JP6459928B2 - 光走査装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光線で被走査面上を走査する光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。

例えばレーザープリンターや複写機等に用いられる一般的な光走査装置は、レーザー光線を発する光源と、前記レーザー光線を偏向し該レーザー光線によって被走査面を走査させる偏向体と、偏向された前記レーザー光線を感光体ドラムの周面（被走査面）上に結像させる走査レンズとを含む。このような光走査装置は、前記レーザー光線による走査ラインの書き出しタイミングを決定するために、走査幅の範囲外のレーザー光線を検知する同期センサーを備える。前記同期センサーが、レーザー光線を検知してから一定時間経過後に、走査ラインの被走査面への書き込みが開始される。

上記同期センサーとして一般に用いられているのは、前記レーザー光線を受光して同期信号を出力するＢＤ（beam detect）センサーである。ＢＤセンサーは、入射した光線を検出電圧に変換する光電変換素子と、該検出電圧が予め設定された閾値電圧を超過した場合に前記同期信号を出力する比較部とを含む。前記同期信号を基準として走査ラインの書き出しタイミングが決まるので、ＢＤセンサーが本来の光線検出タイミング以外で前記同期信号を誤出力しないことが肝要となる。特許文献１には、走査レンズのエッジ部にレーザー光線が照射されることで生じるフレアーに起因する、ＢＤセンサーの誤出力を抑止する技術が開示されている。

特開平６−３６０９号公報

しかしながら、ＢＤセンサーの誤出力の要因は、走査レンズのエッジ部に起因するものに限らない。例えば、ＢＤセンサーの光電変換素子は、一般に透光性の樹脂によってパッケージングされている。このパッケージのエッジ付近にレーザー光線が照射された段階で、当該パッケージ内で発生するフレアーによって前記光電変換素子が閾値電圧を超過する検出電圧を発生してしまい、前記比較部が同期信号を誤出力してしまうことがある。この誤出力の問題は、画像の解像度を上げるために線速を低下させる一方でレーザー光線の光量を低下させるようなケースにおいて顕著になる。

本発明の目的は、同期センサーの誤出力を防止できる光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

本発明の一局面に係る光走査装置は、光線を発する光源と、前記光源から発せられる光線を偏向すると共に、前記光線で被走査面上を主走査方向に走査させる偏向体と、前記偏向体によって偏向された光線を前記被走査面上に結像させる走査レンズと、前記走査レンズを通過した光線が入射され、入射された光線の光量に対応する検出値が閾値を超過したときに同期信号を出力する同期センサーと、前記同期信号に基づいて、前記光線による前記被走査面上への走査ラインの書き込みを制御する制御部と、前記同期センサーの前記閾値を変更する変更手段と、を備え、前記同期センサーは、入射された光線を検出電圧に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を覆う透光性樹脂からなるパッケージ層と備え、前記パッケージ層は前記光線の入射面を有し、前記入射面は、前記光電変換素子の受光面に正対する正対領域と、該正対領域の周辺領域とを含み、前記制御部は、前記光線の光量を第１光量に設定する低解像モードの走査と、前記第１光量よりも低い第２光量に設定する高解像モードの走査とを実行可能であり、前記同期センサーは、前記低解像モードの走査が行われた際、前記正対領域に入射する光線が前記光電変換素子に受光されたときに生じる第１電圧ピークと、前記周辺領域に入射する前記光線によって前記パッケージ層内に生じるフレアーを含む光線が前記光電変換素子に受光されたときに生じる第２電圧ピークとを含み、前記第１電圧ピークが前記第２電圧ピークよりも高い前記検出電圧を出力し、前記高解像モードの走査が行われた際、前記正対領域に入射する光線が前記光電変換素子に受光されたときに生じる第３電圧ピークと、前記周辺領域に入射する前記光線によって前記パッケージ層内に生じるフレアーを含む光線が前記光電変換素子に受光されたときに生じる第４電圧ピークとを含み、前記第３電圧ピークが前記第４電圧ピークよりも高く、前記第３電圧ピークが前記第１電圧ピークよりも低く、前記第４電圧ピークが前記第２電圧ピークよりも低い前記検出電圧を出力するものであって、前記変更手段は、前記検出電圧と比較する閾値電圧を、前記閾値と扱って変更するものであって、前記低解像モードの走査では、前記閾値を、前記第１電圧ピークと前記第２電圧ピークとの間の第１閾値電圧に設定し、前記高解像モードの走査では、前記閾値を、前記第３電圧ピークと前記第４電圧ピークとの間の電圧であって、前記第１閾値電圧よりも低い第２閾値電圧に設定する。

この光走査装置によれば、同期センサーが同期信号を出力する基準となる閾値が、変更手段によって変更可能な構成である。このため、例えば光線の光量が変更された場合に、その光量に応じて、フレアー等の影響を除外することができる適切な閾値を設定することが可能となる。従って、同期センサーに同期信号を的確に出力させることができる。

上記の光走査装置において、前記同期センサーは、入射された光線を検出電圧に変換する光電変換素子と、前記検出電圧と閾値電圧とを比較し、前記検出電圧が前記閾値電圧を超過したときに前記同期信号を出力する比較部と、を備え、前記変更手段は、前記同期センサーの外部から前記比較部に前記閾値電圧を与えるものであって、該閾値電圧を前記光線の光量に応じて変更することが望ましい。

この光走査装置によれば、比較部が同期信号を出力する基準となる閾値電圧が、同期センサーの内部に固定的に設定されているのではなく、同期センサーの外部から、光線の光量に応じて与えられる。従って、前記比較部は、光量に応じて逐次設定される閾値電圧に基づいて、的確に同期信号を出力することができる。

