JP2011098494A - 光走査装置、その光走査装置を備える画像形成装置 - Google Patents

光走査装置、その光走査装置を備える画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】画像形成装置に搭載した状態で半導体レーザのフィードバック制御のゲインやバイアス調節を容易に行うことが可能な光走査装置を提供する。
【解決手段】レーザダイオード毎に、レーザダイオードの光出力レベルをフォトダイオードにより検出して、このフォトダイオードの検出出力をレーザダイオードのフィードバック制御に用い、レーザダイオードの光出力レベルの安定化を図っている。また、フィードバック制御のゲインやレーザダイオードのバイアスをEEPROM(不揮発性メモリ)に記憶しておき、このEEPROM内のゲインやバイアスを用いて、そのようなフィードバック制御を集積回路による演算処理で行っており、光走査装置の故障時にはEEPROM内のゲインやバイアスの書き換えにより対処することができるようにしている。
【選択図】図4

Description

本発明は、半導体レーザの光ビームにより画像形成装置の感光体表面を走査する光走査装置、及びその光走査装置を備える画像形成装置に関する。
この種の光走査装置は、電子写真方式の画像形成装置に適用される。この方式の画像形成装置では、静電潜像を感光体表面に形成し、トナーにより感光体表面の静電潜像を現像して、感光体表面にトナー像を形成し、トナー像を感光体から記録用紙に転写し、記録用紙を加熱及び加圧して、トナー像を記録用紙上に定着させる。
光走査装置は、静電潜像を感光体表面に形成するために用いられる。この装置では、画像データに応じて半導体レーザから出力される光ビームの強度を変調し、また半導体レーザの光ビームをポリゴンミラーへと出射して、この光ビームをポリゴンミラーで反射させ、このポリゴンミラーの回転により光ビームを走査方向に繰り返し偏向させ、更にfθレンズにより光ビームを感光体上で等速度となるように偏向させ、この光ビームにより感光体表面を走査して、感光体表面に静電潜像を形成する。
ここで、半導体レーザ(レーザダイオード)は、その駆動電流に対する出力レベル特性のバラツキが大きい。図9は、3個のレーザダイオードの特性を示すグラフである。このグラフからも明らかなようにレーザダイオード毎に、その駆動電流に対する出力レベル特性が異なり、発振開始の駆動電流や出力レベル特性の傾きにバラツキがある。このため、レーザダイオード毎に、レーザダイオードの光出力レベルを検出する受光素子を設け、受光素子の検出出力に基づきレーザダイオードの駆動電流をフィードバック制御している。また、フィードバック制御のゲインやレーザダイオードのバイアス電流の調整を行う必要がある。
例えば、図10に示すようにレーザダイオード201の近傍にフォトダイオード202を設けて、フォトダイオード202によりレーザダイオード201の光出力レベルを検出し、フォトダイオード202の検出出力をコンデンサ203に蓄積して、コンデンサ203の端子電圧をコンパレータ204に加える。コンパレータ204は、コンデンサ203の端子電圧と規定の光出力レベルを示す規定電圧を比較し、この比較結果をアナログ制御部205に出力する。アナログ制御部205は、その比較結果に基づいてレーザダイオード201の駆動電流IFを増減させる。これにより、点灯時のレーザダイオード201の出力レベルがフィードバック制御される。
スイッチング素子206は、画像データの2値信号をレシーバ207を介して加えられ、画像データの2値信号に応じてオンオフに切替えられる。これにより、レーザダイオード201→アナログ制御部205→スイッチング素子206という駆動電流IFの経路がオンオフされ、画像データの2値信号に応じてレーザダイオード201が点灯及び消灯される。
また、感度調節用ボリューム208をコンデンサ203に並列接続し、感度調節用ボリューム208によりコンデンサ203の端子電圧を調節して、フィードバック制御のゲインを調節している。
更に、バイアス調節用ボリューム209をアナログ制御部205を介してレーザダイオード201のカソードに直列接続し、バイアス調節用ボリューム209によりレーザダイオード201のバイアス電流を調節し、これによりレーザダイオード201の応答特性を調節している。
図11(a)〜(c)は、図10の従来回路の動作を示すタイミングチャートである。この図11において、T2〜T3の期間は、一主走査期間である。この主走査期間の前にT0〜T1の期間が設定されており、図11(a)に示すようにT0〜T1の期間に光量補正用点灯信号がレシーバ207を介してスイッチング素子206に加えられ、スイッチング素子206がオンとなって、駆動電流IFがレーザダイオード201に流れて、レーザダイオード201が発光し、フォトダイオード202の検出出力がコンデンサ203に蓄積される。そして、コンデンサ203の端子電圧がフィードバックされて、レーザダイオード201の駆動電流IFが制御されつつ、図11(c)に示すようなコンデンサ203のサンプルホールド値が設定される。
引き続いて、T2〜T3の主走査期間に、コンパレータ204は、コンデンサ203の端子電圧と規定電圧を比較し、この比較結果をアナログ制御部205に出力する。アナログ制御部205は、その比較結果に基づいてレーザダイオード201の駆動電流IFを制御し、点灯時のレーザダイオード201の出力レベルを略一定に制御する。そして、図11(b)に示すような画像データの2値信号に応じてスイッチング素子206がオンオフに切替えられ、レーザダイオード201が点灯及び消灯される。
このようなT0〜T3の動作は、主走査毎に繰り返されて、レーザダイオード201の光ビームによる書き込みが行われる。
ところで、通常、感光体表面のビームスポットは、50ミクロン程度、あるいはそれ以下に絞られ、その走査位置も数ミクロン程度の精度が要求される。また、ビームスポットの光強度は最終的な印字濃度に対応するが、例えば薄いハーフトーンの画像の場合は、数パーセントの光強度の変化が印字濃度のムラとなって現れ、更にカラー画像であれば色ムラとなって現れる。従って、光走査装置には極めて高い光学特性が要求される。特に近年では高速化、カラー化、高精細化が進み、複数の光ビームの走査を同時に行うマルチビーム走査が採用されたり、カラー化のために各色の走査画像を重ね合わる方式が採用されることが多く、光走査ユニットに対する要求がますます高くなっている。
