感光ドラムに微小露光を行う目的は、前述の通り非画像領域における感光ドラムの表面電位を適正にすることにより、画像かぶり等による画質の低下を抑制するためである。よって、第１レーザ及び第２レーザによる微小露光の光量の単位面積当たりの平均光量１０５が、以下の条件を満たすように設定すれば、第１レーザの微小露光及び第２レーザの微小露光の光量を任意の比率に変更することができる。つまり、平均光量１０５が、感光ドラムの非画像領域の電位を適切にするための露光量１１０１を満たし、かつ感光ドラム面上における第１レーザ及び第２レーザによる露光ムラが許容範囲内となるようにする。

本実施形態においては、感光ドラムの使用量が増えるに応じて変化する第２レーザの微小露光の光量の変化量１０４よりも、第１レーザの微小露光の光量の変化量１０３の方が少なくなるように制御する。そして、第１レーザ及び第２レーザの平均光量１０５が上述の条件を満たすようにしている。このように第１レーザ及び第２レーザの微小露光の光量を設定する理由については、後述する。なお、微小露光の光量の変化量は第１レーザの方が多くなるように設定してもよい。つまり、いずれかのレーザの微小露光の変化量を、所定の変化量以下にし、且つ平均光量１０５が上述の条件を満たすように制御すればよい。言い換えるならば、複数のレーザのうち、微小露光の光量の変化量が所定の変化量より少ないビームを選択し、ＢＤセンサに入射させるレーザとするように制御することができる。

［ＢＤセンサに入力するレーザ光量の制御］
上述したような構成において、ＢＤ信号を検知するためにＢＤセンサに入力するレーザ光量は、図９の区間１００８に示すように第１レーザの微小露光とする。本実施形態においては、第１レーザの微小露光の光量の変化量は、第２レーザの微小露光の光量の変化量よりも少なくなるように調整されている。なお、第２レーザの微小露光の光量の変化量の方が少ない場合は、第２レーザの微小露光を用いてＢＤ信号を検知するようにしてもよい。

図１２は、感光ドラムの使用初期と末期におけるＢＤセンサで検知する信号波形を示している。閾値９０３は、ＢＤ信号を検知するための固定値である。波形１２０１は、感光ドラムが初期状態において、第１レーザを微小露光してＢＤセンサにビームが入射した場合の波形である。感光ドラムの使用量が増えるにつれ、第１レーザの微小露光の光量を徐々に上げていくため、ＢＤセンサで検知する波形は初期波形１２０１から末期波形１２０２へと変化していく。また、それぞれの波形がＢＤ信号を検知するための閾値と交差するポイントでの波形の傾きは、初期の傾き１２０３、末期の傾き１２０４となる。

この交差するポイントに基づいてＢＤ信号が検知される。本実施形態においては、第１レーザの微小露光の光量の変化量をＢＤ信号の検知精度に応じて、所定の変化量より少なく設定している。よって、感光ドラムの使用初期から末期にかけて、初期の傾き１２０３と末期の傾き１２０４との差も小さくなっている。これにより、ＢＤ信号を検知する際のジッタを抑制することができる。それにより、ポリゴンモータの回転制御の安定性を向上させることもできる。

一方、比較のために波形１２０５も示す。波形１２０５は、ＢＤ信号を検知するためにＢＤセンサに入射する第１レーザの微小露光の光量を、図１１の平均光量１０５のように変化させた場合の末期の波形である。言い換えると、第１レーザの微小露光も第２レーザの微小露光もともに同じように感光ドラムの使用量が増えるにつれ、光量を徐々に上げた場合となる。ＢＤ信号を検知するための閾値と交差するポイントでの波形の傾きは、傾き１２０６となる。上述した本実施形態の第１レーザの微小露光の光量の変化量より、比較例の第１レーザの微小露光の光量の変化量の方が多いため、比較例の方が傾きの変動も大きくなっている。そのため、傾きの変動の少ない本実施形態の方がＢＤ信号を検知する際のジッタを抑制することができていることがわかる。また、本実施形態の傾き１２０４の方が、比較例の傾き１２０６よりも傾きが急峻になっているため、ＢＤ信号を安定して検知することができる。

本実施形態においては、マルチビームレーザのうち、特に２つの発光素子を有するツインビームレーザにおいて、安定してＢＤ信号を検知する方法について説明した。しかし、ツインビームレーザの構成に限られるものではなく、さらに多くの発光素子を有するビームレーザでもよい。例えば、発光素子を４つ有するクワッドビームレーザにおいても同様の制御方法を適用することができる。より具体的には、クワッドビームレーザの４つのレーザのうち、１つのレーザを他のレーザより微小露光の光量の変化量を少なくし、ＢＤセンサに入射する。これにより、クワッドビームレーザにおいてもＢＤ信号の検知におけるジッタを低減させることができる。