上記の光走査装置において、前記制御部により制御され、前記光源が所定のタイミングで且つ指定された光量で光線を発するよう駆動する光源駆動部と、前記制御部が指定する光量に応じた参照光量信号を生成する光量調整部と、を備え、前記光源駆動部は、光源が現状で発している光線の光量に応じたモニター信号と、前記参照光量信号とを比較し、前記モニター信号が前記参照光量信号に一致するよう、前記光源を駆動するものであり、前記変更手段は、前記光量調整部と、前記参照光量信号を前記閾値電圧として前記比較部に入力させる配線部とを含む構成とすることができる。

この光走査装置によれば、制御部が光線の光量を調整すべく光源駆動部を制御する動作において、光量調整部が生成する参照光量信号を利用して、同期センサーの比較部に光量に応じた閾値電圧が与えられる。つまり、制御部による光量調整動作に連動して、同期信号を出力する基準となる閾値電圧が設定される。従って、光量の変化に追従して、適切な閾値電圧を確実に設定することができる。

上記の光走査装置において、前記制御部により制御され、前記光源が所定のタイミングで且つ所定の光量で光線を発するよう駆動する光源駆動部を備え、前記光源駆動部は、前記制御部から与えられる制御信号に基づいて、発する光線の光量を決定する光量自己設定部と、前記光量自己設定部により決定された光量に応じた参照光量信号を発生する信号発生部と、を含み、前記変更手段は、前記信号発生部と、前記参照光量信号を前記閾値電圧として前記比較部に入力させる配線部とを含む構成とすることができる。

この光走査装置においても、制御部が光線の光量を調整すべく光源駆動部を制御する動作において、信号発生部が生成する参照光量信号を利用して、同期センサーの比較部に光量に応じた閾値電圧を与えることができる。また、この光走査装置によれば、同期センサーと制御部との間を同期信号の送信のみのインターフェイスとすることができるので、制御構成を簡素化することができる。

上記の光走査装置において、前記同期センサーは、前記光電変換素子を覆う透光性樹脂からなるパッケージ層をさらに備え、前記パッケージ層は前記光線の入射面を有し、前記入射面は、前記光電変換素子の受光面に正対する正対領域と、該正対領域の周辺領域とを含むことが望ましい。

上記構成の同期センサーは、光線が前記周辺領域に入射した際にパッケージ層内においてフレアーが生じ易い。従って、閾値電圧を光量に応じて変化させるメリットが大きいものである。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体の周面を前記被走査面として光線を照射する、上記に記載の光走査装置と、を備える。

本発明によれば、同期センサーが同期信号を出力する基準となる閾値を適宜変更することによって、同期センサーの誤出力を防止することができる。従って、走査ラインの書き出しタイミングが適正に設定され、高品質の画像形成を行い得る光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 実施形態に係る光走査装置の主走査断面の構成を示す光路図である。 ＢＤセンサーへのレーザー光線の入射状況を示す模式的な平面図である。 ＢＤセンサーへのレーザー光線の入射状況を示す模式的な断面図である。 （Ａ）は、ＢＤセンサーが検出する光強度に応じた検出電圧と、閾値電圧との関係を示すグラフ、（Ｂ）及び（Ｃ）は、同期信号の出力状態を示す図である。 第１実施形態に係る光走査装置の制御構成を示すブロック図である。 ＢＤセンサーの構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る光走査装置の制御動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る光走査装置の制御構成を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態に係る光走査装置について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光走査装置１１を含む画像形成装置１の構成を概略的に示した断面図である。画像形成装置１は、光走査装置１１、現像器１２、帯電器１３、感光体ドラム１４（像担持体）、転写ローラー１５、定着器１６及び給紙カセット１７を備えている。

感光体ドラム１４は、円筒状の部材であり、その周面に静電潜像及びトナー像を担持する。感光体ドラム１４は、図略のモーターからの駆動力を受けて、図１における時計回りの方向に回転される。帯電器１３は、感光体ドラム１４の表面を略一様に帯電する。

光走査装置１１は、レーザーダイオード等の光源、偏向体、走査レンズ及び光学素子等を備え、帯電器１３によって略一様に帯電された感光体ドラム１４の周面（被走査面）に対して、画像データに応じたレーザー光線を照射して、画像データの静電潜像を形成する。この光走査装置１１については、後記で詳述する。

現像器１２は、静電潜像が形成された感光体ドラム１４の周面にトナーを供給してトナー像を形成する。現像器１２は、トナーを担持する現像ローラー、及びトナーを攪拌しつつ搬送するスクリューを含む。感光体ドラム１４に形成されたトナー像は、給紙カセット１７から繰り出され搬送路Ｐを搬送される記録紙に転写される。この現像器１２には、図略のトナーコンテナからトナーが補給される。

感光体ドラム１４の下方には転写ローラー１５が対向して配設され、両者によって転写ニップ部が形成されている。転写ローラー１５は、導電性を有するゴム材料等で構成されると共に転写バイアスが与えられ、感光体ドラム１４に形成されたトナー像を前記記録紙に転写させる。

定着器１６は、ヒーターを内蔵する定着ローラー１６０と、該定着ローラー１６０と定着ニップ部を形成する加圧ローラー１６１とを備える。前記定着ニップ部を、トナー像が形成された記録紙が通過することにより、トナー像が記録紙に定着される。

次に、画像形成装置１の画像形成動作について簡単に説明する。先ず、帯電器１３により感光体ドラム１４の表面が略均一に帯電される。帯電された感光体ドラム１４の周面が、光走査装置１１により露光され、記録紙に形成する画像の静電潜像が感光体ドラム１４の表面に形成される。この静電潜像が、現像器１２から感光体ドラム１４の周面にトナーが供給されることにより、トナー像として顕在化される。一方、給紙カセット１７からは記録紙が搬送路１７０に繰り出される。前記トナー像は、前記転写ニップ部を記録紙が通過することにより、当該記録紙に転写される。この転写動作が行われた後、記録紙は定着器１６（前記定着ニップ部）に搬送され、記録紙にトナー像が固着される。