しかしながら、図10の従来回路では、T2〜T3の主走査期間中にコンデンサ203の端子電圧がほぼ一定となることから、レーザダイオード201の出力レベルも一定となり、レーザダイオード201から感光体まで間で部分的な光量減衰が生じた場合、感光体表面の静電潜像に濃度ムラが生じ、これが印字濃度のムラとなった。
このため、特許文献1では、光ビームによる感光体の走査範囲を複数の区間に分割して、分割した各区間の光量を設定しておき、光ビームにより走査されている区間を検出して、この検出された区間の光量に光ビームの光量を調節制御している。
この場合は、走査範囲におけるいずれの区間でも、この区間の光量に光ビームの光量を調節制御することができ、感光体表面の静電潜像に濃度ムラが生じることはない。
また、特許文献2では、光走査装置の組込前に各光ビームによるそれぞれの走査位置のずれを測定して、これらの走査位置のずれを記憶しておき、光走査装置の組込後に各走査位置のずれをそれぞれの補正値として用いている。
この場合は、各光ビームによるそれぞれの走査位置の精度を高くすることができる。
特開2003−320703号公報 特開2007−71918号公報
しかしながら、特許文献1では、光ビームの光量を調節制御することができても、また特許文献2では、各光ビームによるそれぞれの走査位置の精度を高くすることができても、図10に示すようなレーザダイオード201とフォトダイオード202の組合せによるフィードバック制御において、フィードバック制御のゲインやレーザダイオード201のバイアス調節に関する技術的な工夫がなされていなかった。
図10の従来回路では、感度調節用ボリューム208によりフィードバック制御のゲインを調節し、バイアス調節用ボリューム209によりレーザダイオード201のバイアスを調節しているが、光走査装置を画像形成装置に搭載した後では、光走査装置が故障しても、そのような調節を行うことはなく、光走査装置の交換で対処している。これは、光走査装置の調節を、クリーンルームで専用治具を用いて行う必要があるためである。しかも、光走査装置には、電気的にセンシティブな半導体レーザや高速回転するポリゴンミラー用のモータを搭載しており、故障頻度が高い。このため、光走査装置のメンテナンス性の向上が望まれていた。
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、画像形成装置に搭載した状態で半導体レーザのフィードバック制御のゲインやバイアス調節を容易に行うことが可能な光走査装置、その光走査装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の光走査装置は、光ビームを出力する半導体レーザと、半導体レーザの光出力レベルを検出する受光素子とを備え、受光素子の検出出力を半導体レーザの駆動電流のフィードバック制御に用い、半導体レーザの光ビームにより画像形成装置の感光体表面を走査する光走査装置において、前記フィードバック制御のゲインを記憶した不揮発性メモリと、前記受光素子の検出出力及び前記不揮発性メモリ内のフィードバック制御のゲインに基づき前記半導体レーザの駆動電流を演算して求め、この求めた駆動電流を半導体レーザに流す集積回路と、前記集積回路及び前記不揮発性メモリを共に搭載した基板とを備えている。
また、前記不揮発性メモリは、前記半導体レーザのバイアス電流値を記憶し、前記集積回路は、前記不揮発性メモリから前記半導体レーザのバイアス電流値を読み出して、この値のバイアス電流を半導体レーザに流している。
更に、前記不揮発性メモリは、前記半導体レーザの光ビームによる感光体表面の一走査期間における該光ビームの強度の変化パターンを記憶しており、前記集積回路は、前記不揮発性メモリから感光体表面の一走査期間における光ビームの強度の変化パターンを読み出して、感光体表面の一走査毎に、この読み出した変化パターンが再現されるように前記半導体レーザの駆動電流を制御している。
また、前記不揮発性メモリは、前記画像形成装置もしくは外部端末からのアクセスにより読み出し及び書き込みが行われている。
更に、前記不揮発性メモリは、前記基板に対して着脱可能である。
また、前記不揮発性メモリは、前記光走査装置に係わる情報を記憶している。
一方、本発明の光走査装置は、光ビームを出力する半導体レーザを備え、半導体レーザの光ビームにより画像形成装置の感光体表面を走査する光走査装置において、前記光走査装置に係わる情報を記憶した不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリ内の情報に基づき半導体レーザを制御する集積回路と、前記集積回路及び前記不揮発性メモリを共に搭載した基板とを備え、前記不揮発性メモリは、外部からのアクセスにより読み出し及び書き込みが可能である。
また、本発明の画像形成装置は、上記本発明の光走査装置を備えている。
このような本発明の光走査装置において、集積回路は、受光素子の検出出力及び不揮発性メモリ内のフィードバック制御のゲインに基づき半導体レーザの駆動電流を演算して求め、この求めた駆動電流を半導体レーザに流している。このため、この演算処理に必要なフィードバック制御のゲインを設定して不揮発性メモリに記憶しておけば、半導体レーザのフィードバック制御を安定的に行うことができる。
また、集積回路及び不揮発性メモリを共通の基板に搭載しているので、不揮発性メモリ内のフィードバック制御のゲインと集積回路の対応関係を維持することができる。
更に、集積回路に内蔵のメモリを用いず、不揮発性メモリを格別に搭載して用いているため、外部から不揮発性メモリをアクセスして、不揮発性メモリ内のフィードバック制御のゲインを書き換えることが可能である。このゲインの書き換えにより光走査装置の調節修理が可能となり、従来のように故障した光走査装置を交換する頻度が減少し、メンテナンス性が向上する。
仮に、集積回路に内蔵のメモリにフィードバック制御のゲインを記憶した場合は、外部から集積回路のメモリへのアクセス並びにゲインの書き換えが困難になり、ゲインの書き換えによる光走査装置の調節修理を実現することができない。
