JP2008073884A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＤ（半導体レーザ）から出射する光ビームにより感光体上に結像し走査して静電潜像を作り画像形成を行う画像形成装置において、ＬＤの点灯制御に異常があってＬＤ初期化が失敗した場合でも、異常画像の発生を防止する。
【解決手段】ＬＤ及びＬＤのモニタ用のフォトダイオードに対して各々直列に抵抗を繋げて、ＬＤのオフセット電流やモニタ電流を検知する。ＬＤの点灯制御に異常があってＬＤ初期化に失敗した場合、それら電流値が異常な値を示すので、ＬＤ点灯制御異常を検知することができる。また、ＬＤ又はＬＤの周部の温度を検出して電流値以上を判定する閾値に補正をかけることが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体レーザ（レーザダイオード：Laser Diode、以下、適宜ＬＤと表記する）から放たれた光ビームを感光体上に結像し、ポリゴンモータ（モータと該モータによって駆動される回転多面鏡とを合わせた光ビーム走査手段をいうことにする）により走査する画像形成装置（デジタル・コピア、プリンタを含む）に関する。

本発明に類似の従来技術としては、例えば、特許文献１に開示された発明がある。この従来技術は、レーザのオフセット発光量を可変設定するという発明である。
より詳細には、半導体レーザであるフォトダイオードのオフセット発光時のオフセット電流を決定するオフセットレベル制御信号を、半導体レーザの特性、種類や個体差等に応じて所望の値に設定する手段を設けた構成により、画像形成装置における非画像領域におけるオフセット発光による静電潜像の形成、トナーの付着による地汚れの発生を防止することが可能になる半導体レーザ制御装置の従来発明である。
特開２００３−１１０１８９号公報

ＬＤの点灯制御により、ＬＤの閾値電流及び動作電流を検知して、ＬＤを駆動する方式では、ＬＤの点灯制御が失敗した場合に、ＬＤにオフセット電流を多く流して、異常画像が発生する等の不具合が発生する可能性がある。
また、特許文献１に開示された従来技術は、上述の構成及び効果を有するものであり、ＬＤのオフセット電流やモニタ電流を検知して、ＬＤの点灯制御異常を検知するという本発明とは、明らかに構成及び要旨を異にする。

そこで、本発明は、ＬＤ（半導体レーザ）の点灯制御が失敗した場合でも、異常画像の発生を防止することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、半導体レーザからの光ビームにより感光体上に結像し走査する画像形成装置であって、前記半導体レーザの点灯制御により前記半導体レーザのオフセット電流とフルスケール電流とを設定する電流設定手段と、前記半導体レーザのオフセット電流を検知するオフセット電流検知手段と、該オフセット電流検知手段による検知結果を基に前記半導体レーザの点灯異常を検知する異常検知手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記半導体レーザのモニタ電流を検知するモニタ電流検知手段を有し、前記異常検知手段は、前記モニタ電流検知手段による検知結果を基に前記半導体レーザの点灯異常を検知することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像形成装置において、前記異常検知手段によって、前記半導体レーザの点灯異常を検知した場合には、再度、前記半導体レーザの点灯制御を行うことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記半導体レーザの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出する前記温度の値によって前記オフセット電流の値と前記モニタ電流の値とを補正する補正手段と、を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記半導体レーザの駆動電流を測定する駆動電流測定手段を有し、前記異常検知手段は、前記駆動電流測定手段の測定した前記駆動電流の値が異常な値であれば、前記半導体レーザの点灯異常を検知することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載の画像形成装置において、外部基準電圧入力手段と、該外部基準電圧入力手段による入力値の変化により前記半導体レーザの発光量を調整する光量調整手段と、を有することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記電流設定手段に対して外付けの可変抵抗を有し、該可変抵抗の抵抗値を変化させることによって、閾値電流値から減算する電流値を任意の値に設定し、前記閾値電流値から前記任意の値の電流値を減算した値の電流で、前記半導体レーザをオフセット発光させることを特徴とする。

本発明によれば、ＬＤ（半導体レーザ）の点灯制御時が失敗した場合でも、異常画像の発生を防止することができる。

以下で、本発明に係る最良の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に該当する画像形成装置の主要部である走査光学系１００の概略構成を示す図である。

図１において、走査光学系１００は、ポリゴンモータ１０１、ＬＤ制御板１０２、ＬＤユニット１０３、ＬＤ１０４、コリメートレンズ１０５、ｆθレンズ１０６を有する構成である。