以下、光走査装置１１について詳述する。図２は、光走査装置１１の主走査断面の構成を示す光路図である。光走査装置１１は、半導体レーザー２１（光源）、コリメータレンズ２２、シリンドリカルレンズ２３、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー２４（偏向体）、第１走査レンズ２５、第２走査レンズ２６、ＢＤレンズ２７及びＢＤセンサー３０（同期センサー）を備えている。図１は、走査レンズが２枚のレンズで構成されている例を示しているが、走査レンズが１枚の走査光学系としても良い。

半導体レーザー２１は、所定の波長（例えば、７８０ｎｍ）のレーザー光線ＬＢ（光線）を発する光源である。この半導体レーザー２１は、駆動回路部品を備えたＬＤドライバー２８（図６）によって駆動される。ＬＤドライバー２８が半導体レーザー２１に与える駆動電流によって、半導体レーザー２１が発するレーザー光線ＬＢの光量が定められる。

コリメータレンズ２２は、半導体レーザー２１から発せられ拡散するレーザー光線ＬＢを平行光に変換する。シリンドリカルレンズ２３は、コリメータレンズ２２から出射されたレーザー光線ＬＢを、主走査方向に長い線状光に変換してＭＥＭＳミラー２４に結像させる。

ＭＥＭＳミラー２４は、半導体レーザー２１から発せられたレーザー光線ＬＢを偏向（反射）すると共に、偏向したレーザー光線ＬＢによって感光体ドラム１４の周面１４Ｓ上を主走査方向に走査させる。図２に符号Ｒを付した範囲は、レーザー光線ＬＢによる有効走査領域を示す。ＭＥＭＳミラー２４は、圧電駆動型のものであり、レーザー光線ＬＢを反射するミラー部と、該ミラー部を揺動軸回りに揺動させる駆動部とを含む。なお、ＭＥＭＳミラー２４に代えて、ポリゴンミラーを用いるようにしても良い。

第１走査レンズ２５及び第２走査レンズ２６は、ＭＥＭＳミラー２４によって偏向されたレーザー光線ＬＢを集光し、感光体ドラム１４の周面１４Ｓに結像させる。第１、第２走査レンズ２５、２６は、アークサイン特性を有するレンズであって、主走査方向に長尺のレンズである。ＢＤレンズ２７は、第１走査レンズ２５を通過するものの、主走査方向において有効走査領域Ｒを外れたレーザー光線ＬＢを、ＢＤセンサー３０の受光面に結像させる。

ＢＤセンサー３０は、一の主走査ラインについて感光体ドラム１４の周面１４Ｓにレーザー光線ＬＢの照射を開始させるタイミングである書き出しタイミングを決定するために、有効走査領域Ｒの範囲外のレーザー光線ＬＢを検出する。ＢＤセンサー３０は、入射されたレーザー光線ＬＢを検出電圧（光量に対応する検出値）に変換し、前記検出電圧が所定の閾値電圧を超過したときに同期信号を出力する。具体的には、ＢＤセンサー３０は、閾値を超過するレーザー光線ＬＢを検知していないときはハイレベルの信号を出力し、閾値を超過するレーザー光線ＬＢを検知している間はローレベルの信号（同期信号）を出力する。

半導体レーザー２１から発せられたレーザー光線ＬＢは、コリメータレンズ２２、図略の絞り、及びシリンドリカルレンズ２３を経て、ＭＥＭＳミラー２４に入射する。その後、レーザー光線ＬＢは、軸回りに揺動するＭＥＭＳミラー２４で偏向され、第１、第２走査レンズ２５、２６を通過し、ドラム周面１４Ｓに向かう。ＭＥＭＳミラー２４の揺動に伴い、レーザー光線ＬＢは、ドラム周面１４Ｓ上の有効走査領域Ｒに走査ラインを描画する。有効走査領域Ｒの走査の前に、レーザー光線ＬＢはＢＤセンサー３０に入射される。ＢＤセンサー３０が出力する同期信号に基づき、レーザー光線ＬＢによる走査ラインの書き出しタイミングが決定される。

このように、ＢＤセンサー３０が出力する同期信号を基準として走査ラインの書き出しタイミングが決まるので、ＢＤセンサー３０が本来期待されるタイミングで前記同期信号を出力し、それ以外のタイミングでは同期信号を出力（誤出力）しないようにせねばならない。しかしながら、ＢＤセンサー３０の様々の要因で同期信号を誤出力してしまう場合がある。その大きな要因の一つを、図３乃至図５に基づいて説明する。

図３は、ＢＤセンサー３０へのレーザー光線ＬＢの入射状況を示す模式的な平面図、図４はその断面図である。ＢＤセンサー３０は、光電変換素子３１と、この光電変換素子３１を覆うように封止するパッケージ層３２とを含む。光電変換素子３１は、受光した光を電圧に変換する素子であって、入射されたレーザー光線ＬＢの光量に応じた検出電圧を生成する。パッケージ層３２は、光電変換素子３１を保護するための透光性樹脂のモールド層からなり、ここでは平面視で矩形の直方体からなる形状を有するものを例示している。

パッケージ層３２はレーザー光線ＬＢが入射する平面である入射面３２１を有する。入射面３２１は、ＢＤレンズ２７の出射面と向かい合う面であり、光電変換素子３１の受光面に正対する正対領域３２Ｃと、該正対領域３２Ｃの周辺領域３２Ｅ（入射面３２１のエッジ部付近）とを有している。