また、不揮発性メモリに半導体レーザのバイアス電流値を記憶しておき、集積回路により不揮発性メモリから半導体レーザのバイアス電流値を読み出して設定しているので、半導体レーザの応答特性を制御することができる。
更に、不揮発性メモリに半導体レーザの光ビームによる感光体表面の一走査期間における該光ビームの強度の変化パターンを記憶しておき、集積回路により感光体表面の一走査期間における光ビームの強度の変化パターンが再現されるように半導体レーザの駆動電流を制御しているので、シェーディング補正を行うことができる。
例えば、不揮発性メモリは、画像形成装置もしくは外部端末からのアクセスにより読み出し及び書き込みが行われる。具体的には、メモリへの周知の転送方式であるI2Cやマイクロワイヤ等を用いて、画像形成装置もしくは外部端末から不揮発性メモリ内のゲイン等を書き換えることができる。
あるいは、不揮発性メモリは、基板に対して着脱可能である。具体的には、不揮発性メモリとしてUSBメモリやメモリカードを適用し、不揮発性メモリを取り外して、不揮発性メモリ内のゲイン等を書き換える。
また、不揮発性メモリは、光走査装置に係わる情報を記憶している。例えば、半導体レーザの型番やロット番号、基板情報、集積回路のROMエリア、不揮発性メモリそのものの情報、IDを記憶している。このような情報は、光走査装置のメンテナンスに有用である。
次に、他の本発明の光走査装置では、光走査装置に係わる情報を記憶した不揮発性メモリと、不揮発性メモリ内の情報に基づき半導体レーザを制御する集積回路とを共通の基板に搭載しており、外部からのアクセスにより不揮発性メモリの読み出し及び書き込みを行うことができる。不揮発性メモリ内の光走査装置に係わる情報としては、先に述べたように半導体レーザの型番やロット番号、基板情報、集積回路のROMエリア、不揮発性メモリそのものの情報、IDであり、光走査装置のメンテナンスに利用される。このため、光走査装置の故障時には、不揮発性メモリ内の情報を読み出して、この読み出した情報を光走査装置の修理に用いることができる。
仮に、集積回路に内蔵のメモリにフィードバック制御のゲインを記憶した場合は、外部から集積回路のメモリへのアクセス並びにゲインの書き換えが困難になる。
一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明の光走査装置を備えているので、同様の作用効果を奏する。
本発明の光走査装置の一実施形態を適用した画像形成装置を示す断面図である。 本実施形態の光走査装置を示す斜視図である。 (a)、(b)は、本実施形態の光走査装置を示す平面図及び断面図である。 本実施形態の光走査装置における基板上に搭載された各レーザダイオード、各集積回路、及びEEPROM等と、画像形成装置における主制御部及び操作パネル等を示すブロック図である。 本実施形態の光走査装置の基板における回路構成全体を示すブロック図である。 本実施形態の光走査装置の基板における一組のレーザダイオードとフォトダイオード、集積回路、及びEEPROMと、画像形成装置における主制御部を抜粋して示すブロック図である。 (a)〜(d)は、図6の回路の動作を示すタイミングチャートである。 光走査装置の変形例を示すブロック図である。 3個のレーザダイオードの特性を示すグラフである。 従来の光走査装置の回路構成を示すブロック図である。 図10の従来回路の動作を示すタイミングチャートである。
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の光走査装置の一実施形態を適用した画像形成装置を示す断面図である。この画像形成装置Aは、スキャナ機能、複写機能、プリンター機能、及びファクシミリ機能等を有する所謂複合機であり、画像読取り装置41により読取られた原稿の画像を外部に送信したり(スキャナ機能に相当する)、この読取られた原稿の画像又は外部から受信した画像をカラーもしくは単色で記録用紙に記録形成する(複写機能、プリンター機能、及びファクシミリ機能に相当する)。
この画像形成装置Aは、画像を記録用紙に印刷するべく、光走査装置1、現像装置2、感光体ドラム3、帯電器5、クリーナ装置4、中間転写ベルト装置8、定着装置12、用紙搬送経路S、給紙トレイ10、及び用紙排出トレイ15等を備えている。
画像形成装置Aにおいて扱われる画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたもの、又は単色(例えばブラック)を用いたモノクロ画像に応じたものである。このため、現像装置2、感光体ドラム3、帯電器5、及びクリーナ装置4は、各色に応じた4種類のトナー像を形成するようにそれぞれ4個ずつ設けられ、それぞれがブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローに対応付けられて、4つの画像ステーションPa、Pb、Pc、Pdが構成されている。
各感光体ドラム3は、それらの表面に光感光層を有している。各帯電器5は、それぞれの感光体ドラム3の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、接触型であるローラ型やブラシ型の帯電器のほか、チャージャー型の帯電器が用いられる。
光走査装置1は、レーザダイオード及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)であり、帯電された各感光体ドラム3表面を画像データに応じて露光して、それらの表面に画像データに対応する静電潜像を形成する。
各現像装置2は、それぞれの感光体ドラム3表面に形成された静電潜像を(K、C、M、Y)のトナーにより現像し、これらの感光体ドラム3表面にトナー像を形成する。各クリーナ装置4は、現像及び画像転写後にそれぞれの感光体ドラム3表面に残留したトナーを除去及び回収する。
中間転写ベルト装置8は、各感光体ドラム3の上方に配置されており、中間転写ベルト7、中間転写ベルト駆動ローラ21、従動ローラ22、4つの中間転写ローラ6、及び中間転写ベルトクリーニング装置9を備えている。
中間転写ベルト7は、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを無端ベルト状に形成したものである。中間転写ベルト駆動ローラ21、各中間転写ローラ6、従動ローラ22等は、中間転写ベルト7を張架して支持し、中間転写ベルト7を矢印C方向に周回移動させる。