このように、ＢＤ信号を検知するためにマルチビームレーザの微小露光の光量の変化量が少ない第１レーザに微小露光をさせることでＢＤセンサにビームを入射する。微小露光の光量の変化量が少ない第１レーザの光を入射させることで、例えば感光ドラムの使用量等に応じてレーザ光量の変化が発生したとしても、安定してＢＤ信号の検知を行う事ができる。また、第１レーザの微小露光の光量の変化量を少なくしたとしても、第２レーザの微小露光の光量の変化量により補う。具体的には、平均光量１０５が感光ドラムの非画像領域の電位を適切にするための露光量１１０１を満たし、かつ感光ドラム面上における第１レーザ及び第２レーザによる露光ムラが許容範囲内となるようにする。これによりＢＤ信号の検知を安定させつつ、バックグラウンド露光も適切に行うことができる。

例えば、ＢＤ信号を検知する際のジッタを抑制するためには、閾値を可変にすることも考えられる。閾値を可変にするとは、入射されるレーザのピーク値を検知してピーク値の所定比の値を閾値として設定する方式である。閾値は入射されるレーザに応じて最適な値として設定されるため、幅広い光量範囲のレーザを検知することはできる。しかし、ＢＤセンサ内部にピーク値を検知して閾値を決める演算回路を必要とするため部品コストが高くなる傾向がある。その点、本実施形態におけるＢＤ信号の検知方法は、閾値を決めるための演算回路も必要なく、安価な構成でＢＤ信号を安定して検知できるという効果もある。このように、本実施形態においては、安価な構成のＢＤセンサを使用しても、ＢＤ信号を検知する際のジッタの影響を低減できる。

（第２の実施形態）
先の第１の実施形態においては、ＢＤ信号を検知するためにＢＤセンサに入射する微小露光の光量の変化量を少なくする方法について説明した。本実施形態においては、さらにＢＤ信号の検知におけるジッタを抑制する方法について説明する。なお、画像形成装置の構成及びスキャナユニットの構成等、先の第１の実施形態と同様のものについては、ここでの詳しい説明は省略する。

［本実施形態におけるレーザ光量の制御］
図１３は、本実施形態における、感光ドラムの使用量と、マルチビームレーザの通常露光及び微小露光の光量制御について示した図である。１３０１は第１レーザの通常露光のレーザ光量特性、１３０２は第２レーザの通常露光のレーザ光量特性を示している。通常露光の光量は、感光ドラムの使用量が変化しても適切な濃度で画像を形成するために第１レーザ、第２レーザとも感光ドラムの使用量に応じて同じ光量となるようにレーザ光量の制御を行う。このように、通常露光の光量をマルチビームレーザの夫々で同じように調整することで、画像濃度の変動を抑制して画像形成を行うことができる。

１３０３は第１レーザの微小露光のレーザ光量特性、１３０４は第２レーザの微小露光のレーザ光量特性を示している。また、１３０５は第１レーザと第２レーザの微小露光の平均光量を示しており、感光ドラム上における第１レーザ及び第２レーザによる微小露光を行った結果の光量特性に相当するものである。

本実施形態においては、第１レーザの微小露光の光量を感光ドラムの使用量によらず、一定の光量としている。第２レーザの微小露光の光量を可変として、第１レーザ及び第２レーザによる微小露光の光量の単位面積当たりの平均光量１３０５が、以下の条件を満たすようにする。つまり、平均光量１３０５が、感光ドラムの非画像領域の電位を適切にするための露光量１１０１を満たし、かつ感光ドラム面上における第１レーザ及び第２レーザによる露光ムラが許容範囲内となるようにする。

［ＢＤセンサに入力するレーザ光量の制御］
上述したような構成において、ＢＤ信号を検知するためにＢＤセンサに入力するレーザ光量は、図９の区間１００８に示すように第１レーザの微小露光とする。本実施形態においては、第１レーザの微小露光の光量は、感光ドラムの使用量によらず一定の光量とする。なお、第２レーザの微小露光の光量を一定として、第１レーザの微小露光の光量を可変としても良い。