図３に示すように、所定径のレーザースポットＬＳを持つレーザー光線ＬＢは、入射面３２１上を主走査方向に横断する。図中の矢印が横断経路である。この横断経路は、光電変換素子３１の配置位置上に設定される。本来、レーザースポットＬＳが光電変換素子３１の直上を通過するとき、光電変換素子３１の受光光量がピークとなり、光電変換素子３１は閾値電圧を超過する検出電圧を発生することが想定されている。つまり、図４に示すように、入射面３２１の正対領域３２Ｃに入射するレーザー光線ＬＢ１が光電変換素子３１に受光されたタイミングで、ＢＤセンサー３０が同期信号を出力することが、ＢＤセンサー３０の本来の動作である。

しかし、前記受光光量のピークが、レーザースポットＬＳが光電変換素子３１の直上に至っていない段階で発生することがある。図４に示すように、例えば、入射面３２１の周辺領域３２Ｅに、レーザー光線ＬＢ２が差し掛かった状態を想定する。レーザー光線ＬＢ２は、レーザー光線ＬＢ１よりも早いタイミングで入射面３２１に入射する光線である。このレーザー光線ＬＢ２がパッケージ層３２のエッジで乱反射される等して当該パッケージ層３２内でフレアーが発生し、光電変換素子３１に光線が入射することがある。前記フレアーは、パッケージ層３２のエッジ付近に存在する物品、例えばリード線にレーザー光線ＬＢが反射されることによっても発生する。前記フレアーによって、意図せず前記受光光量のピークが発生し得る。

図５（Ａ）は、ＢＤセンサー３０が検出する光強度に応じた検出電圧と、閾値電圧との関係を示すグラフである。このグラフの横軸は、図３に示すように、レーザー光線ＬＢがパッケージ層３２の入射面３２１を主走査方向に横切る時間を示し、縦軸は光電変換素子３１が当該レーザー光線ＬＢを光電変換によって発生する検出電圧を示す。図中に実線で描かれている第１プロファイルＡ１は、半導体レーザー２１が発するレーザー光線ＬＢの光量が、所定の第１光量である場合の、検出電圧の時間変化を示している。

第１プロファイルＡ１は、２つの受光ピークが生じることに起因する第１、第２電圧ピークＰ１、Ｐ２を有している。第１電圧ピークＰ１は、正対領域３２Ｃに入射するレーザー光線ＬＢ１が光電変換素子３１に受光されたとき（図４参照）に生じるピークである。これに対し、第２電圧ピークＰ２は、周辺領域３２Ｅに入射するレーザー光線ＬＢ２によってパッケージ層３２内に生じるフレアー等によって作られる、ＢＤセンサー３０にとっては無用のピークである。

図５（Ａ）では、閾値電圧Ｔｈが、第１プロファイルＡ１の第１電圧ピークＰ１と第２電圧ピークＰ２との中間に設定されている。横軸の時間軸において、時刻ｔ１１は、第１プロファイルＡ１について検出電圧が閾値電圧Ｔｈを超過し始めた時刻、時刻ｔ１２は閾値電圧Ｔｈの超過が終わった時刻である。この場合、図５（Ｂ）に示すように、ＢＤセンサー３０の出力は、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間においてハイレベルからローレベルに変化する。つまり、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間に、同期信号ＳＡ１が出力される。

これに対し、図５（Ａ）において点線で描かれている第２プロファイルＡ２は、レーザー光線ＬＢの光量が、第１プロファイルＡ１の前記第１光量よりも大きい第２光量である場合の、検出電圧の時間変化を示している。この第２プロファイルＡ２も、同様に第１、第２電圧ピークＰ１′、Ｐ２′を有している。そして、第１電圧ピークＰ１′は勿論のこと、第２電圧ピークＰ２′も、閾値電圧Ｔｈを超過する電圧レベルである。

図５（Ａ）の時間軸において、時刻ｔ２１は、第２プロファイルＡ２について検出電圧が閾値電圧Ｔｈを超過し始めた時刻、時刻ｔ２２は閾値電圧Ｔｈの超過が終わった時刻である。時刻ｔ２１は、フレアーに起因する第２電圧ピークＰ２′によって閾値電圧Ｔｈを超過する事象が発生した時刻である。この場合、図５（Ｃ）に示すように、ＢＤセンサー３０の出力は、時刻ｔ２１〜ｔ２２の間においてハイレベルからローレベルに変化する。つまり、時刻ｔ１１より早い時刻ｔ２１から、ｔ１２より遅い時刻ｔ２２の間に、同期信号ＳＡ２が出力される。

例えば、同期信号の立ち上がり時刻（ｔ１１又はｔ２１）で走査ラインの書き出しタイミングを決定する場合、レーザー光線ＬＢが第１プロファイルＡ１を作る光量であれば、適正な書き出しタイミングを設定することができる。しかし、レーザー光線ＬＢが第２プロファイルＡ２を作る光量に変更された場合、書き出しタイミングは本来よりも早い時刻に設定されてしまうことになる。これは、閾値電圧Ｔｈが第２プロファイルＡ２にマッチしていないことが原因であり、当該第２プロファイルＡ２の場合は、第１電圧ピークＰ１′と第２電圧ピークＰ２′との中間の電圧レベルに、閾値電圧Ｔｈ′を設定するべきである。

光走査装置１１においてレーザー光線ＬＢの光量は、環境条件等によって微調整される他、画像形成条件によって大きく変更される場合がある。例えば、走査速度（ＭＥＭＳミラー２４の揺動速度）、感光体ドラム１４の回転速度（線速）、形成する画像の解像度や濃度によって、レーザー光線ＬＢの光量は変更される。特に、解像度を低解像モードと高解像モードとの間で変更する場合、前記光量は大きく変更される。