各中間転写ローラ6は、中間転写ベルト7近傍に回転可能に支持され、中間転写ベルト7を介してそれぞれの感光体ドラム3に押圧されている。
各感光体ドラム3表面のトナー像が中間転写ベルト7に順次重ねて転写されて、中間転写ベルト7上にカラーのトナー像(各色のトナー像)が形成される。各感光体ドラム3から中間転写ベルト7へのトナー像の転写は、中間転写ベルト7裏面に圧接されている各中間転写ローラ6によって行われる。各中間転写ローラ6は、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材(例えばEPDM、発泡ウレタン等)により覆われたローラである。各中間転写ローラ6には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加されており、その導電性の弾性材により高電圧が記録用紙に対して均一に印加される。
こうして各感光体ドラム3表面のトナー像は、中間転写ベルト7で積層され、画像データによって示されるカラーのトナー像となる。このカラーのトナー像は、中間転写ベルト7と共に搬送され、中間転写ベルト7と2次転写装置11の転写ローラ11a間のニップ域で記録用紙上に転写される。
2次転写装置11の転写ローラ11aには、中間転写ベルト7上の各色のトナー像を記録用紙に転写させるための電圧(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加されている。また、中間転写ベルト7と2次転写装置11の転写ローラ11a間のニップ域を定常的に得るために、2次転写装置11の転写ローラ11aもしくは中間転写ベルト駆動ローラ21の何れか一方を硬質材料(金属等)とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等)としている。
また、2次転写装置11によって中間転写ベルト7上のトナー像が記録用紙上に完全に転写されず、中間転写ベルト7上にトナーが残留することがあり、この残留トナーが次工程でトナーの混色を発生させる原因となる。このため、中間転写ベルトクリーニング装置9によって残留トナーを除去及び回収する。中間転写ベルトクリーニング装置9には、例えばクリーニング部材として、中間転写ベルト7に接触して残留トナーを除去するクリーニングブレードが設けられており、クリーニングブレードが接触する部位で、従動ローラ22により中間転写ベルト7裏側が支持されている。
記録用紙は、中間転写ベルト7と2次転写装置11の転写ローラ11a間のニップ域でカラーのトナー像を転写された後、定着装置12へと搬送される。定着装置12は、加熱ローラ31及び加圧ローラ32等を備えており、加熱ローラ31と加圧ローラ32間に記録用紙を挟み込んで搬送する。
加熱ローラ31は、図示しない温度検出器の検出出力に基づき、所定の定着温度となるように制御されており、加圧ローラ32と共に記録用紙を熱圧着することにより、記録用紙に転写されたカラーのトナー像を溶融、混合、圧接し、記録用紙に対して熱定着させる。
一方、給紙トレイ10は、記録用紙を格納しておくためのトレイであり、画像形成装置Aの下部に設けられて、トレイ内の記録用紙を供給する。
画像形成装置Aには、給紙トレイ10から供給された記録用紙を2次転写装置11や定着装置12を経由させて用紙排出トレイ15に送るための、Sの字形状の用紙搬送経路Sが設けられている。この用紙搬送経路Sに沿って、用紙ピックアップローラ16、用紙レジストローラ14、定着装置12、搬送ローラ13、及び排紙ローラ17等が配置されている。
用紙ピックアップローラ16は、給紙トレイ10の端部に設けられ、給紙トレイ10から記録用紙を1枚ずつ用紙搬送経路Sに供給する呼び込みローラである。搬送ローラ13は、記録用紙の搬送を促進補助するための小型のローラであり、複数組設けられている。
用紙レジストローラ14は、搬送されて来た記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃え、中間転写ベルト7と2次転写装置11の転写ローラ11a間のニップ域で中間転写ベルト7上のカラーのトナー像が記録用紙に転写されるように、各感光体ドラム3及び中間転写ベルト7の回転にあわせて、記録用紙をタイミングよく搬送する。
例えば、用紙レジストローラ14は、図示しないレジスト前検知スイッチの検出出力に基づき、中間転写ベルト7と2次転写装置11の転写ローラ11a間のニップ域で中間転写ベルト7上のカラーのトナー像の先端が記録用紙の画像形成領域の先端に合うように、記録用紙を搬送する。
更に、記録用紙は、定着装置12でカラーのトナー像を定着され、定着装置12を通過した後、排紙ローラ17によって用紙排出トレイ15上にフェイスダウンで排出される。
また、記録用紙の表面だけではなく、両面の印字を行う場合は、記録用紙を用紙搬送経路Sの排紙ローラ17により搬送する途中で、排紙ローラ17を停止させてから逆回転させ、記録用紙を反転経路Srに通して、記録用紙の表裏を反転させ、記録用紙をレジストローラ14へと導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を排紙トレイ15に排出する。
次に、画像読取り装置41及び原稿搬送装置42を説明する。原稿搬送装置42は、その奥一辺をヒンジ(図示せず)により画像読取り装置41の奥一辺に枢支され、その手前部分を上下させることにより開閉される。原稿搬送装置42が開かれたときには、画像読取り装置41のプラテンガラス44が開放され、このプラテンガラス44上に原稿が載置される。
画像読取り装置41は、プラテンガラス44、第1走査ユニット45、第2走査ユニット46、結像レンズ47、及びCCD(Charge Coupled Device)48等を備えている。第1走査ユニット45は、光源51及び第1反射ミラー52を備えており、副走査方向Yへと原稿サイズに応じた距離だけ一定速度Vで移動しながら、プラテンガラス44上の原稿を光源51によって露光し、その反射光を第1反射ミラー52により反射して第2走査ユニット46へと導き、これにより原稿表面の画像を副走査方向Yに走査する。第2走査ユニット46は、第2及び第3反射ミラー53、54を備えており、第1走査ユニット45に追従して速度V/2で移動しつつ、原稿からの反射光を第2及び第3反射ミラー53、54により反射して結像レンズ47へと導く。結像レンズ47は、原稿からの反射光をCCD48に集光して、原稿表面の画像をCCD48上に結像させる。CCD48は、原稿の画像を繰り返し主走査方向に走査し、その度に、1主走査ラインのアナログ画像信号を出力する。