図１４は、感光ドラムの使用初期と末期におけるＢＤセンサで検知する信号波形を示している。閾値９０３は、ＢＤ信号を検知するための固定値である。波形１４０１は、感光ドラムが初期状態において、第１レーザを微小露光してＢＤセンサにビームが入射した場合の波形である。感光ドラムの使用量が増えても、第１レーザの微小露光の光量は一定とするため、ＢＤセンサで検知する波形は、実線の初期波形１４０１と破線の末期波形１４０２とで変化しない。また、それぞれの波形がＢＤ信号を検知するための閾値と交差するポイントでの波形の傾きも、初期の傾きと末期の傾きで、同じ傾き１４０３となる。

この交差するポイントに基づいてＢＤ信号が検知される。本実施形態においては、第１レーザの微小露光の光量を一定としているため、感光ドラムの使用初期から末期にかけても傾き１４０３が一定となる。よって、先の第１の実施形態よりもさらにＢＤ信号を検知するタイミングが安定し、ＢＤ信号を検知する際のジッタを抑制することができる。それにより、ポリゴンモータの回転制御の安定性を向上させることもできる。

本実施形態においては、マルチビームレーザのうち、特に２つの発光素子を有するツインビームレーザにおいて、安定してＢＤ信号を検知する方法について説明した。しかし、ツインビームレーザの構成に限られるものではなく、さらに多くの発光素子を有するビームレーザでもよい。例えば、発光素子を４つ有するクワッドビームレーザにおいても同様の制御方法を適用することができる。より具体的には、クワッドビームレーザの４つのレーザのうち、１つのレーザの微小露光の光量を一定としてＢＤセンサに入射する。これにより、クワッドビームレーザにおいてもＢＤ信号の検知におけるジッタを低減させることができる。

このように、ＢＤ信号を検知するためにマルチビームレーザの微小露光の光量が一定の第１レーザに微小露光をさせることでＢＤセンサにビームを入射する。感光ドラムの使用量が変化しても、第１レーザの微小露光の光量を一定としているため、感光ドラムの使用初期から末期にかけてもＢＤ信号の検知が安定し、ジッタを抑制することができる。また、閾値が固定のため閾値を決めるための演算回路も必要なく、安価な構成でＢＤ信号を安定して検知できるという効果もある。

２０６ エンジンコントローラ
２１０ 光学装置
２１１ レーザダイオード
２１５ 感光体
７０５ ＢＤセンサ

Claims (10)

1. 感光体と、
   レーザ光を発光する複数の発光素子を有し、前記感光体にレーザ光を照射する光照射手段と、
   前記光照射手段から照射されたレーザ光を検知し、水平同期信号を出力する検知手段と、
   前記感光体の画像領域に対し通常露光でレーザ光を照射させ、前記感光体の非画像領域に対し前記通常露光より小さい光量である微小露光でレーザ光を照射させるように、前記光照射手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記光照射手段に前記微小露光を行わせる場合に、第１発光素子に第１光量でレーザ光を照射させ、第２発光素子に前記第１光量より大きい第２光量でレーザ光を照射させるようにし、
   前記検知手段は、前記第１発光素子から前記第１光量で照射されたレーザ光を検知し、前記水平同期信号を出力することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記感光体の使用量の増加に応じて前記微小露光の光量を増加させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記感光体の使用量の増加に応じて前記微小露光の光量を増加させる場合に、前記第１発光素子の光量の変化量より前記第２発光素子の光量の変化量の方が多くなるように制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記感光体の使用量の増加に応じて前記微小露光の光量を増加させる場合に、前記第１発光素子の光量は一定とし、前記第２発光素子の光量を増加させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記第１光量及び前記第２光量の平均光量が所定の光量となるように、前記第２光量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記感光体の使用量の増加に応じて前記通常露光の光量を増加させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 感光体と、
   レーザ光を発光する複数の発光素子を有し、前記感光体にレーザ光を照射する光照射手段と、
   前記光照射手段から照射されたレーザ光を検知し、水平同期信号を出力する検知手段と、
   前記感光体の画像領域に対し通常露光でレーザ光を照射させ、前記感光体の非画像領域に対し前記通常露光より小さい光量である微小露光でレーザ光を照射させるように、前記光照射手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、第１発光素子の光量を第１変化量で変化させ、第２発光素子の光量を第２変化量で変化させ、
   前記検知手段は、前記第１発光素子及び前記第２発光素子のうち、変化量の少ない発光素子から前記微小露光されたレーザ光を検知し、前記水平同期信号を出力することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記感光体の使用量の増加に応じて前記微小露光の光量を増加させるように制御することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記感光体の使用量の増加に応じて前記微小露光の光量を増加させる場合に、前記変化量の少ない発光素子の光量は一定とし、変化量の多い発光素子の光量を増加させることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、前記感光体の使用量の増加に応じて前記通常露光の光量を増加させることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
    

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