例えば、低解像モードでは線速Ｖ１で画像形成が行われ、高解像モードでは、走査速度を変更することなく、半分の線速Ｖ２＝Ｖ１／２で画像形成が行わる場合を想定する。この場合、高解像モードにおいては、線速が１／２に低下するので、低解像モードと同じ光量でレーザー光線ＬＢを照射すると、単位面積当たりの光量が倍になってしまう。従って、高解像モードでは、レーザー光線ＬＢの光量を低解像モードの半分に低下させる必要がある。

このような光量変更を図５（Ａ）のグラフに当て嵌めると、高解像モードでは第１プロファイルＡ１が作られ、低解像モードでは第２プロファイルＡ２が作られることになる。従来のＢＤセンサー３０においては、同期信号の発生基準となる閾値は、一定値に固定されている。例えば、コンパレーターの閾値入力端子に固定抵抗を接続することで、固定的な閾値電圧に設定される。例えば、閾値が図５（Ａ）の閾値電圧Ｔｈに設定されている場合、当該ＢＤセンサー３０は、高解像モードでは的確な同期信号を出力することができる。しかし、低解像モードでは、フレアーの発生状況によっては、本来のタイミングよりも早く同期信号を出力してしまうことがある。

一方、閾値が閾値電圧Ｔｈ′に設定されると、低解像モードでは的確な同期信号を出力することができるが、高解像モードでは同期信号を出力できない場合も生じ得る。第１プロファイルＡ１の第１電圧ピークＰ１を検出できるよう閾値電圧Ｔｈ′を低いレベルに設定するとしても、当該第１電圧ピークＰ１と第２プロファイルＡ２のフレアーに起因する第２電圧ピークＰ２′とに差異が少ないので、両者の切り分けが困難になるという問題が生じる。

以上のような問題に鑑みて、本実施形態の光走査装置１１では、ＢＤセンサー３０が同期信号を出力する基準となる閾値を変更する変更手段を具備させている。これにより、例えばレーザー光線ＬＢの光量が画像解像度に応じて変更された場合に、その光量に応じて、フレアー等の影響を除外することができる適切な閾値を設定することを可能としている。従って、ＢＤセンサー３０に同期信号を的確に出力させることができ、高品質の画像形成を達成することができる。以下、前記変更手段の具体例を説明する。

図６は、第１実施形態に係る光走査装置１１の制御構成を示すブロック図である。光走査装置１１は、上述の半導体レーザー２１及びＢＤセンサー３０に加え、ＬＤドライバー２８（光源駆動部）を備える。また、画像形成装置１は、光走査装置１１の駆動制御のために、コントローラー４０（制御部）及び光量調整部４１（変更手段）を備える。

ＬＤドライバー２８は、コントローラー４０によって制御され、半導体レーザー２１を、コントローラー４０によって指定された所定のタイミングで、且つ、指定された光量で発光させる発光制御を行う。ＬＤドライバー２８には、半導体レーザー２１の現状の発光状態を示すモニター電流が与えられる。すなわち、半導体レーザー２１には、発光のモニター用の受光素子が内蔵されている。前記受光素子は、半導体レーザー２１が発する光線の一部を受光し、これを光電変換したモニター電流（モニター信号）をＬＤドライバー２８に対して出力する。

ＢＤセンサー３０は、既述の通りレーザー光線ＬＢを受光して同期信号を生成する。この同期信号は、コントローラー４０に対して出力される。図７は、ＢＤセンサー３０の構成を示すブロック図である。ＢＤセンサー３０は、光電変換素子３１と比較部３３とを含む。光電変換素子３１は、上述の通り、レーザー光線ＬＢを受光し、当該レーザー光線ＬＢの光量に応じた検出電圧を生成する。

比較部３３は、いわゆるコンパレーターであり、負入力端子、正入力端子及び出力端子を備える。負入力端子には、ＢＤセンサー３０の内部の光電変換素子３１から与えられる検出電圧が入力される。正入力端子には、外部から与えられる閾値電圧が入力される。出力端子は、コントローラー４０に接続されている。比較部３３は、前記検出電圧と前記閾値電圧とを比較し、その比較結果に基づきＨｉ−Ｌｏｗの信号を出力端子から出力する。本実施形態では、前記検出電圧が前記閾値電圧を超過したときに、同期信号に相当するローレベルの信号を出力する。

コントローラー４０は、画像形成装置１が形成する画像の画像データに基づき、光走査装置１１によるドラム周面１４Ｓへの静電潜像の形成動作を制御する。具体的にはコントローラー４０は、前記画像データに基づいて発光データを生成し、ＬＤドライバー２８に対して出力する。発光データの出力のタイミングは、ＢＤセンサー３０から与えられる同期信号に基づいて定められる。つまり、コントローラー４０は、同期信号に基づいて、レーザー光線ＬＢによるドラム周面１４Ｓへの走査ラインの書き込みタイミングを制御する。この他、コントローラー４０は、画像データに基づかない発光データ、例えば、光量キャリブレーションやＬＤドライバー２８の初期化の際に必要な強制発光信号などをＬＤドライバー２８に与える。

また、コントローラー４０は、レーザー光線ＬＢの光量を変更する制御も行う。光量の変更は、例えばプリント速度の変更や上述の高解像モードと低解像モードとの間の変更によって画像形成の線速を変更する場合や、光量キャリブレーションなどの場合に行われる。コントローラー４０は、光量を変更する場合、その光量変更に応じた制御信号を光量調整部４１に対して出力する。