また、画像読取り装置41は、静止原稿だけではなく、原稿搬送装置42により搬送されている原稿表面の画像を読取ることができる。この場合は、第1走査ユニット45を原稿読取りガラス65下方の読取り範囲に移動させ、第1走査ユニット45の位置に応じて第2走査ユニット46を位置決めし、この状態で、原稿搬送装置42による原稿の搬送を開始する。
原稿搬送装置42では、ピックアップローラ55を原稿トレイ56上の原稿に押し当て回転させて、原稿を引き出して搬送し、原稿の先端をレジストローラ62に突き当てて、この原稿の先端を揃えてから、原稿を原稿読取りガラス65と読取りガイド板66間に通過させ、原稿を排紙ローラ58から排紙トレイ49へと排出する。
この原稿の搬送に際し、第1走査ユニット45の光源51により原稿表面を原稿読取りガラス65を介して照明し、原稿表面からの反射光を第1及び第2走行ユニット45、46の各反射ミラーにより結像レンズ47へと導き、原稿表面からの反射光を結像レンズ47によりCCD48に集光させ、原稿表面の画像をCCD48上に結像させ、これにより原稿表面の画像を読取る。
また、原稿の裏面を読取る場合は、中間トレイ67をその軸67a周りで点線で示すように回転させておき、原稿を排紙ローラ58から排紙トレイ49へと排出する途中で、排紙ローラ58を停止させて、原稿を中間トレイ67上に受け、排紙ローラ58を逆回転させて、原稿を反転搬送路68を介してレジストローラ62へと導いて、原稿の表裏を反転させ、原稿表面の画像と同様に、原稿裏面の画像を読取り、中間トレイ67を実線で示す元の位置に戻して、原稿を排紙ローラ58から排紙トレイ49へと排出する。
こうしてCCD48により読取られた原稿表面の画像は、CCD48からアナログ画像信号として出力され、このアナログ画像信号がデジタル画像信号にA/D変換される。そして、このデジタル画像信号は、種々の画像処理を施されてから画像形成装置Aの光走査装置1へと送受され、画像形成装置Aにおいて画像が記録用紙に記録され、この記録用紙が複写原稿として出力される。
次に、本実施形態の光走査装置1を詳細に説明する。図2、図3(a)、(b)は、本実施形態の光走査装置1を示す斜視図、平面図、断面図である。
本実施形態の光学走査装置1では、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色に対応するそれぞれのレーザダイオード71a、71b、71c、71dと、各レーザダイオード71a〜71dの光ビームを反射するハーフミラーもしくはミラー72a、72b、72c、72dと、ハーフミラーもしくはミラー72a〜72dからの各光ビームを反射するミラー73と、ミラー73からの各光ビームを反射するポリゴンミラー(回転多面鏡)74と、ポリゴンミラー74からの各光ビームを屈折させる第1fθレンズ75と、第1fθレンズ75を透過した各光ビームを個別に反射する複数のミラー76a、76b、76c、76dと、各ミラー76a〜76dからの各光ビームをそれぞれ個別に屈折させる4つの第2fθレンズ77a、77b、77c、77dとを備えている。
ポリゴンミラー74は、正多角形柱状のものであって、高速回転駆動されており、その各周面のミラーにより各光ビームを反射しつつ主走査方向Xに繰り返し走査する。第1fθレンズ75、各ミラー76、及び各第2fθレンズ77は、主走査方向Xに繰り返し走査されるそれぞれの光ビームを反射したり屈折させるため、主走査方向Xに長くされかつ主走査方向Xに直交する方向で短くされた棒状に形成され、それらの両端を支持されている。
ブラックに対応するレーザダイオード71aから出射された光ビームは、ハーフミラー72aを透過し、ミラー73で反射され、ポリゴンミラー74で反射されて主走査方向Xに走査され、更に第1fθレンズ75を透過して、ミラー76aで反射され、第2fθレンズ77aを透過して、ブラックに対応する感光体ドラム3に入射する。シアンに対応するレーザダイオード71bから出射された光ビームは、ハーフミラー72b、72a及びミラー73で順次反射され、ポリゴンミラー74で反射されて主走査方向Xに走査され、更に第1fθレンズ75を透過して、2個のミラー76bで反射され、第2fθレンズ77bを透過して、シアンに対応する感光体ドラム3に入射する。マゼンタに対応するレーザダイオード71cから出射された光ビームは、ハーフミラー72cで反射されて、ハーフミラー72bを透過し、ハーフミラー72a及びミラー73で順次反射され、ポリゴンミラー74で反射されて主走査方向Xに走査され、更に第1fθレンズ75を透過して、2個のミラー76cで反射され、第2fθレンズ77cを透過して、マゼンタに対応する感光体ドラム3に入射する。イエローに対応するレーザダイオード71dから出射された光ビームは、ミラー72dで反射され、ハーフミラー72c、72bを順次透過し、ハーフミラー72a及びミラー73で順次反射され、ポリゴンミラー74で反射されて主走査方向Xに走査され、更に第1fθレンズ75を透過して、2個のミラー76dで反射され、第2fθレンズ77dを透過して、マゼンタに対応する感光体ドラム3に入射する。
先に述べたように各感光体ドラム3は、矢印方向に回転駆動されており、主走査方向Xに繰り返し走査されるそれぞれの光ビームを照射されて、各感光体ドラム3の表面にそれぞれの静電潜像が形成される。各感光体ドラム3表面の静電潜像は、それぞれ現像されてトナー像となり、これらのトナー像が中間転写ベルト7を介して記録用紙に重ねて転写され、記録用紙上でカラーのトナー像となる。
また、光学走査装置1の本体筐体1aの上側は、各第2fθレンズ77a〜77dの部位だけが開口されて、他の部位が閉じられ遮光されており(図示せず)、外乱光の浸入が防止されている。