ＬＤ制御板１０２のＬＤドライバ（図２で図示する）でＬＤ光を変調する。ＬＤ制御板１０２による制御を受けたＬＤ１０４から出射されたレーザ光（以下、適宜ＬＤ光と表記）は、コリメートレンズ１０５を通って平行光になり、ポリゴンモータ１０１の回転によって図中の矢印のように左右に（主走査方向に平行に）振られ（走査され）、ｆθレンズ１０６を通って、感光体１０７に到達する。

本実施形態に係る画像形成装置は、ＬＤ１０４からのＬＤ光（光ビーム）により感光体１０７上に結像し走査する走査光学系１００を備える画像形成装置である。

次に、図２を参照して本実施形態の電気回路の構成を説明する。
図２は、図１のＬＤ制御板１０２とＬＤユニット１０３の、電気回路の構成図である。
ＬＤ１０４が入力データにより発光するときは、ＬＤに流れる電流は、「Ｉｓｈ＋Ｉη＋Ｉｓｕｂ１」である。

Ｉｓｕｂ１は、外付け抵抗Ｒｓｕｂの値によって決まる固定電流である。
Ｉηは、ＬＤドライバの初期化時に検出される電流である。ただし、ここで「ＬＤドライバの初期化」とは、ＬＤのオフセット電流とＬＤのフルスケール電流を検知する点灯制御動作を指すもの、と定義する。以降、適宜この用語を使用する（単に「初期化」と記載した場合もこのＬＤドライバの初期化を指すことにする）。

Ｉｓｈは、Ｉｔｈ−Ｉｓｕｂ１の電流であり（Ｉｓｈ＝Ｉｔｈ−Ｉｓｕｂ１）、ＡＰＣ（自動光量調整）時に、Ｖｐｄ＝ＶＣＯＮＴとなるように、制御される。
Ｉｔｈは、レーザの閾値電流である。

Ｃｓｈは、ＡＰＣ用のサンプル／ホールドコンデンサである。入力データがない場合には、ＬＤ１０４はオフセット発光するが、ＬＤ１０４のオフセット電流は、Ｉｔｈ−Ｉｓｕｂ１である。
また、ＬＤドライバは、ＬＤ電流の過電流監視を行い、過電流発生時には、ＬＤＥＲＲ信号を発する。

図７に、ＬＤ電流とＬＤ光量の関係の一例を示す。
図７のように、ＬＤ電流とＬＤ光量には相関関係があるので、ＬＤドライバは、初期化時に、ＬＤのフル電流とＩｔｈ（閾値電流）との差である発光電流Ｉηと、Ｉｔｈとを検出する。

図３に、図２の要部をさらに詳しく示す、ＬＤユニット１０３の電気回路の構成図を示す。
図３において、ＬＤユニット１０３は、ＬＤ１０４と、ＬＤ１０４の光量モニタ用のＰＤ（フォトダイオード）１０８とをＬＤパッケージの中に収納した構成となっている。

ＬＤ１０４のラインに直列に抵抗Ｒ１を入れて、その両端の電位Ｖ１を測定する。
ＰＤ１０８のラインに直列に抵抗Ｒ２を入れて、その両端の電位Ｖ２を測定する。
Ｒ１、Ｒ２は一例として、Ｒ１：１Ω、Ｒ２：１ｋΩとする。

入力データがネゲートされているときは、ＬＤ１０４はオフセット発光している。
ここで、ＬＤ１０４の閾値電流Ｉｔｈが１０ｍＡ、Ｉｓｕｂ１が２ｍＡとすると、ＬＤ１０４のオフセット電流は、Ｉｔｈ−Ｉｓｂｕ１＝８ｍＡとなる。したがって、Ｖ１電位は、８ｍＡ×１Ω＝８ｍＶとなる。

ここで、ＬＤドライバが初期化に失敗して、オフセット電流を大きな値に設定すると、Ｖ１電位が大きな値になる。そこで、Ｖ１電位が規定値を超えて、大きな値になった場合は、この異常に対応する処理を行えばよい。この処理の手順を図４のフローチャートに示す。

図４において、ステップＳ４０１は、ＬＤユニット１０３が、入力データがネゲートされていることと、ポリゴンモータ１０１がＯＮ（駆動中）であることと、の両方の条件を同時に満たすか否かを調べる分岐である。満たさないならば（Ｎｏ）、満たすまで待つ。満たすならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ４０２へ進む。
ステップＳ４０２は、ＬＤユニット１０３が、Ｖ１の電位が規定の閾値よりも大きいか否かを調べる分岐である。大きくないならば（Ｎｏ）、そのまま処理は終了する。大きいならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ４０３へ進む。
ステップＳ４０３では、異常を検知し、かつ、ＬＤドライバの再初期化の処理を行う。