光量調整部４１は、コントローラー４０から与えられる制御信号が指定する光量に応じた参照光量信号を生成する。参照光量信号は、指定光量が大きいほど大きくなる電圧信号である。光量調整部４１は、ＬＤドライバー２８と第１配線４１１で、ＢＤセンサー３０と第２配線４１２（配線部；変更手段の一部）で電気的に接続されている。従って、光量調整部４１が生成する参照光量信号は、ＬＤドライバー２８とＢＤセンサー３０とにパラレルに与えられる。光量調整部４１は、コントローラー４０に内蔵される回路部であっても良く、或いは、コントローラー４０から与えられるデジタル指示信号を、参照光量信号に対応するアナログ信号に変換するＤＡコンバーターであっても良い。

ＬＤドライバー２８は、半導体レーザー２１から与えられる前記モニター電流の電圧変換値と、光量調整部４１から与えられる参照光量信号の電圧値とを比較し、両者が一致するように半導体レーザー２１を駆動する。すなわち、前記モニター電流は、半導体レーザー２１が現状で発しているレーザー光線ＬＢの光量に応じた値となるので、これを参照光量信号に一致させることで、コントローラー４０が指定する光量で半導体レーザー２１を発光させることができる。

ＢＤセンサー３０に向かう第２配線４１２の終端は、比較部３３の正入力端子に接続されている。つまり、第２配線４１２は、上述の参照光量信号を、前記検出電圧と比較される閾値電圧として比較部３３に入力するための配線である。ＢＤセンサー３０側からみると、正入力端子に入力される閾値電圧は、固定抵抗などによって作られる一定の電圧ではなく、外部の光量調整部４１から与えられ、コントローラー４０が指定するレーザー光線ＬＢの光量に応じて変動する閾値電圧となる。この第１実施形態においては、参照光量信号を生成する光量調整部４１と、当該参照光量信号を比較部３３に与える第２配線４１２とが、ＢＤセンサー３０の閾値電圧を変更する変更手段として機能する。

比較部３３に与えられる閾値電圧がレーザー光線ＬＢの光量に応じて変更されるので、当該比較部３３は、光量に応じて同期信号を的確なタイミングで出力させることができる。図５（Ａ）に示す例で説明すると、高解像モードの第１プロファイルＡ１を作る光量をコントローラー４０が指定している場合には、参照光量信号によって閾値電圧Ｔｈが設定され、また、低解像モードの第２プロファイルＡ２が指定されている場合は、閾値電圧Ｔｈよりも高い電圧の閾値電圧Ｔｈ′が設定されることになる。高解像モードの閾値電圧Ｔｈは、正対領域３２Ｃに入射するレーザー光線ＬＢが受光されたときの第１電圧ピークＰ１と、フレアー等によって作られる第２電圧ピークＰ２との間に設定される（Ｐ１＞Ｔｈ＞Ｐ２）。同様に、低解像モードの閾値電圧Ｔｈ′は、Ｐ１′＞Ｔｈ′＞Ｐ２′を満たすように設定される。これにより、閾値電圧レベルの不適切さに伴う、同期信号の誤出力や出力漏れなどを解消することができる。

比較部３３の正入力端子に適切な範囲の閾値電圧を入力する方法としては、第１配線４１１に組み入れる分圧抵抗の抵抗値を適正に選ぶ方法が挙げられる。例えば、ＬＤドライバー２８に０〜１Ｖの範囲の電圧が入力され、比較部３３には０〜０．５Ｖの範囲の電圧の入力を意図する場合は、参照光量信号に相当する電圧がそのような分圧比で分配されるように、前記分圧抵抗の抵抗値が選択される。なお、分圧抵抗に依存せずに、比較部３３の設定によって、参照光量信号が直接的に正入力端子に与えられるようにしても良い。

以上の構成によれば、比較部３３には光量を決定する参照光量信号に比例した閾値電圧が、動的に与えられるようになる。このため、ＢＤセンサー３０の本来的な検出電圧（第１電圧ピークＰ１、Ｐ１′）と閾値電圧の比は一定に保たれる。また、光電変換素子３１を覆うパッケージ層３２内に生じるフレアーも、レーザー光線ＬＢの光量に概ね比例する。従って、例えば上掲の例の通り、閾値電圧をＴｈ〜Ｔｈ′へ、Ｐ１＞Ｔｈ＞Ｐ２及びＰ１′＞Ｔｈ′＞Ｐ２′の条件を満たす状況下で変更することで、フレアーによる同期信号の誤出力を確実に防止することができる。

なお、レーザー光線ＬＢでドラム周面１４Ｓを走査している最中に、当該レーザー光線ＬＢの光量を急激に低下させるような場合があり得る。この場合、参照光量信号によって比較部３３に与えられる閾値電圧も急激に低下することから、光走査装置１１のハウジング内で何らかの要因で発生するフレアーによって、光電変換素子３１の検出電圧が閾値電圧を越えてしまう場合が起こり得る。この不具合は、ＢＤセンサー３０の配置位置付近をレーザー光線ＬＢが走査するタイミング以外は、コントローラー４０が同期信号を受け付けないようにするマスク処理を施すことで回避することができる。

図８は、第１実施形態に係る光走査装置１１の制御動作を示すフローチャートである。画像形成動作が開始されると、コントローラー４０は、形成すべき画像の画像データを受信し、これに応じてレーザー光線ＬＢの光量を指定する。光量調整部４１は、コントローラー４０からの指定光量に応じた参照光量信号Ｃ１を生成する。この参照光量信号Ｃ１は、ＬＤドライバー２８に与えられると共に、ＢＤセンサー３０の比較部３３に、閾値電圧Ｔｈ１として与えられる（ステップＳ１）。

同時にコントローラー４０は、画像データに基づいて発光データを生成し、ＬＤドライバー２８に対して出力する（ステップＳ２）。そして、ＬＤドライバー２８によって、ＢＤセンサー３０の同期信号に基づくタイミングで、また、参照光量信号Ｃ１に基づく光量で、半導体レーザー２１が駆動され、レーザー光線ＬＢによるドラム周面１４Ｓの走査が行われる（ステップＳ３）。