ところで、このような光走査装置1においては、各レーザダイオード71a〜71dの光出力にムラがあったならば、これが各感光体ドラム3表面の静電潜像のムラとなり、その結果としてカラーのトナー像の印字濃度にムラが生じる。
このため、本実施形態では、レーザダイオード毎に、レーザダイオードの光出力レベルをフォトダイオードにより検出して、このフォトダイオードの検出出力をレーザダイオードのフィードバック制御に用い、レーザダイオードの光出力レベルの安定化を図っている。
また、図10に示す従来の回路では、感度調節用ボリューム208によりフィードバック制御のゲインを調節し、バイアス調節用ボリューム209によりレーザダイオード201のバイアスを調節しているが、このような構成では、光走査装置の調節を、クリーンルームで専用治具を用いて行う必要があって、光走査装置の故障時には装置の交換でしか対処することができない。
そこで、本実施形態では、フィードバック制御のゲインやレーザダイオードのバイアスをEEPROM(不揮発性メモリ)に記憶しておき、このEEPROM内のゲインやバイアスを用いて、そのようなフィードバック制御を集積回路による演算処理で行っており、光走査装置の故障時にはEEPROM内のゲインやバイアスの書き換えにより対処することができるようにしている。
次に、そのような本実施形態の光走査装置1における集積回路及びEEPROMの構成を説明する。
図4は、光走査装置1における基板上に搭載された各レーザダイオード71a〜71d、各集積回路、及びEEPROM等と、画像形成装置Aにおける主制御部及び操作パネル等を示すブロック図である。尚、以降は、各レーザダイオードの符号71a〜71dを符号71に統一する。
図4において、光走査装置1の基板81は、光学走査装置1の本体筐体1a(図2に示す)の背面側に固定されており、この基板81上に4個のレーザダイオード71、各レーザダイオード71を制御するそれぞれの集積回路82、及びEEPROM83が搭載されている。
基板81上の各集積回路82は、画像形成装置Aの主制御部85から制御信号、及びブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の画像データを入力し、制御信号に基づき各レーザダイオード71の光ビームによるそれぞれの主走査期間等を設定したり、各色の画像データに応じて各レーザダイオード71をオンオフさせる。
また、基板81上のEEPROM83は、画像形成装置Aの操作パネル86の操作により入力された制御情報、又はパーソナルコンピュータ等の外部端末(図示せず)から画像形成装置AのLAN端子87を通じて入力された制御情報を主制御部85から入力し、この制御情報を記憶する。これにより、EEPROM83内の制御情報が書き換えられる。具体的には、メモリへの周知の転送方式であるI2Cやマイクロワイヤ等を適用して、画像形成装置100もしくは外部端末からEEPROM83内の制御情報を書き換えることができる。
図5は、光走査装置1の基板81における回路構成全体を示すブロック図である。図5において、各レーザダイオード71には、該各レーザダイオード71の光出力レベルを検出するそれぞれのフォトダイオード91が並設されている。各レーザダイオード71と各フォトダイオード91のいずれの組合せにおいても、レーザダイオード71のアノードとフォトダイオード91のカソードが集積回路82の電源端子82aに共通接続され、レーザダイオード71に順方向の電圧5Vが印加され、フォトダイオード91に逆方向の電圧5Vが印加されている。また、フォトダイオード91のアノードが集積回路82のADコンバータ82-1に接続され、レーザダイオード71のカソードが集積回路82のDAコンバータ82-2に接続されている。
各集積回路82においては、DAコンバータ82-2のアナログ出力側と接地間にスイッチング素子82-3が挿入されている。スイッチング素子82-3のゲートには、画像形成装置Aの主制御部85からの画像データがレシーバ82-4を介して加えられ、画像データの2値信号に応じてスイッチング素子82-3がオンオフに切り替わる。
EEPROM83は、画像形成装置Aの主制御部85からの制御情報を入力して記憶する。EEPROM83に記憶された制御情報の一部は、各集積回路82のレジスタ82-5にロードされて記憶される。
各集積回路82のレジスタ82-5内の制御情報は、レーザダイオード71とフォトダイオード91の組合せ毎に設定されたフィードバック制御のゲイン及びレーザダイオードのバイアス電流値を含む。
各集積回路82の制御部82-6は、それぞれのレジスタ82-5内の制御情報に基づき各レーザダイオード71を駆動制御する。
また、制御情報は、レーザダイオード71の光ビームによる感光体表面の一主走査期間における該光ビームの強度の変化パターン(光量補正データ)を含む。詳しくは、この変化パターンは、一主走査ラインの各画素の濃度を設定するためのそれぞれの光ビームの強度の比率であり、一主走査期間毎に繰り返される。
更に、制御情報は、レーザダイオード71の型番やロット番号、基板81の情報、集積回路82のROMエリア、EEPROM83の情報、ID等をも含む。
図6は、一組のレーザダイオード71とフォトダイオード91、集積回路82、EEPROM83、及び画像形成装置Aの主制御部85を抜粋して示すブロック図である。この図6を参照しつつ、レーザダイオード71の制御を詳しく説明する。
フォトダイオード91は、レーザダイオード71の発光時にその光出力レベルを検出し、この光出力レベルに対応する検出出力をADコンバータ82-1に出力する。ADコンバータ82-1は、フォトダイオード91の検出出力をアナログデジタル変換し、この変換した検出出力の値(レーザダイオード71の光出力レベルに対応する)を制御部82-6に出力する。
制御部82-6は、その変換した検出出力の値を入力すると、この値が目標となる規定値となるようなレーザダイオード71の駆動電流IFを示す値を求め、この駆動電流IFを示す値をDAコンバータ82-2に出力する。
DAコンバータ82-2は、駆動電流IFを示す値をデジタルアナログ変換して、このDAコンバータ82-2を通じて流れる駆動電流IFを設定する。