入力データがネゲートされているときは、ＬＤ１０４はオフセット発光している。
オフセット発行時は、ＬＤ光量は小さいので、ＬＤユニット１０３内の、ＰＤ１０８のモニタ電流Ｉｍは、極めて小さい値なので、Ｒ２両端の電位Ｖ２の値はほぼ０Ｖである。

ここで、ＬＤドライバが初期化に失敗して、オフセット電流を大きな値に設定すると、ＬＤユニット１０３内ＰＤ１０８のモニタ電流Ｉｍは、例えば０．１ｍＡ等の値になるので、Ｖ２＝０．１ｍＡ×１ｋΩ＝０．１Ｖになる。
そこで、Ｖ２電位が規定値を超えて、大きな値になった場合は、この異常に対応する処理を行えばよい。この処理の手順を図５のフローチャートに示す。

図５において、ステップＳ５０１は、ＬＤユニット１０３が、入力データがネゲートされていることと、ポリゴンモータ１０１がＯＮ（駆動中）であることと、の両方の条件を同時に満たすか否かを調べる分岐である。満たさないならば（Ｎｏ）、満たすまで待つ。満たすならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５０２へ進む。
ステップＳ５０２は、ＬＤユニット１０３が、Ｖ２の電位が規定の閾値よりも大きいか否かを調べる分岐である。大きくないならば（Ｎｏ）、そのまま処理は終了する。大きいならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５０３へ進む。
ステップＳ５０３では、異常を検知し、かつ、ＬＤドライバの再初期化の処理を行う。

図４と図５を参照して説明したことをもう一度確認するが、Ｖ１電位又はＶ２電位に異常を検知した場合は、初期化異常と判断して、ＬＤドライバは再度初期化を行う。

また、ＬＤユニット１０３は、図３に示すように、温度検出素子を有する構成である。この温度検出素子は、ＬＤ１０４周辺部の温度を測定する。なお、この温度検出素子はＬＤ１０４に当接して設けられてもよいし、ＬＤユニット１０３の内部に設けられてもよい。

温度が上昇すると、ＬＤ１０４のオフセット電流ＩＬＤと、ＬＤユニット１０３内ＰＤ１０８のモニタ電流Ｉｍと、が増加する。
そこで、温度に応じて、ＬＤドライバの初期異常を判断するＶ１規格値とＶ２規格値に補正をかける。この処理の手順を図６のフローチャートに示す。

上記の温度検出素子が検出した温度をＴに対して、ある温度の閾値Ｔ１を設定する。そして、温度Ｔ＜Ｔ１の場合は、Ｖ１規格値＝Ａ、Ｖ２規格値＝Ｂとして、温度Ｔ＞Ｔ１の場合は、Ｖ１規格値＝Ｃ、Ｖ２規格値＝Ｄとする。ただし、ＣはＡより大きな値であり、ＤはＢより大きな値であるとする。

より詳細には、図６において、ステップＳ６０１では、図３に示す温度検出素子がＬＤ１０４周辺部の温度Ｔを検知する。
ステップＳ６０２は、温度Ｔが、ある温度の閾値Ｔ１より小さいか否かを調べる分岐である。小さくないならば（Ｎｏ）、何もしないでステップＳ６０４へ進むが、小さいならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６０３へ進む。
ステップＳ６０３では、Ｖ１規格値＝Ａ、Ｖ２規格値＝Ｂと設定する。
ステップＳ６０４は、温度Ｔが、ある温度の閾値Ｔ１より大きいか否かを調べる分岐である。大きくないならば（Ｎｏ）、何もしないで処理を終了するが、大きいならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６０５へ進む。
ステップＳ６０５では、Ｖ１規格値＝Ｃ、Ｖ２規格値＝Ｄと設定する。

また、ＬＤドライバはＬＤ電流をモニタする。
ＬＤ１０４が劣化してくると、ＬＤ１０４を規定光量で発光させるときに必要となるＬＤ電流が増加してくる。そこで、本実施形態に係る画像形成装置のＬＤドライバは、図２に示すように、ＬＤ電流が規定値を超えるとＬＤＥＲＲ信号をアサートする。過電流監視手段を備え、ＬＤ１０４がエラーを起こしている旨を知らせる信号をアクティブにするのである。