次にコントローラー４０は、解像モードやプリント速度の変更等により、レーザー光線ＬＢの光量変更が必要か否かを判定する（ステップＳ４）。光量変更が行われない場合（ステップＳ４でＮＯ）、参照光量信号はＣ１から変更されず、閾値電圧もＴｈ１から変更されずに、処理が繰り返される。

これに対し、光量変更が必要な場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、コントローラー４０は光量調整部４１に指定光量を変更する制御信号を送る。これを受けて、光量調整部４１はＣ１とは電圧値の異なる新たな参照光量信号Ｃ２を生成する。これに伴い。比較部３３に与えられる閾値電圧もＴｈ１からＴｈ２に変更される（ステップＳ５）。

コントローラー４０は、画像データに基づいて発光データを生成し、ＬＤドライバー２８に対して出力する（ステップＳ６）。そして、ＬＤドライバー２８は、変更後された参照光量信号Ｃ２に基づく光量で、且つ、閾値電圧＝Ｔｈ２に基づき出力される同期信号による発光データに基づいて、半導体レーザー２１を駆動する（ステップＳ７）。そして、コントローラー４０は、レーザー光線ＬＢの光量変更が必要か否かを判定する（ステップＳ８）。光量変更が行われない場合（ステップＳ８でＮＯ）、参照光量信号＝Ｃ２、閾値電圧Ｔｈ２が維持され、光量変更が必要な場合（ステップＳ８でＹＥＳ）は、新たな参照光量信号及び閾値電圧が設定される。以下、このような処理が繰り返される。

以上説明した第１実施形態に係る光走査装置１１によれば、ＢＤセンサー３０が同期信号を出力する基準となる閾値電圧が、光量調整部４１が発生する参照光量信号に連動して変更される構成を備える。このため、レーザー光線ＬＢの光量が変更された場合、その光量に応じて、フレアー等の影響を除外可能な閾値電圧を設定することができる。従って、ＢＤセンサー３０に同期信号を的確なタイミングで出力させることができる。さらに、コントローラー４０によるＬＤドライバー２８の光量調整動作に連動して、同期信号を出力する基準となる閾値電圧が設定される。従って、レーザー光線ＬＢの光量変化に追従して、適切な閾値電圧を確実に設定することができる。

図９は、第２実施形態に係る光走査装置１１Ａの制御構成を示すブロック図である。光走査装置１１Ａは、第１実施形態と同じ半導体レーザー２１及びＢＤセンサー３０と、光量決定機能を有するＬＤドライバー２８Ａ（光源駆動部）とを備える。画像形成装置１は、光走査装置１１Ａの駆動制御のために、コントローラー４０Ａ（制御部）を備える。第１実施形態と相違する点は、第２実施形態ではコントローラー４０Ａ側においては参照光量信号は生成されず、ＬＤドライバー２８Ａ側で参照光量信号が生成される点である。

ＬＤドライバー２８Ａは、コントローラー４０によって制御され、半導体レーザー２１を、コントローラー４０によって指定された所定のタイミングで、且つ自己が決定した所定の光量で発光させる発光制御を行う。ＬＤドライバー２８Ａに対して半導体レーザー２１からモニター電流が与えられる点は、第１実施形態と同様である。

ＬＤドライバー２８Ａは、さらに機能的に、光量自己設定部２８１及び信号発生部２８２を備えている。光量自己設定部２８１は、コントローラー４０から与えられる制御信号に基づいて、半導体レーザー２１が発するレーザー光線ＬＢの光量を決定する。光量自己設定部２８１は、前記制御信号として例えば解像度の変更に係る制御信号を受け取り、指定光量を設定する。信号発生部２８２は、光量自己設定部２８１により決定された指定光量に応じた参照光量信号を生成する。ＬＤドライバー２８Ａは、半導体レーザー２１から与えられる前記モニター電流の電圧変換値と、信号発生部２８２が生成する参照光量信号の電圧値とを比較し、両者が一致するように半導体レーザー２１を駆動する。

信号発生部２８２が生成する参照光量信号は、ＢＤセンサー３０に入力される。詳しくは、ＬＤドライバー２８ＡとＢＤセンサー３０の比較部３３とは、第３配線４１３により電気的に接続されている。信号発生部２８２が生成する前記参照光量信号は、第３配線４１３を経由して、閾値電圧として比較部３３の正入力端子（図７参照）に入力される。比較部３３は、この閾値電圧と光電変換素子３１による検出電圧とを比較し、前記検出電圧が前記閾値電圧を超過したときに同期信号を出力する。第２実施形態では、参照光量信号を生成する信号発生部２８２と、当該参照光量信号を比較部３３に与える第３配線４１３とが、ＢＤセンサー３０の閾値電圧を変更する変更手段として機能する。

第２実施形態に係る光走査装置１１Ａにおいても、コントローラー４０Ａがレーザー光線ＬＢの光量を調整すべくＬＤドライバー２８Ａを制御する動作において、信号発生部２８２が生成する参照光量信号を利用して、ＢＤセンサー３０の比較部３３にレーザー光線ＬＢの光量に応じた閾値電圧を与えることができる。また、光走査装置１１Ａによれば、ＢＤセンサー３０は光走査装置１１Ａが内部的に備えているＬＤドライバー２８Ａから、第３配線４１３を通して参照光量信号を取得する構成である。第１実施形態のように、コントローラー４０側から参照光量信号を取得する場合は、両者間にインターフェイスが必要となるが、第２実施形態によればこれを省くことができ、配線を簡素化できる利点がある。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形実施形態を採ることができる。例えば、上記実施形態では、閾値電圧として参照光量信号を利用する例を示したが、レーザー光線ＬＢの光量に応じて変化する信号であれば、特に限定はない。また、閾値電圧の変更は、線速の変更や光量キャリブレーションの際だけに限られない。例えば、レーザー光線ＬＢのレーザースポットＬＳのプロファイルの変化等に伴う、被走査面上における実質的な光量変化に伴い、閾値電圧を変更するようにしても良い。