スイッチング素子82-3は、画像データの2値信号をレシーバ82-4を介して加えられ、画像データの2値信号に応じてオンオフに切替えられる。これにより、レーザダイオード71→DAコンバータ82-2→スイッチング素子82-3という駆動電流IFの経路がオンオフされる。この経路がオンのときには、DAコンバータ82-2を通じて駆動電流IFが流れ、レーザダイオード201の光出力レベルが目標となる規定値に対応するものとなる。また、画像データの2値信号に応じてレーザダイオード71が点灯及び消灯される。
図7(a)〜(d)は、図6の回路の動作を示すタイミングチャートである。この図7において、T2〜T3の期間は、一主走査期間である。この主走査期間の前にT0〜T1の期間が設定されており、図7(a)に示すようにT0〜T1の期間に光量補正用点灯信号がレシーバ82-4を介してスイッチング素子82-3に加えられ、スイッチング素子82-3がオンとなって、駆動電流IFがレーザダイオード71に流れ、レーザダイオード71が発光して、フォトダイオード91の検出出力がADコンバータ82-1でアナログデジタル変換され、この変換された検出出力の値(レーザダイオード71の光出力レベルに対応する)が制御部82-6に加えられる。制御部82-6は、その変換された検出出力の値を入力すると、この値が基準値(基準となる規定値)に収束するようなレーザダイオード71の駆動電流IFを示す値を求め、この駆動電流IFを示す値をDAコンバータ82-2に出力する。DAコンバータ82-2は、駆動電流IFを示す値をデジタルアナログ変換して、このDAコンバータ82-2を通じて流れる駆動電流IFを設定する。これにより、レーザダイオード71の出力レベルがフィードバック制御される。
図7(d)に示すようなT0〜T1の期間におけるフォトダイオード91の検出出力をアナログデジタル変換したサンプルホールド値は、レジスタ82-5に記憶される。
引き続いて、T2〜T3の主走査期間において、制御部82-6は、レジスタ82-5内の主走査期間における光ビームの強度の変化パターン(図7(c)に示す)を参照し、主走査ラインの画素毎に、その変化パターンから光ビームの強度の比率を取得して、この比率をレジスタ82-5内のサンプルホールド値に乗算し、この積を目標となる規定値として設定し、フォトダイオード91の検出出力を示す値がその規定値となるようなレーザダイオード71の駆動電流IFを示す値を求める。これにより、レーザダイオード71の光ビームによる主走査ラインの各画素の走査に伴い、その変化パターンでレーザダイオード71の出力レベルが変化するような駆動電流IFの値が逐次求められる。DAコンバータ82-2は、主走査期間の画素毎に、駆動電流IFの値を入力して、この値をデジタルアナログ変換し、この値の駆動電流IFを設定する。そして、図7(b)に示すような画像データの2値信号に応じてスイッチング素子82-3がオンオフに切替えられ、レーザダイオード71が点灯及び消灯される。これにより、図7(d)に示すようにT2〜T3の主走査期間において、レーザダイオード71の出力レベルがレジスタ82-5内の主走査期間における変化パターンで変化する。
図7(c)に示す主走査期間におけるレーザダイオード71の出力レベルの変化パターンは、シェーディング補正のためのものである。これにより、光学系の周辺減光等が補正される。
このようなT0〜T3の動作は、主走査毎に繰り返されて、レーザダイオード71の光ビームによる書き込みが行われる。
また、制御部82-6は、レジスタ82-5内の制御情報に含まれるフィードバック制御のゲインを取得し、先に述べたようにフォトダイオード91の検出出力を示す値が規定値となるようなレーザダイオード71の駆動電流IFを示す値を求めるときに、このゲインを用いて、駆動電流IFの値を求める。すなわち、駆動電流IFの値を求める演算式において、光出力レベルの値、フォトダイオード91の検出出力を示す値の目標となる規定値、及びゲインを代入して、駆動電流IFを求める。これにより、レーザダイオードの個々の特性のバラツキが大きくても、レーザダイオードを安定的に制御することができる。尚、この演算式は、レーザダイオードのフィードバック制御に用いられる一般的なものでよい。
更に、制御部82-6は、レジスタ82-5内の制御情報に含まれるレーザダイオードのバイアス電流値を取得し、このバイアス電流値をDAコンバータ82-2に出力する。
DAコンバータ82-2は、このバイアス電流値をデジタルアナログ変換して、この値のバイアス電流を設定し、このバイアス電流をレーザダイオード71からDAコンバータ82-2へと流す。スイッチング素子82-3がオンとなったときには、バイアス電流よりも大きな駆動電流IFがレーザダイオード71に流れるので、スイッチング素子82-3がオフのときにバイアス電流が流れることになる。このバイアス電流の増減により、レーザダイオード71の応答特性を調節することができる。
このように本実施形態の光走査装置1において、集積回路82は、フォトダイオード91の検出出力をアナログデジタル変換し、この変換した検出出力の値(レーザダイオード71の光出力レベルの値)、EEPROM83内の規定値、及びフィードバック制御のゲインを用いて、レーザダイオード71の駆動電流IFを示す値を演算して求め、この求めた駆動電流IFを示す値をデジタルアナログ変換して、この変換された値の駆動電流IFをレーザダイオード71に流している。このため、レーザダイオード71のフィードバック制御を常に適確に行うことができる。
また、EEPROM83にレーザダイオード71のバイアス電流値を記憶しておき、集積回路82によりEEPROM83からレーザダイオード71のバイアス電流値を読み出して設定しているので、レーザダイオード71の応答特性を制御することができる。
更に、EEPROM83にレーザダイオード71の光ビームによる一主走査期間における該光ビームの強度の変化パターンを記憶しておき、集積回路82により一主走査期間における光ビームの強度の変化パターンが再現されるようにレーザダイオード71の駆動電流IFを制御しているので、シェーディング補正を行うことができる。
また、集積回路82及びEEPROM83を共通の基板81に搭載しているので、EEPROM83内のフィードバック制御のゲイン等を示す制御情報と集積回路82の対応関係を維持することができる。