また、図２に示すように、ＰＤ電圧Ｖｐｄと外部入力電圧ＶＣＯＮＴが等しくなるように、ＬＤ電流は、ＡＰＣ（自動光量調整）で制御される。
したがって、ＶＣＯＮＴ電圧を変えることで、ＬＤ光量を変化させることができる。このような構成にすることによって、複雑な構成によらず簡単な構成で高画質な画像を得ることができる。

また、図２に示すように、ＬＤ１０４に流すバイアス電流Ｉｓｈは、Ｉｓｈ＝Ｉｔｈ−Ｉｓｕｂ１である。
外付け抵抗Ｒｓｕｂの値を変更することにより、Ｉｓｕｂ１の値を変化させることができる。したがって、Ｒｓｕｂの抵抗値を変化させることにより、閾値電流から任意の電流を減算した電流でＬＤ１０４をオフセット発光させることができる。

以上のように、上述した本実施形態によれば、ＬＤの点灯制御時に、ＬＤのオフセット電流とモニタ電流とを検知して、その値が異常な場合は、再度点灯制御を行うので、異常画像の発生を防止することができる。
また、本実施形態によれば、ＬＤの駆動電流を測定して、異常を検知するので、異常画像の発生を防止することができる。
また、本実施形態によれば、外部基準電圧入力値により、ＬＤ光量を調整するので、簡単な構成で、高画質な画像を得ることができる。
また、本実施形態によれば、閾値電流より任意の電流を減算した値の電流でＬＤをオフセット発光させるので、時汚れ等の異常画像を防止することができる。

本発明の最良の実施形態に該当する画像形成装置の主要部である走査光学系の概略構成を示す図である。 図１のＬＤ制御板１０２とＬＤユニット１０３の、電気回路の構成図である。 図２の要部をさらに詳しく示す、ＬＤユニット１０３の電気回路の構成図である。 本実施形態のＬＤドライバが初期化に失敗したことをＶ１の電位を調べることで検知し再初期化するための処理手順を示すフローチャート図である。 本実施形態のＬＤドライバが初期化に失敗したことをＶ２の電位を調べることで検知し再初期化するための処理手順を示すフローチャート図である。 本実施形態のＬＤの温度に応じてＬＤドライバの初期会場を判断する電圧規格値に補正をかけるための処理手順を示すフローチャート図である。 本実施形態のＬＤ電流とＬＤ光量の関係の一例を示す図である。

符号の説明

１００ 走査光学系
１０１ ポリゴンモータ
１０２ ＬＤ制御板
１０３ ＬＤユニット
１０４ ＬＤ（レーザダイオード）
１０５ コリメートレンズ
１０６ ｆθレンズ
１０７ 感光体
１０８ ＰＤ（フォトダイオード）

Claims (7)

1. 半導体レーザからの光ビームにより感光体上に結像し走査する画像形成装置であって、
   前記半導体レーザの点灯制御により前記半導体レーザのオフセット電流とフルスケール電流とを設定する電流設定手段と、
   前記半導体レーザのオフセット電流を検知するオフセット電流検知手段と、
   該オフセット電流検知手段による検知結果を基に前記半導体レーザの点灯異常を検知する異常検知手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記半導体レーザのモニタ電流を検知するモニタ電流検知手段を有し、
   前記異常検知手段は、前記モニタ電流検知手段による検知結果を基に前記半導体レーザの点灯異常を検知することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記異常検知手段によって、前記半導体レーザの点灯異常を検知した場合には、再度、前記半導体レーザの点灯制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記半導体レーザの温度を検出する温度検出手段と、
   該温度検出手段の検出する前記温度の値によって前記オフセット電流の値と前記モニタ電流の値とを補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記半導体レーザの駆動電流を測定する駆動電流測定手段を有し、
   前記異常検知手段は、前記駆動電流測定手段の測定した前記駆動電流の値が異常な値であれば、前記半導体レーザの点灯異常を検知することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 外部基準電圧入力手段と、該外部基準電圧入力手段による入力値の変化により前記半導体レーザの発光量を調整する光量調整手段と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記電流設定手段に対して外付けの可変抵抗を有し、
   該可変抵抗の抵抗値を変化させることによって、閾値電流値から減算する電流値を任意の値に設定し、前記閾値電流値から前記任意の値の電流値を減算した値の電流で、前記半導体レーザをオフセット発光させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の画像形成装置。

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