１ 画像形成装置
１１ 光走査装置
１４ 感光体ドラム（像担持体）
１４Ｓ 周面（被走査面）
２１ 半導体レーザー（光源）
２４ ＭＥＭＳミラー（偏向体）
２５、２６ 第１、第２走査レンズ
２８、２８Ａ ＬＤドライバー（光源駆動部）
２８１ 光量自己設定部
２８２ 信号発生部（変更手段）
３０ ＢＤセンサー（同期センサー）
３１ 光電変換素子
３２ パッケージ層
３２１ 入射面
３２Ｃ 正対領域
３２Ｅの周辺領域
３３ 比較部
４０、４０Ａ コントローラー（制御部）
４１ 光量調整部（変更手段）
４１１、４１２、４１３ 第１、第２、第３配線（変更手段；配線部）
ＬＢ レーザー光線

Claims (6)

1. 光線を発する光源と、
   前記光源から発せられる光線を偏向すると共に、前記光線で被走査面上を主走査方向に走査させる偏向体と、
   前記偏向体によって偏向された光線を前記被走査面上に結像させる走査レンズと、
   前記走査レンズを通過した光線が入射され、入射された光線の光量に対応する検出値が閾値を超過したときに同期信号を出力する同期センサーと、
   前記同期信号に基づいて、前記光線による前記被走査面上への走査ラインの書き込みを制御する制御部と、
   前記同期センサーの前記閾値を変更する変更手段と、
   を備え、
   前記同期センサーは、入射された光線を検出電圧に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を覆う透光性樹脂からなるパッケージ層と備え、前記パッケージ層は前記光線の入射面を有し、前記入射面は、前記光電変換素子の受光面に正対する正対領域と、該正対領域の周辺領域とを含み、
   前記制御部は、前記光線の光量を第１光量に設定する低解像モードの走査と、前記第１光量よりも低い第２光量に設定する高解像モードの走査とを実行可能であり、
   前記同期センサーは、
   前記低解像モードの走査が行われた際、前記正対領域に入射する光線が前記光電変換素子に受光されたときに生じる第１電圧ピークと、前記周辺領域に入射する前記光線によって前記パッケージ層内に生じるフレアーを含む光線が前記光電変換素子に受光されたときに生じる第２電圧ピークとを含み、前記第１電圧ピークが前記第２電圧ピークよりも高い前記検出電圧を出力し、
   前記高解像モードの走査が行われた際、前記正対領域に入射する光線が前記光電変換素子に受光されたときに生じる第３電圧ピークと、前記周辺領域に入射する前記光線によって前記パッケージ層内に生じるフレアーを含む光線が前記光電変換素子に受光されたときに生じる第４電圧ピークとを含み、前記第３電圧ピークが前記第４電圧ピークよりも高く、前記第３電圧ピークが前記第１電圧ピークよりも低く、前記第４電圧ピークが前記第２電圧ピークよりも低い前記検出電圧を出力するものであって、
   前記変更手段は、
   前記検出電圧と比較する閾値電圧を、前記閾値と扱って変更するものであって、
   前記低解像モードの走査では、前記閾値を、前記第１電圧ピークと前記第２電圧ピークとの間の第１閾値電圧に設定し、
   前記高解像モードの走査では、前記閾値を、前記第３電圧ピークと前記第４電圧ピークとの間の電圧であって、前記第１閾値電圧よりも低い第２閾値電圧に設定する、光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記同期センサーは、
   前記検出電圧と閾値電圧とを比較し、前記検出電圧が前記閾値電圧を超過したときに前記同期信号を出力する比較部と、を備え、
   前記変更手段は、前記同期センサーの外部から前記比較部に前記閾値電圧を与えるものであって、該閾値電圧を前記光線の光量に応じて変更する、光走査装置。
3. 請求項２に記載の光走査装置において、
   前記制御部により制御され、前記光源が所定のタイミングで且つ指定された光量で光線を発するよう駆動する光源駆動部と、
   前記制御部が指定する光量に応じた参照光量信号を生成する光量調整部と、を備え、
   前記光源駆動部は、光源が現状で発している光線の光量に応じたモニター信号と、前記参照光量信号とを比較し、前記モニター信号が前記参照光量信号に一致するよう、前記光源を駆動するものであり、
   前記変更手段は、前記光量調整部と、前記参照光量信号を前記閾値電圧として前記比較部に入力させる配線部とを含む、光走査装置。
4. 請求項２に記載の光走査装置において、
   前記制御部により制御され、前記光源が所定のタイミングで且つ所定の光量で光線を発するよう駆動する光源駆動部、を備え、
   前記光源駆動部は、前記制御部から与えられる制御信号に基づいて、発する光線の光量を決定する光量自己設定部と、前記光量自己設定部により決定された光量に応じた参照光量信号を発生する信号発生部と、を含み、
   前記変更手段は、前記信号発生部と、前記参照光量信号を前記閾値電圧として前記比較部に入力させる配線部とを含む、光走査装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記制御部は、前記同期センサーの配置位置付近を前記光線が走査するタイミング以外は、当該制御部が前記同期信号を受け付けないようにするマスク処理部を備える、
   光走査装置。
6. 静電潜像を担持する像担持体と、
   前記像担持体の周面を前記被走査面として光線を照射する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光走査装置と、
   を備える画像形成装置。