更に、集積回路82に内蔵のメモリを用いず、EEPROM83を格別に搭載して用いているため、画像形成装置Aの操作パネル86の操作により入力された制御情報、又はパーソナルコンピュータ等の外部端末(図示せず)から画像形成装置AのLAN端子87を通じて入力された制御情報をEEPROM83に記憶することができ、EEPROM83内のフィードバック制御のゲインやレーザダイオード71のバイアス電流値を書き換えることが可能である。これらのゲインやバイアス電流値の書き換えにより光走査装置1の調節修理が可能となり、従来のように故障した光走査装置を交換する頻度が減少し、メンテナンス性が向上する。
仮に、集積回路82に内蔵のメモリにフィードバック制御のゲインやバイアス電流値を記憶した場合は、外部から集積回路82のメモリへのアクセスが困難なため、メンテナンス性を向上させることができない。
一方、EEPROM83には、レーザダイオード71の型番やロット番号、基板81の情報、集積回路82のROMエリア、EEPROM83の情報、ID等をも記憶しており、先に述べたように画像形成装置Aや外部端末からEEPROM83をアクセスすることができるため、光走査装置1のメンテナンス性が向上する。例えば、レーザダイオード71の型番やロット番号をEEPROM83から読み出して、これらの型番やロット番号に基づいてレーザダイオードの特性の傾向把握したり、基板81の情報やID等をEEPROM83から読み出して、これらの基板81の情報やID等に基づいて光走査装置1を管理することができる。
更に、画像形成装置Aや外部端末からのアクセスにより、メンテナンスの履歴情報をEEPROM83に書き込めば、光走査装置1が故障したときに、その履歴情報に基づき故障の原因等の究明が容易になる。
このようにEEPROM83を集積回路82とは別に設けることにより、光走査装置1のメンテナンス性を飛躍的に向上させることができる。
尚、EEPROM83の代わりに、基板81に対して着脱可能な不揮発性メモリを適用しても構わない。具体的には、図8に示すようにUSBメモリの接続端子又はメモリカードのスロット92を基板81に搭載し、この接続端子又はスロット92にUSBメモリ又はメモリカード93を着脱自在に接続し、USBメモリ又はメモリカード93内の制御情報を集積回路82の制御部82-6に取り込む。また、USBメモリ又はメモリカード93を取り外してパーソナルコンピュータ等に接続し、USBメモリ又はメモリカード93内の制御情報を書き換える。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態及び変形例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。
1 光走査装置
2 現像装置
3 感光体ドラム
4 クリーナ装置
5 帯電器
8 中間転写ベルト装置
10 給紙トレイ
11 2次転写装置
12 定着装置
41 画像読取り装置
42 原稿搬送装置
44 プラテンガラス
45 第1走査ユニット
46 第2走査ユニット
47 結像レンズ
48 CCD(Charge Coupled Device)
51 光源
52 第1反射ミラー
53 第2反射ミラー
54 第3反射ミラー
65 原稿読取りガラス
A 画像形成装置

Claims (8)

  1. 光ビームを出力する半導体レーザと、半導体レーザの光出力レベルを検出する受光素子とを備え、受光素子の検出出力を半導体レーザの駆動電流のフィードバック制御に用い、半導体レーザの光ビームにより画像形成装置の感光体表面を走査する光走査装置において、
    前記フィードバック制御のゲインを記憶した不揮発性メモリと、
    前記受光素子の検出出力及び前記不揮発性メモリ内のフィードバック制御のゲインに基づき前記半導体レーザの駆動電流を演算して求め、この求めた駆動電流を半導体レーザに流す集積回路と、
    前記集積回路及び前記不揮発性メモリを共に搭載した基板とを備えたことを特徴とする光走査装置。
  2. 請求項1に記載の光走査装置であって、
    前記不揮発性メモリは、前記半導体レーザのバイアス電流値を記憶し、
    前記集積回路は、前記不揮発性メモリから前記半導体レーザのバイアス電流値を読み出して、この値のバイアス電流を半導体レーザに流すことを特徴とする光走査装置。
  3. 請求項1又は2に記載の光走査装置であって、
    前記不揮発性メモリは、前記半導体レーザの光ビームによる感光体表面の一走査期間における該光ビームの強度の変化パターンを記憶しており、
    前記集積回路は、前記不揮発性メモリから感光体表面の一走査期間における光ビームの強度の変化パターンを読み出して、感光体表面の一走査毎に、この読み出した変化パターンが再現されるように前記半導体レーザの駆動電流を制御することを特徴とする光走査装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1つに記載の光走査装置であって、
    前記不揮発性メモリは、前記画像形成装置もしくは外部端末からのアクセスにより読み出し及び書き込みが行われることを特徴とする光走査装置。
  5. 請求項1〜3のいずれか1つに記載の光走査装置であって、
    前記不揮発性メモリは、前記基板に対して着脱可能であることを特徴とする光走査装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1つに記載の光走査装置であって、
    前記不揮発性メモリは、前記光走査装置に係わる情報を記憶したことを特徴とする光走査装置。
  7. 光ビームを出力する半導体レーザを備え、半導体レーザの光ビームにより画像形成装置の感光体表面を走査する光走査装置において、
    前記光走査装置に係わる情報を記憶した不揮発性メモリと、
    前記不揮発性メモリ内の情報に基づき半導体レーザを制御する集積回路と、
    前記集積回路及び前記不揮発性メモリを共に搭載した基板とを備え、
    前記不揮発性メモリは、外部からのアクセスにより読み出し及び書き込みが可能であることを特徴とする光走査装置。
  8. 請求項1〜7いずれか1つに記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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